當今世界，到處都有3354部裝有發光二極管(led)的電話、電燈、衣服、鞋子、帽子、嬰兒車和兒童座椅。即使是小玻璃杯也配有用于驗鈔的紫色led和用于照明的白色led.在這個電氣時代，電動機和發電機是兩顆“明星”。那么，電動機和發電機是怎么發明的呢？

電動機、發電機的源頭——

奧斯特發現“電生磁”

“電”和“磁”是我們非常熟悉的詞。但是，它們之間有聯系嗎？對這個問題的研究直到19世紀才取得重大進展。

古人發現的“止芥”電現象和“磁鐵引針”磁現象，引起了人們的思考：電和磁有什么聯系嗎？吉爾伯特，英國著名的醫生和物理學家，曾經是皇家醫師，他在1600年出版的巨著《論磁》中斷言，電和磁之間沒有因果關系。

1731年7月的一次雷電過后，英國韋克菲爾德的一位商人意外地發現他的新刀叉和鋼針具有磁性。意大利一家五金店的鋼刀也出現了類似的現象。1751年，美國物理學家富蘭克林偶然發現萊頓瓶(一種可以儲存電能的裝置)放電后，附近的縫衣針被磁化。一艘在大西洋上航行的商船在一次雷擊后失去了所有三個指南針.

"這是電產生的磁力嗎？"這些現象促使德國巴伐利亞電力學院在1774年征集一篇題為《電力和磁力是否存在實際的物理相似性？》的論文。然而，沒有人能夠給出一個滿意的答案。這時，法國物理學家庫侖等人認為：“電就是電，磁就是磁，兩者之間不可能有聯系。”

當然，人們應該把這個問題追究到底。例如，1805年，兩位法國數學家、物理學家和化學家讓尼古拉斯和查爾斯用絕緣繩掛上伏打電池，看看它是否也像磁針一樣在地球磁場中改變方向，但顯然他們無法得到正確的結果。

丹麥物理學家、化學家奧斯特受19世紀一股科學思潮的影響，信奉德國哲學家、作家康德的哲學，認為自然力可以相互轉化或統一。例如，他認為：“我們的物理學將不再是運動、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的任何現象的分散概括。我們將整個宇宙包含在一個系統中。”因此，他也加入了實驗探索的隊伍。

奧斯特

然而，在奧斯特將一根磁針放在導線前面并給導線通電后，磁針仍然保持不動，即使導線被強電流加熱甚至發光。

1812年，奧斯特在他發表的論文《關于化學定律的見解》中疑惑地寫道：“電是不是以它最隱蔽的方式作用于磁鐵……”于是，尋找一種“類似的功能”成了他實驗的內容。

1820年4月21日晚上，奧斯特像往常一樣，給哥本哈根一些受過教育的人做了一個關于“伽伐尼電”的講座。在助手的幫助下，白金用伏打電池通電，做電學演示實驗。快下課了，當他不自覺地扳動電源開關時，意外地發現一根放置在細長的鉑絲附近的小磁針微微晃動了一下，然后停在了與金屬絲垂直的方向。這時，他既驚訝又高興。這不就是他多年來一直希望的電流能產生磁場的效果嗎？他激動得倒在平臺上，連續試了幾次3354，包括把小磁針移近或移遠，都出現了類似的現象。

第二天，奧斯特和他的助手用20個伏打電池給電線通電，產生了更強的電流。對能在平面上自由旋轉的磁針和能在空間自由旋轉的懸浮磁針進行了類似的實驗研究。結果表明，電流確實可以產生磁場3354，被玻璃、木頭、水、樹脂、石頭隔離，無法阻止這個磁場吸引小磁針。這就是著名的“電流磁效應”，簡稱“電感磁”。后來人們稱之為“電磁第一定律”。

電動機的發明

奧斯特發現“電產生磁”后，很遺憾沒能利用它發明出由電驅動、能連續轉動的裝置——電機。

1821年9月3日，英國物理學家、化學家法拉第重復奧斯特的“電磁學”實驗時，做出了人類歷史上最原始的電動機的第一個原型——3354，這是一種裝置，水銀杯中的固定磁鐵(或固定導線)繞著固定的通電導線(或固定磁鐵)連續旋轉。

法拉第

下一步是電動機的誕生、改進和發展。1828年，物理學家阿尼斯耶德里克展示了他發明的世界上第一臺實用電機。這種自激式電磁轉子旋轉DC電機由三個主要部件(定子、轉子和換向器)組成，采用水銀槽換向器，永磁體產生固定磁場，旋轉繞組。這臺只用于教學的電動機，后來被存放在布達佩斯應用藝術博物館，現在還能運轉。匈牙利和斯洛伐克稱贊他是馬達和發電機的“幕后之父”。

世界上第一臺電動機

發電機的發明

奧斯特發現“電產生磁”后，很多物理學家都在逆向思考：既然電能產生磁，那么它能通過磁產生電嗎？法拉第就是其中之一。

法拉第的研究始于1822年，致力于設計多種“磁力發電”裝置。其中一個是這樣的：“在一個大的木制線軸上，纏繞著第一卷203英尺(約62米)長的銅線；在其匝間，纏繞具有相同長度但由棉紗絕緣的第二線圈。第一個線圈接電池，第二個線圈接電流表。”他試圖通過第一個線圈通電后產生的磁場使第二個線圈產生電流——，這可以通過電流表指針的偏轉看出。然而，無論他做了多少次實驗，都沒有看到預期的現在這一代。

通電導線連續旋轉的裝置

從1822年開始的9年努力失敗了，但法拉第并沒有灰心。

1831年8月29日，法拉第將電池數量增加到100個。在第一個線圈接在電池上的瞬間，他無意中看到電流表指針動了一下，然后又回到了原來的位置。但是，接通電源后，電流表指針不偏轉。這時，他恍然大悟。原來之前的實驗都是先打開電池再去電流表。此時第一個線圈回路中的電流處于穩定狀態，所以第二個線圈中的磁場不再發生變化，所以沒有電流產生。在這個實驗中，打開電池，觀察電流表。在接通的瞬間，第一個線圈回路中的電流從零開始變化，因此它產生的磁場也從零開始變化，從而導致第二個線圈中磁場的變化，最終產生“感應電流”3354，一種電磁感應(現象)，即“磁發電”。

1831年10月17日，法拉第制成了一種磁能發電裝置——由圓柱形線圈和磁棒組成的原始發電機。這臺發電機仍作為皇家學會的珍貴科學文物向公眾展出。1832年，法國儀器制造商Hibert Pixii根據法拉第發現的電磁感應原理，成功研制出雙線圈交流發電機，是所有發電機的始祖。

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