电气时代的到来

在电磁理论逐渐完善的同时，技术发明也一个接一个地实现了。

19 世纪电学的发明主要有电动机、发电机、电报、电话、电照明等，这些发明导致了第二次技术革命，从而使人类进人电气时代。

在电机史上，电动机的诞生比发电机早。

电磁效应和安培定则，揭示了电和磁的相互作用能产生机械运用，奠定了电动机的理论基础。

1821 年，法拉第试制出了一种将电能转化为磁能再转化为机械能的实验装置，这就是最初的直流电动机。

英国电学家斯特金通过实验，将电能转化为磁能，在 1823 年发明了电磁铁。

1831 年，美国电学家亨利以伏打电池为电源，并引用了电磁铁，试制出一台电动机模型，产生的动能比法拉第的装置要大，向实用电动机的发展迈进了一步。

但是早期的电动机使用的电源是伏打电池，提供的电流有限，功率极其微弱，没有什么实际意义。因此，必须寻找强大的电源，才能产生更大的动能。这样，电动机的试制推动了发电机的试制。

世界上第一台发电机是由法国的皮克西制成的。

皮克西是法国电学工程师，1832 年成功地试制出一台手摇永久磁铁旋转式发电机。这台发电机的线圈是固定的，它运用手轮转动形磁铁，使磁铁相对于线圈运动。在这台发电机中，装上了最初的换向器，把发电机产生的交流电变为工业生产所需要的直流电。

但这台永磁式电机设备笨重，又要用手摇，从而难以提高转速，输出的电压很低，实用价值不大。

1834 年，俄国科学家雅科比制成一台回转运动的直流电动机。雅科比不用永久磁铁，而用几个磁性很强的电磁铁来产生磁场，他设计的换向器可看做近代换向器的胚芽。

为了试验这台电动机，雅科比把它装在轮船上，制成了第一艘电动轮船，在涅瓦河上航行。由于电源没有保证，成本高，不能和蒸汽轮船匹敌。但是雅科比电动机由实验模型走向了实用，并进一步促使发电机的试制。

1834 年，英国的克拉克试制成功了实验室使用的直流发电机。该机产生的电压高于一般电池组，还配制了各种线圈，以供需要不同电流时使用。

1854 年，丹麦的乔尔塞在发电机中不但装有永磁铁，还加装了电磁铁，试制成功了一种永磁铁和电磁铁混合激磁的混激式发电机，功率有明显的提高。

后来，人们发明了自激式发电机，利用发电机本身的电势来产生激磁电流，从而使发电机的制造进入了一个新的阶段。对自激式发电机做出卓越贡献的是文尔德和西门子。

1863 年，发电机制造家文尔德制成了自激式发电机，取得了英国专利，而亨有盛名。这种发电机用电机运转过程的电磁铁代替永久磁铁，并运用自

激原理，产生较强的电流。

文尔德在向英国皇家学会递交的论文《新的大功率发电机》中，指出一个无限小的电流或磁力能够产生一个无限大的电流，对自激原理有了清楚的认识。

文尔德接着申请自激原理的专利，他在申请书中说，自激磁场依赖于原来磁场系统的剩磁。这就是说，原来磁极中存在着剩磁，它产生的磁场可在转子电枢中感应出电势，这个电势又可给激磁绕组供应激磁电流，所以称为激磁。

1867 年，德国发明家西门子利用自激原理，制成了比较完善的发电机。

维纳·西门子，于 1816 年 12 月 13 日出生在德国汉诺威，祖辈是世代耕种土地的贫困佃农，由于家庭极其困难，无力继续接受高等教育，便考进了既不花钱又可求学的柏林炮兵军事学校。

德国在 19 世纪初就不断进行战争，于是大力发展军事教育。西门子接受了比较良好的工程技术训练，具有一定的科学素养和科研能力。

西门子在炮兵学校毕业后，成为炮兵少尉，可是不久违反了军纪而入狱。就在坐牢期间，他发明了电镀法，成功地实现了金属器皿的电镀，当同伴拿着他制作的镀金的金钥匙时，简直不敢相信是出自这位炮兵少尉之手。

西门子兄弟四人都是出色的发明家，老大是维纳，老二是威廉，老三是弗里德里希，老小是卡尔。

维纳出狱后，转到火花制造队。1847 年，他退役后和机械工哈尔斯克一起开办了一个小电信机工厂。这时候弟弟卡尔已成为实业家，帮助兄长成立了西门子公司，以生产电器设备为主，并建立了科研实验室。

西门子发明电镀时，使用的电源是伏打电池，但功率甚低，随后改为永磁铁发电机，不久又改用电磁铁发电机。在这个过程中，西门子着手研制功率更大的发电机。

1866 年，维纳向柏林科学院递交一篇论文，阐述他的发电机自激原理。

1867 年初，其弟卡尔把他的论文内容告诉了英国皇家学会，并展示了自激发电机模型而公诸于世。

西门子发电机用强有力的电磁代替传统的永久磁铁，并用发电机本身产生的一部分电向电磁铁供应，使电磁铁得到一种自馈电流，从而大大加强电磁铁的磁场，最终进一步提高了发电机的功率。

西门子发电机在技术史上的地位相当于瓦特的蒸汽机，发电机和内燃机共同导致以电为标志的第二次工业革命，具有划时代的伟大意义。