大發明 第四集 162 研究電動機

作者 ︰ 半埂草

葉楓大量資金的下,諾貝爾研究中心最近確定了究項目,電學實驗室也是一樣。

自動發報機一經完成,普朗泰和眼鏡就將繼續完善的工作交給了王牌電報員萊斯,留下了幾個對電報感興趣的研究員,將其他人分組成為電池和發電機兩個項目組。

白熾燈的發明,對電源提出更多要求,普朗泰和眼鏡對此有不同的看法,普朗泰堅決認為電池才是未來電源的發展方向︰「與發電機相比,電池更輕便,使用也簡單,要讓每個家庭都能用上白熾燈,只有電池才行,發電機那麼大,有多少人用得起呢?」

「不對,可以用導線送電。」眼鏡覺得發電機的發電量更大,通過機械運動就能產生電,這才是大量生電的正確道路。

眼鏡惜字如金,根本沒辦法說服普朗泰,後者不停地搖頭︰「導線送電?我們都知道通電的導線是會發熱,如果大家都用電燈,送電導線上通過的電流有多大?你看看上次杜勒耶里宮廣場照明,才幾百盞電燭,就要用那麼多台發電機,就算輸電問題能解決,發電機能提供的電力也有限。」

「你們在爭什麼呢?」葉楓來到電學實驗室,發現自己的兩個負責人正在爭吵,普朗泰激動地大聲嚷嚷,而眼鏡憋得滿臉通紅,每次張嘴,都被普朗泰給堵了回去。

「啊,博士你來啦,你是要在我們電學實驗室工作嗎?這真是太好了。」普朗泰興奮地叫嚷著。

諾貝爾研究中心的人都知道,只要是葉楓加入的項目,進度往往飛快,而他們平時做研究,都是成果寥寥。

現在大家組成不同的實驗室,甚至是研究組,每個組、每個實驗室都希望自己能多出成績。這不僅關系到個人收益,而且代表著榮譽和名聲,難怪普朗泰見了葉楓會高興,連眼鏡也期待地望著他。

「你們這樣歡迎我啊?」葉楓奇怪地模了模鼻子。

亮的聲音將葉楓嚇了一條,他回頭一看,八九個研究員都興奮圍了上來。

葉楓微笑著向大家點了點頭︰「好吧,不過我既然來了,就是要出成果的,有很多事情要大家做,大家可能要趕活了,這段時間會很辛苦,你們願意?」

「願意。」八九個人的聲音也很大,每個人都充滿了斗志。

「願意,太願意了。」普朗泰呵呵笑道︰「博士,你說吧,我們現在是不是要研究大容量的電池?」

「這個嘛!」葉楓看了看普朗泰,又看了看眼鏡,剛才已經听到他們在爭論的話題,白熾燈的供電電源,當然是發電機更好一點,但不能打擊普朗泰,還要鼓勵,因為電池的作用也很大。

葉楓笑笑道︰「電池和發電機都很重要,我們都要做。普朗泰你繼續研究電池,嗯,研究的方向是小型化和便攜。」

葉楓給普朗泰的電池項目組確定了大致的研究方向和思路,發明一種可以給小號白熾燈泡供電的「干電池」。眼鏡的發電機項目組則組成新的「電機項目組」。

「我們這個組的研究目標,不僅包括發電機,還包括電動機。」葉楓這句話讓眼鏡他們很興奮,他們知道,這個項目將由葉楓親自領導。

但是很快又疑惑起來,海因里希推了推眼鏡︰「我們五個人,加上博士您,同時研究兩種東西,是不是少了?」

「兩種東西?」葉楓擺了擺手︰「不,不是兩種東西,雖然有區別,但區別不大。」

學過初中物理就知道,發電機和電動機,其實一回事,但眼鏡的反應卻讓葉楓感到奇怪。

按照通常的做法,在確定研究計劃前,大家要集體梳理一下過去的研究成果,葉楓會借著梳理,告訴大家以後的研究方向。

「電動機是用電實現機械運動的機器,它的原理……」在葉楓的示意下,海因里希推了推眼鏡,開始對電動機的資料進行梳理︰「一是磁極之間的作用力;二是電生磁;三是震蕩回路……」

「等等……」听了眼鏡的解釋,葉楓有點吃驚,這跟他理解的電動機原理稍微有點區別,他指了指黑板道︰「先不用解釋原理,先給大家介紹一下電動機的發展歷史吧。」

「眼鏡」點了點頭︰「用電實現機械運動,最早是在1821年,由法拉第閣下發現的……」

听了「眼鏡」總結的歷史,葉楓終于知道為什麼他會說電動機的原理是「利用磁極間作用力

為早期的電動機就是這樣的。

法拉第發現了通電導線能繞著永磁鐵運動,實現了電磁運動向機械運動的轉換。

十年後,美國人約瑟夫.亨利將電磁鐵與兩個電池交替連接,可以自動改變磁極,在另外一端放著永磁鐵,利用磁極間的吸引和排斥,做成震蕩電動機,實現了連續運動。

次年,英國人斯特金發明換向器,改進亨利的震蕩電路,第一次實現了能夠連續運動的旋轉式電動機。

到了1834年,德國的雅可比、英國文波特,分別做出了成形的電動機,和後來的電動機有點類似,不同的是用磁鐵代替了線圈。

雅可比外面用兩個U形電磁鐵,中間是只六臂輪,每條臂上安裝兩根棒形磁鐵;克拉克和戴文泡特外圈用的是永磁鐵,中間用電磁鐵當作輻條。

磁鐵式電動機,顯然作用有限,雅可比曾經將他的電動機裝在小艇上,帶動螺旋槳,時速2.2公里,使用320丹尼爾電池供電。克拉克則將電動機安裝在電車模型上,達文波特用來帶動印刷機,都顯得很不實用。

磁鐵式電動機的原理不能說錯,但不準確,也因此使得早期電動機的研究方向有點問題,過于看重磁極間的作用力。

葉楓一直關心基礎學科的進展,法拉第已經提出了磁場和力線的概念,但在當時,理論研究和應用性的發明之間,還有著比較大的鴻溝,比如普朗泰和眼鏡,他們可能根本不明白什麼是場,什麼是力線。

葉楓第一次覺得,要給這些業務骨干進行理論培訓,這樣才可以持續發展。

「現在大家都知道電動機是怎麼回事了吧?……不明白也沒有關系,你們按照我的要求做就行了。」葉楓想想自己也沒空,估計也沒那個水平來講課,更重要的是,就算講了,沒有經過系統教育的研究員們也不一定懂,還是直接讓大家做事情比較好。

當然,該知道的還是要讓大家知道,不然肯定會出現問題。

「電動機可以分為兩個部分,定子和轉子……也就是固定的部分和轉動的部分。」葉楓點了點黑板上由眼鏡畫出來的幾種電動機︰「我們看到的這幾種旋轉式電動機,都是外面的是定子,中間的是定子。」

「這種結構沒有問題,關鍵在磁力上,永磁鐵的磁性,以及……電磁鐵部分。」葉楓敲了敲相對應的部件︰「嗯,這位同學,不如你來說說,磁性……我們要怎麼增強,或者你有什麼別的看法嗎?」

葉楓看到下面一個矮矮的,二十歲左右的年輕人,有點坐立不安的樣子,就將他叫了起來。

「博士,我是格拉姆。」年輕人馬上迫不及待地站了起來,大聲回答道。

「呃,我知道,格拉姆先生,但這不是我問的問題。」大家發出一陣善意的笑聲,葉楓也看出來了,格拉姆激動過頭了。

小個子格拉姆很尷尬地撓了撓頭︰「那麼,博士你問了什麼嗎?」

葉楓笑了笑︰「是的,你有辦法增強電動機……」

「是的,博士。」小個子格拉姆大聲道︰「我知道怎麼增強電動機的功率,只要增強磁鐵的磁性就好了。」

「呃,你說的不錯。」葉楓饒有興趣地看著小個子格拉姆,順著他接著說道︰「那麼,你認為有什麼辦法增強磁性嗎?」

「是的,博士,用更大的磁鐵和更大的電磁鐵。」格拉姆大聲道。

「說的不錯,那麼你認為要多大合適?」

格拉姆撓了撓頭︰「當然是越大越好。」

「很好,如果有比地球大的電動機,太陽會從西邊升起來,因為,我們可以用這台電動機,轉動地球。」葉楓道︰「偉大的理想。」

大家都笑了起來,葉楓擺擺手示意格拉姆坐下︰「開個玩笑,我想大家都明白格拉姆同學說的大,絕不僅僅是體積上的,所以他說得沒錯,磁性強弱以及效率,是我們要考慮的問題。」

「我們的研究任務有三個,一是磁性更強的永磁鐵,要有專人去搜集,還要試驗不同材料磁化後的表現;二是磁性更強的電磁鐵,電磁鐵又包括鐵芯和線圈,什麼樣的鐵芯和線圈效率高?三是將永磁鐵和電磁鐵結合,設計出高效的電動機。」

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