第四百六十一章 直流电机
汉武挥鞭第四百六十一章直流电机
促进人类科技进步的初始动力,除却源于战争需求,实则休闲娱乐乃至犯懒也能激发人们的灵感,促使他们想要去制作出些新奇的事物。
刘彻虽是学理工出身的,然论及创新能力,着实缺乏得紧,对此他还是颇有自知之明的,好在脑子里装着个大书库,承载这人类数千年的智慧集合,照搬就是了,谈不上甚么剽窃,更不用顾忌有甚么“专利权”。
大汉朝局稳定,他这皇帝近来闲得慌,索性就想捣鼓出发电机,按理说,大汉现今连基础工业化没能搞好,着实没必要好高骛远的去奢求甚么电力工业化。
欧洲科学家早在十八世纪就已对直流电进行研究,然因以直流电压输出电动势的手摇发电机输出功率小,且不稳定,远距离传输损耗太大,实用价值确实不高。
随着蒸汽轮机的广泛应用,替代了手摇和脚踏,加上交流电的发现,电力工业才真正步入了发展的快车道。
电力初期应用自然是照明,然现下大汉尚不可能搞出合格的电灯,主要是灯丝的升华问题解决不了,用钨丝是肯定能点亮的,但若非在近似真空或充满惰性气体的密封灯泡内,钨丝很快就会熔断了。
刘彻倒也没太在意,之所以想提前弄个简易的直流发电机,无非是让清河王刘乘及帝国科学院的格物博士们对“甚么是电”有个基本认识,否则许多理工教材往往教他们看得满头雾水。
总不能让他们学着富兰克林,雷雨天去放风筝,俄国电学家利赫曼曾想亲自验证富兰克林的风筝实验……他被雷电劈死了。
清河王刘乘闻得皇帝兄长要捣鼓发电机,不禁欣喜兴奋,他自幼听皇兄替到那些电灯电报甚么的,颇是好奇向往,奈何皇兄国政繁忙,鲜少有闲暇动手去制作新玩意,而他自身又只能从书籍中读到些皮毛,顶多知其然不知其所以然。
早期直流发电机的构造并不复杂,甚或说大多数发电机的构造都是颇为简单的,甚么火电站,水电站乃至核电站,不同之处只是驱动能的不同,跟发电机本身的构造没有太大关系。
稍微粗浅的比较,电动机和发电机的能量转化相反,两者“主体”结构颇为类似,即楞次的电机可逆原理,此处先略过不提,免得解释不清又要抬杠了。
刘彻好歹有硕士学位,不可能从最早期的“法拉利圆盘”做起,而是直接采用电枢线圈,在“转子”上缠绕闭合线圈以切割磁感线,结构类似“玩具小马达”的转芯直流发电机。
嗯……感觉甚是高大上,实则颇为简单,约莫后世高中物理实验的水准吧。
磁石不难弄,帝国科学院的格物研究所近年为水师不断改进罗盘和指南针,便用到大量天然磁石,对其磁性阴极阳极也已形成基本概念,只是限于冶炼工艺限制,具备强磁性的人造磁铁还有待钻研。(电流励磁的永磁发电机就先不讨论,跨度太大了。)
线圈绕组也不难,汉代冶金工艺再差,铜线还是拉得出的,虽说比较粗,直径不均匀,但用绝缘性还不错的桐油浸过后,绕到转轴上,还是能用的。
刘彻弄这直流发电机有些消磨时光的意思,故也不没太过假手他人,就让少府诸冶监依照图纸弄出了外壳,定子,转子等金属配件,再弄几卷细铜丝,剩下绕线和传动机构甚么的皆是他亲自动手制作的。
每日下得早朝,批阅完奏章,他便是回椒房殿开始捣鼓,皇子刘沐还道父皇又要给他弄甚么新奇玩具,总是咧着嘴蹲在一旁咯咯傻乐。
小刘沐虽已拜过蒙师,然因才虚年四岁,不可能整日都就学,尤是习练射御之术尚嫌太早,也就他的四个伴读要上武课,他则仍是挥那大宝剑就好了。
汉代官员每五日可休沐一日,宫邸蒙馆自也如此,故除却两门武课,君子六艺中的礼,乐,书,数,各授半日晨课,下午休息,晚上自行用于温故知新,也可用来练武。
所以皇子殿下也很闲,已然摒弃了撒尿和泥的坏习惯,也厌倦了在暖玉池里狗刨,近日正往上树掏鸟的方向发展。
过往光是小刘沐就闹得宫里鸡飞狗跳,如今设了宫邸蒙馆,四位贵胄子弟入宫伴读,或者可说是陪玩,那可真真折腾死宫人们了。
四位伴读习罢晨课,通常会在宫里用过午膳,小憩过后再陪小刘沐玩耍,待得暮鼓响起方才出宫回府,近日因刘沐总屁颠屁颠的跟在他那皇帝老爹后头打转,故而四位伴读多在午后练习骑马。
毕竟他们中最小的刘典和苏武都已虚年六岁,该练习骑术了,哪怕只是坐上小马驹让马夫拉着走几圈也好,张笃早已学了年余,李陵更是已能纵马弯弓了。
他们的课业自是比小刘沐要重得多,文课和武课的蒙师皆要求严格,确实是用心教导的。
内宰们见得皇子殿下傻呵呵的蹲着看陛下做事,终是得以轻省数日,感动得几欲涕泪横流啊。
然而好景不长,皇帝陛下手脚利落,且绕线和安装进展的破事顺利,盖因少府匠师们早已熟识设计图纸的形制,对公差之类的数据皆是明了,打造出的配件多是严丝合缝的,没出甚么纰漏。
不算前期设计和诸冶监打造金属配件花去的时间,刘彻亲手安装制造的直流发电机只用了七八日的光景,且还不是手摇发电机,而是脚踏发电机。
以类似踩脚踏车的方式,用脚踏轮带动转轴,转动速度自比手摇更快,功率更大更稳定。
刘彻制作成功后,自要试试效果,现今大汉可没电压计甚么的,最直观的就是亲身“触电”。通过人体的最低安全电流约为十毫安,然只需有一毫安的电流通过人体,就会有感觉的。
刘彻虽没办法测量这直流发电机的功率,但照他的推估,就算让个壮汉玩命蹬那转轮,撑死五十瓦,也就够点个灯泡。
不过若是触电,也是够呛的,刘彻只是急着试试是否真能发电,没想自找罪受,故也没敢让皇后阿娇那不靠谱的悍妇来蹬。
好在这台直流发电机颇为小巧,刘彻索性弄个小杌凳,将自家傻儿子抱上去坐着,让他拽紧把手,蹬那踏板试试。
嘎
小刘沐起初有些愣怔,待得刘彻将他的双腿放到踏板上,稍稍用力引着他蹬了数圈,他就晓得这“玩具”该如何玩了。
他已虚年四岁,论周岁也有三岁半了,身长已逼近五尺,估摸着有后世的一米左右,且长得颇为壮实,总之太皇太后是实在抱不动他了。
依着他的体格,蹬这稍显小巧的脚踏轮刚刚好,且不至太快,刘彻也更放心去“触电”。
刘彻倒非因仁厚而不让旁人代劳,只是他觉着亲自感受更有利于估算电流强度,反正电流也强不到哪去。
刘彻见自家傻儿子蹬得稍微顺溜了,便是两手抓起那两根用来输出电流的铜线,没觉着有甚么感觉,微是皱眉道:“再快些!”
小刘沐已能听懂他的意思,脚下加快了几分,然因速度较快,本是打着圈转的,不时成了往前踹,反倒转转停停。
刘彻不禁哭笑不得,想想就算了,放下铜线,举步近前要将这莽头莽脑的傻儿子抱下来。
小刘沐见状却是急眼了,他尚未玩过瘾,只道皇帝老爹不让他再玩,硬是拽着前头的把手不放。
皇子殿下就是这般霸道,年岁愈大,占有欲便愈强,甚么好玩意都得自个霸着,虽是不时让四位伴读陪他玩,但真正的“好宝贝”还是自个收得严严实实的,譬如他那柄大宝剑以及从皇帝老爹寝殿搜刮去的十余艘“船模”。
“行,你蹬,玩命的蹬!”
刘彻也拿他没办法,只得无奈的摇着头,又抓起那两根铜线,抱着侥幸心理试试。
小刘沐虽传承了阿娇的莽性,但脑子却不笨,已然瞧出皇帝老爹是因他踩得慢了,才想“抢”他的宝贝,故而更是卖力的蹬得飞起,使得木质的脚踏轮发出嘎吱嘎吱的响声,貌似离散架也不远了。
刘彻倒是没多注意,盖因他已感到微微的刺麻感,虽是时有时无,但却真真切切的感受到了细微电流。
要验证是否错觉很简单,将两根铜线轻触即可。
噼啪
火星虽是转瞬即逝,却被刘彻瞧在眼里。
星星之火,可以燎原,如此微弱的电流虽几不可察,却是大汉科技进步的重要里程碑啊。
虽说大汉现今连基础工业化尚远未完成,还要脚踏实地的循序渐进,但并不妨碍帝国科学院的格物博士们提早研究电学,预先进行电力工业化的技术储备,后世欧洲科学家也是经过百余年的漫长积淀,方得以厚积薄发。
一代实际应用,二代研发储备,三代远景规划,唯有维持此等架构,科技才能不断进步,避免出现长时间的技术断层。
若待用到时,方是急吼吼的去研究,必定是要空耗岁月的。
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促进人类科技进步的初始动力,除却源于战争需求,实则休闲娱乐乃至犯懒也能激发人们的灵感,促使他们想要去制作出些新奇的事物。
刘彻虽是学理工出身的,然论及创新能力,着实缺乏得紧,对此他还是颇有自知之明的,好在脑子里装着个大书库,承载这人类数千年的智慧集合,照搬就是了,谈不上甚么剽窃,更不用顾忌有甚么“专利权”。
大汉朝局稳定,他这皇帝近来闲得慌,索性就想捣鼓出发电机,按理说,大汉现今连基础工业化没能搞好,着实没必要好高骛远的去奢求甚么电力工业化。
欧洲科学家早在十八世纪就已对直流电进行研究,然因以直流电压输出电动势的手摇发电机输出功率小,且不稳定,远距离传输损耗太大,实用价值确实不高。
随着蒸汽轮机的广泛应用,替代了手摇和脚踏,加上交流电的发现,电力工业才真正步入了发展的快车道。
电力初期应用自然是照明,然现下大汉尚不可能搞出合格的电灯,主要是灯丝的升华问题解决不了,用钨丝是肯定能点亮的,但若非在近似真空或充满惰性气体的密封灯泡内,钨丝很快就会熔断了。
刘彻倒也没太在意,之所以想提前弄个简易的直流发电机,无非是让清河王刘乘及帝国科学院的格物博士们对“甚么是电”有个基本认识,否则许多理工教材往往教他们看得满头雾水。
总不能让他们学着富兰克林,雷雨天去放风筝,俄国电学家利赫曼曾想亲自验证富兰克林的风筝实验……他被雷电劈死了。
清河王刘乘闻得皇帝兄长要捣鼓发电机,不禁欣喜兴奋,他自幼听皇兄替到那些电灯电报甚么的,颇是好奇向往,奈何皇兄国政繁忙,鲜少有闲暇动手去制作新玩意,而他自身又只能从书籍中读到些皮毛,顶多知其然不知其所以然。
早期直流发电机的构造并不复杂,甚或说大多数发电机的构造都是颇为简单的,甚么火电站,水电站乃至核电站,不同之处只是驱动能的不同,跟发电机本身的构造没有太大关系。
稍微粗浅的比较,电动机和发电机的能量转化相反,两者“主体”结构颇为类似,即楞次的电机可逆原理,此处先略过不提,免得解释不清又要抬杠了。
刘彻好歹有硕士学位,不可能从最早期的“法拉利圆盘”做起,而是直接采用电枢线圈,在“转子”上缠绕闭合线圈以切割磁感线,结构类似“玩具小马达”的转芯直流发电机。
嗯……感觉甚是高大上,实则颇为简单,约莫后世高中物理实验的水准吧。
磁石不难弄,帝国科学院的格物研究所近年为水师不断改进罗盘和指南针,便用到大量天然磁石,对其磁性阴极阳极也已形成基本概念,只是限于冶炼工艺限制,具备强磁性的人造磁铁还有待钻研。(电流励磁的永磁发电机就先不讨论,跨度太大了。)
线圈绕组也不难,汉代冶金工艺再差,铜线还是拉得出的,虽说比较粗,直径不均匀,但用绝缘性还不错的桐油浸过后,绕到转轴上,还是能用的。
刘彻弄这直流发电机有些消磨时光的意思,故也不没太过假手他人,就让少府诸冶监依照图纸弄出了外壳,定子,转子等金属配件,再弄几卷细铜丝,剩下绕线和传动机构甚么的皆是他亲自动手制作的。
每日下得早朝,批阅完奏章,他便是回椒房殿开始捣鼓,皇子刘沐还道父皇又要给他弄甚么新奇玩具,总是咧着嘴蹲在一旁咯咯傻乐。
小刘沐虽已拜过蒙师,然因才虚年四岁,不可能整日都就学,尤是习练射御之术尚嫌太早,也就他的四个伴读要上武课,他则仍是挥那大宝剑就好了。
汉代官员每五日可休沐一日,宫邸蒙馆自也如此,故除却两门武课,君子六艺中的礼,乐,书,数,各授半日晨课,下午休息,晚上自行用于温故知新,也可用来练武。
所以皇子殿下也很闲,已然摒弃了撒尿和泥的坏习惯,也厌倦了在暖玉池里狗刨,近日正往上树掏鸟的方向发展。
过往光是小刘沐就闹得宫里鸡飞狗跳,如今设了宫邸蒙馆,四位贵胄子弟入宫伴读,或者可说是陪玩,那可真真折腾死宫人们了。
四位伴读习罢晨课,通常会在宫里用过午膳,小憩过后再陪小刘沐玩耍,待得暮鼓响起方才出宫回府,近日因刘沐总屁颠屁颠的跟在他那皇帝老爹后头打转,故而四位伴读多在午后练习骑马。
毕竟他们中最小的刘典和苏武都已虚年六岁,该练习骑术了,哪怕只是坐上小马驹让马夫拉着走几圈也好,张笃早已学了年余,李陵更是已能纵马弯弓了。
他们的课业自是比小刘沐要重得多,文课和武课的蒙师皆要求严格,确实是用心教导的。
内宰们见得皇子殿下傻呵呵的蹲着看陛下做事,终是得以轻省数日,感动得几欲涕泪横流啊。
然而好景不长,皇帝陛下手脚利落,且绕线和安装进展的破事顺利,盖因少府匠师们早已熟识设计图纸的形制,对公差之类的数据皆是明了,打造出的配件多是严丝合缝的,没出甚么纰漏。
不算前期设计和诸冶监打造金属配件花去的时间,刘彻亲手安装制造的直流发电机只用了七八日的光景,且还不是手摇发电机,而是脚踏发电机。
以类似踩脚踏车的方式,用脚踏轮带动转轴,转动速度自比手摇更快,功率更大更稳定。
刘彻制作成功后,自要试试效果,现今大汉可没电压计甚么的,最直观的就是亲身“触电”。通过人体的最低安全电流约为十毫安,然只需有一毫安的电流通过人体,就会有感觉的。
刘彻虽没办法测量这直流发电机的功率,但照他的推估,就算让个壮汉玩命蹬那转轮,撑死五十瓦,也就够点个灯泡。
不过若是触电,也是够呛的,刘彻只是急着试试是否真能发电,没想自找罪受,故也没敢让皇后阿娇那不靠谱的悍妇来蹬。
好在这台直流发电机颇为小巧,刘彻索性弄个小杌凳,将自家傻儿子抱上去坐着,让他拽紧把手,蹬那踏板试试。
嘎
小刘沐起初有些愣怔,待得刘彻将他的双腿放到踏板上,稍稍用力引着他蹬了数圈,他就晓得这“玩具”该如何玩了。
他已虚年四岁,论周岁也有三岁半了,身长已逼近五尺,估摸着有后世的一米左右,且长得颇为壮实,总之太皇太后是实在抱不动他了。
依着他的体格,蹬这稍显小巧的脚踏轮刚刚好,且不至太快,刘彻也更放心去“触电”。
刘彻倒非因仁厚而不让旁人代劳,只是他觉着亲自感受更有利于估算电流强度,反正电流也强不到哪去。
刘彻见自家傻儿子蹬得稍微顺溜了,便是两手抓起那两根用来输出电流的铜线,没觉着有甚么感觉,微是皱眉道:“再快些!”
小刘沐已能听懂他的意思,脚下加快了几分,然因速度较快,本是打着圈转的,不时成了往前踹,反倒转转停停。
刘彻不禁哭笑不得,想想就算了,放下铜线,举步近前要将这莽头莽脑的傻儿子抱下来。
小刘沐见状却是急眼了,他尚未玩过瘾,只道皇帝老爹不让他再玩,硬是拽着前头的把手不放。
皇子殿下就是这般霸道,年岁愈大,占有欲便愈强,甚么好玩意都得自个霸着,虽是不时让四位伴读陪他玩,但真正的“好宝贝”还是自个收得严严实实的,譬如他那柄大宝剑以及从皇帝老爹寝殿搜刮去的十余艘“船模”。
“行,你蹬,玩命的蹬!”
刘彻也拿他没办法,只得无奈的摇着头,又抓起那两根铜线,抱着侥幸心理试试。
小刘沐虽传承了阿娇的莽性,但脑子却不笨,已然瞧出皇帝老爹是因他踩得慢了,才想“抢”他的宝贝,故而更是卖力的蹬得飞起,使得木质的脚踏轮发出嘎吱嘎吱的响声,貌似离散架也不远了。
刘彻倒是没多注意,盖因他已感到微微的刺麻感,虽是时有时无,但却真真切切的感受到了细微电流。
要验证是否错觉很简单,将两根铜线轻触即可。
噼啪
火星虽是转瞬即逝,却被刘彻瞧在眼里。
星星之火,可以燎原,如此微弱的电流虽几不可察,却是大汉科技进步的重要里程碑啊。
虽说大汉现今连基础工业化尚远未完成,还要脚踏实地的循序渐进,但并不妨碍帝国科学院的格物博士们提早研究电学,预先进行电力工业化的技术储备,后世欧洲科学家也是经过百余年的漫长积淀,方得以厚积薄发。
一代实际应用,二代研发储备,三代远景规划,唯有维持此等架构,科技才能不断进步,避免出现长时间的技术断层。
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