简单的说一说爱迪生发明电灯的过程


这就是最初的白炽灯,其核心是一根碳化钨丝被置于密闭的真空玻璃泡中。当电流流经钨丝时,会将其加热至炽白状态(约2000°C),从而发出光亮和热量。如果玻璃泡内存在氧气,灯丝会瞬间损毁,这也强调了真空环境的重要性。有趣的是,这个保护灯丝的真空室意外成为了科学家观察电子流动的窗口。

爱迪生的发现为这一领域带来了突破。他发现,在使用直流电时,灯泡玻璃会出现单侧变色,从淡逐渐变为深棕色。这是因为的灯丝不仅释放光和热,还会溢出电子。这种现象被称为爱迪生效应。

在真空环境中,这些电子被阳极的正电压吸引,高速撞击玻璃壁,导致单侧变色。爱迪生的直流电使用进一步揭示了电子的运动模式。如果将直流电换成交流电,两侧都会出现变色痕迹。这个看似平常的现象实际上为电子奠定了基础。

到了1904年,弗莱明在爱迪生的灯泡中加入了一个金属版电极,从而创造了真空二极管。这个装置就像电流的单向阀门,当阳极带正电时,电子流通无阻;阳极电压降低时,电流立即中断。这一特性使得无线电信号检测成为可能,并且能将交流电转化为直流电。

工程师们后续对灯丝进行了改进,将其置于圆柱中心,通过环绕式阳极捕获更多电子,使电流强度成倍增加。虽然单个二极管的输出不稳定,但与电容器配合使用后,终于得到了平稳的直流电源。

二极管只能被动传导电流。1906年,里德弗雷斯特在二极管中加入了第三根电极——栅极。这个金属网电极就像电子流的水闸,调节电压能使电子流被阻断或穿透网格形成放大电流。

这种三极管能将微弱的输入信号放大到足够的强度。例如,可以将两伏的输入信号放大到十伏,甚至更高。依靠这种三极管放大器,纽约和旧金山之间的电话信号成功跨越了4000公里的距离,开启了跨洋通信的新时代。

时间来到1937年,斯蒂比茨在厨房进行了一次实验。他利用电池、继电器和一个自制的开关装置,构建了一台能够执行二进制加法的机器。当两个开关同时闭合时,电流会绕开常规路径,点亮代表进位的灯泡。这个简单的装置展示了物理电路实现二进制加法的可能性。

两年后,斯蒂比茨和他的团队将数百个继电器组合成model 1计算机,将8位数加法的计算时间从手动计算的几分钟缩短到0.1秒。这个突破性的进展证明了电路可以执行复杂的数算。从爱迪生灯泡中逃逸的电子到斯蒂比茨餐桌上闪烁的灯泡,这些偶然的火花标志着人类将自然现象转化为实用技术的重大进展。