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内容简介

　　在我们的日常生活中，几乎没有什么比电更让人司空见惯。它存在于每一个电源插座中，它让灯泡发光，让我们的计算机、电视机、洗衣机和冰箱日夜运行。可是，电到底是什么呢？著名科学记者和屡获殊荣的科普作家雷纳·科特博士，在《什么是电》中给出了全面、准确和细致的答案。他向我们展示了电在大自然中的各种角色，并告诉读者如何让这种罕见的自然力为我们所用。他还讲述了如何制造电流，电流如何进入我们的家庭，以及人们应当怎样保护自身不受电流的伤害等等问题。

内页插图

目录

自然力——电
人们是如何发现电的？
电这个名字从何而来？
避雷针是如何发明的？
电是什么？
每一种物质中都存在电吗？
人们摩擦琥珀时会产生什么现象？
闪电是如何形成的？
运动中的电
我们需要电流做什么？
什么是电流？
电源插座为什么始终有两个接口？
电池是如何产生电流的？
一伏特是多少？
什么是电流强度？
如何理解电功率？
一千瓦时是什么意思？
为什么会有电阻？
为什么灯泡会发光？
电流只能在金属中流动吗？
电池是如何发明的？
蓄电池如何起作用？
电和磁
铜线可以有磁性吗？
电磁铁如何发挥作用？
如何利用磁力产生电流？
最初的发电机看起来是什么样子？
什么是交流电？
什么是直流电？
西门子发明了什么？
电动机如何起作用？
三相电流是什么？
电征服了世界
爱迪生发明了什么？
第一座电厂在哪里建成？
为什么使用交流电？
变压器如何起作用？
交流电在传输电流时有什么好处？
电的生产
如何用煤发电？
为什么燃煤电站不环保？
水电站如何工作？
在核电站中发生着什么？
为什么德国不再建造核电站？
电流进入千家万户
联合电网有哪些优点？
德国的联合电网是怎样运行的？
保险装置有什么作用？
电流会致人死亡吗？
接地插头如何防止电击？
漏电保护器有什么作用？
未来的电力供应
如何从可再生能源中获取电能？
太阳能可以转化为电能吗？
氢能替代汽油和煤吗？
电的大事年表
名词索引

精彩书摘

　　如何从可再生能源中获取电能？
　　在德国，现在人们使用的大约95％的电能来自热电厂。可是在近些年人们已经知道，使用像煤或石油这样不可再生的“化石燃料”是多么错误。“化石”意味着，这些原料是从远古时代就开始在地层中积累，并且经过了漫长的地质年代而形成的。而核能的危险，现在让很多人望而却步。因此，人们在全世界范围内寻找着环保而且可再生的能源。可再生能源，就是始终可用、用之不竭的能源。
　　例如，在我们的脚下就蕴藏着巨大的热量。在火山地区，有着从地球内部产生的热蒸汽。在全球范围内已经有超过250座地热发电厂，它们可以生产大约90亿瓦功率的电能。大多数地热电厂都在美国，其次是菲律宾和墨西哥。
　　在未来几年里，在德国南部可能会出现小型地热电厂。人们想通过钻孔给在炎热地层中的水加压，来生产所需要的热蒸汽。然后，再利用这些热蒸汽来发电。
　　水力是多年来一直使用的一种可再生能源。在全球范围内，现在有大约20％的电能通过水电站生产。特别是在多山的国家，能很方便使用这种清洁的能源生产方式。
　　在挪威，大约99％的电能都是这样获得的。在奥地利，这个比例大约是72％，在瑞士是58％。然而，在很多地区为了发电而建造的巨大水库，经常对环境造成不良影响，并且需要移民数百万人。因此，利用水力发电在很多地方阻力很大。
　　在有些沿海和丘陵地区，可以利用风能生产电流。人们现在能越来越多地看到细长的、几乎百米高的风轮塔。每一个塔的尖端都有一个外壳，里面装有发电机。一个直径约60米的巨大的三叶螺旋桨，在大约三级风以上时会自动旋转；一个齿轮箱会把这种转动传输给发电机。小的辅助电动机会根据风向和风力调整外壳和螺旋桨。在德国，目前有大约1％的电能由风力制造。
　　太阳能可以转化为电能？
　　太阳的能量可以说是无穷无尽，它每小时向我们地球辐射着巨大的能量，相当于燃烧了200万亿吨的煤。这种能量是目前世界能源消耗总量的1万倍。
　　多年以来，人们一直在努力研究利用太阳能电池从太阳能中获取能量。太阳能电池可以直接把太阳能转化为电能，而不需要锅炉、涡轮机和发电机。
　　太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用：与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是别的电源无法比拟的优势。
　　常见的闪着蓝光的太阳能电池由硅组成。硅是石英的主要成分，也是制造晶体管和计算机芯片的原料。然而，这种硅的提纯比较费力，因此价格非常高。
　　不过，这种情况据说会有所改变。新一代的太阳能电池已经可以在实验室中使用。它们不需要价格昂贵的高纯硅，而是由像窗户玻璃或塑料这样特定化合物的薄层组成。在未来几年之内，这种新的能源转换装置，可能会盖在屋顶和其他太阳照耀的地方，用以提供电能。
　　与德国不同的是，在那些日照时间更长的国家，例如在撒哈拉沙漠。可以收集更强烈的太阳能。获得的电能可以通过远程线路传输给中欧的用户。当然，到目前为止，这还只是一个设想，因为常规太阳能电池的造价太高。
　　但是，从长远来看，随着太阳能电池制造技术的不断改进，以及新的光电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。
　　氢能替代汽油和煤吗？
　　太阳能电池的一个基本问题是，在晚上我们就看不到太阳光了。因此，人们必须能把太阳能储存起来。其中的一个办法是利用获得的电流电解水。在这个过程中会形成高能的氢气，可以把它们储存在巨大的罐子中，也可以通过管道或储气罐运输。在“未来的燃料电池电站”中，人们可以利用这些氢气获取电能。这样的电厂要比常规的煤或气体电厂产生的能量高得多，而且也更环保。
　　几十年来，燃料电池已经在航天领域得到了应用。很多研究人员致力于让燃料电池的功率变得更大，现在，这方面的工作已经取得了进展。这些电池由在其中充有氢气和空气的小室组成。在一个由金属电镀的特殊塑料膜上，这些气体会相互发生化学反应。在这种无噪声和无火焰的燃烧过程中，形成了电流，同时产生的废气只是纯净的水蒸气。
　　目前，在德国已经有小型燃料电池电站投入运行。专家希望，在未来一段时间之后，利用用之不竭的太阳能，可以满足大约60％的电能需求和40％的推进燃料的需求。“太阳能制氢”经济，也就是太阳能和燃料电池的结合，可能会结束煤和石油的时代。
　　至少，现在已经有了试验运行的电动公共汽车，它就是通过燃料电池驱动的。不久之后，在市场上可能会出现不需要汽油的载重汽车。不过，它们装备的不是氢气，而是从天然气或生物废料中生产的液体甲醇。在汽车中，一个“革新者”，也就是一个“迷你化工厂”，把甲醇转变为富含氢气的气体，并制成燃料电池。把油门加得越大，这种反应就越剧烈。也许，燃料电池的时代现在已经开始了。

前言/序言

　　我们的文明，以及我们的所有技术装备，都是以电力为基础的。电流进入了每一个家庭。这些小精灵使我们的生活更加舒适，并且减轻了人们的辛劳。在工厂中，电流驱动着机器设备；电流让火车在广袤的大地上行驶；如果没有照明设备和数十个小型辅助电动机，那么汽车也无法开动。在每一次出现电力故障时，我们会很清楚地意识到电是多么重要。
　　此外，电是一种广泛的自然力。它把原子束缚在一起，让吓人的闪电穿过云层；它还控制着我们的神经行为，并在我们大脑中传递着思想。尽管经过了几十年的研究，这依然是一个神秘的现象。虽然我们知道了很多有关电的规律，但是目前还无法想象出电的微小携带者——电子。然而，这并不影响技术的使用。现在，已经出现了越来越多的应用上的可能。
　　在这本《什么是什么》中，作者为大家展示了电的研究和应用领域的概貌。其中会告诉大家，在电路中如何形成电流，电池和太阳能电池如何发挥作用，电和磁如何相互作用。本书还讲到了发电机和电动机、超导、电磁感应以及三相电流。此外，还介绍了不同类型的发电站，并解释了人们为保证电流随时安全地进入每个家庭，都做了哪些工作。当然，本书也包括了如何安全用电的知识。
　　不过，有关像无线电技术、电视机或计算机等这样的电子应用，本书没有专门介绍。这属于电子学的领域，因此会在《电子科技》那一册中予以介绍。

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