第020章 中世纪的电磁学
要想制造电流,就要明白电磁学。在现代地球历史上,月17日,法拉第首次发现电磁感应现象,进而得到产生交流电的方法,算是电磁学的一项重要成果。
所谓的电磁感应现象,就是当一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生。
利用这一现象,保持闭合线路静止不动,不断转动磁铁。让闭合线路在静止状态下切割磁铁发出的磁感线,那么线路中就会源源不断的产生电流,机械能转换为了电能,从而成为一台简易的发电机。这是高中物理课本上的知识,不算多么高深,不过有些麻烦的是基础材料、基础零件的实现。
要想让这台发动机连续不断的运行下去,凭借人力是不行的,效率低而且容易出错,只能借助自然资源,要么风力要么水力。李察选择了风力,因此设计出了发电风车去给工匠制作。
但工匠制作只能制作一些简单的部位,像是复杂的转子、储能设备、转轴等都要由自己亲自动手,很是费事。正因此,没有到不得已的时候,自己都不想这么干。
不过既然决定了,也只有干下去了。
首先是转子的制作。
转子的主要材料是磁铁,钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁都行。但当前这个世界在蓝狮王国境内,根本没有任何种类的磁铁,只能自己制作。自己选择制造的种类,就是最简单也是最常见的一种——四氧化三铁(Fe3O4)磁铁。
要做制作出四氧化三铁磁铁,就需要得到四氧化三铁这种材料。
而要想得到这种材料,方法有很多种,比如α-氧化铁的氢气还原法、氢氧化亚铁的缓慢氧化法、Harber法、加合法、加碱法等,自己选择是其中的加合法。这种方法最关键的两种反应底物,就是单质铁(铁屑,Fe)和氧化铁(铁锈粉末,Fe2O3)……
……
深吸一口气,李察清洗过双手,带上防止粉末进入口鼻防尘口罩,开始操作起来。
首先,李察把铁屑放入硫酸中。肉眼可见,刚一放入,烧杯立刻冒出大量的气泡,剧烈反应,在这个过程中将会生成硫酸亚铁(FeSO4)。
反应完毕,李察又开始加入烧碱(NaOH)和氧化铁(Fe2O3)。接着加热到95~105℃,让溶液中进行加合反应,最终生产四氧化三铁。
不过此时的四氧化三铁并不纯净,李察把溶液转移到带有滤纸的漏斗中开始过滤。过滤后,把过滤出来的固态物物质烘干,然后又进行了一系列操作,最终费了一番力气,终于制出纯净的四氧化三铁。
接着通过磁化,四氧化三铁就成了真正的磁铁,黑漆漆一块。重复这个步骤,制作出足够多数量的磁铁,固定在环形的模具内,就制作好了发电机中最重要的部位——转子。
做完这些,李察没有休息,又开始制作储能设备、毕竟风车能发电,但电还要储存起来才能使用。这需要用到真正的充电电池,而不是水果电池,更不是莱顿瓶这种的电容器。
李察准备制作的是铅蓄电池,也就是现代地球上,最便宜、最常见的电动车电池。
之所以选择它,一方面是因为材料容易收集,另一方面则是因为结构简单,只有正极板群、负极板群、电解液和容器四部分。
除了作为电解液的硫酸外,实际上所需要的物质只有一种,或者说两种:
第一种,铅,用来制作负极板群。
第二种,铅在空气中的氧化物,氧化铅,用来制作正极板群。
在当前这个中世纪世界,也许会缺少很多东西,但唯独不可能缺少铅。因为按照现代地球发展,在公元两千多年,人类就开始大量提炼铁、铜、银和铅几种金属了。
于是,没费什么力气,李察就让人弄到了足够多的铅和氧化铅。
深吸一口气,李察目光有些凝重起来。
无论是铅还是氧化铅,都是带有毒性的。超量的吸入、摄入,会造成重金属中毒,轻则身体不适,重则死亡。
在现代地球古罗马时代,古罗马人不知道铅的危害,长期使用铅管作为输水管道,并且用铅作为喝酒的容器,导致大量人的慢性铅中毒,成为古罗马衰亡一个重要原因。
李察知道这一点,不想重蹈覆辙,不想还没有成为巫师就重病缠身了,因此在进行实验之前做了充足的防护工作。
先戴好防尘口罩,然后在外面再戴上鸟嘴面具,换上一身紧身的覆盖住全部皮肤的黑色防护服,最终戴好用牛膀胱制作的手套。
准备完毕,李察深吸一口气,感受着空气通过鸟嘴面具中的草药囊,灌入肺里面,目光一定,动起手来。
首先是在准备好的容器中倒入足够多的硫酸,作为解析液。然后把作为负极的灰色绒状铅板插入容器中,固定好。接着再放入作为正极的棕褐色氧化铅板,固定好。
在正极和负极之间,放入隔离板,防止电极的接触。之后,便是不断的重复这一步骤,按照一块铅板、一块氧化铅板的顺序不断插入容器中,最后塞的整个容器都是满满的。
之所以要这样做,是为了多组正极负极板放到一块起到了串联的作用,从而增加铅蓄电池的电压。
做完这些,李察微微松了一口气,知道算是完成了铅蓄电池的主要工作,接下来就是设置外接导线等琐碎的细节问题。
零零散散的,一直到傍晚,李察终于完成全部。
“砰砰”两声轻响,把制作好的铅蓄电池、转子在木架上,李察转身脱掉手套,摘下鸟嘴面具、摘下防尘口罩,脱下防护服,这才发现全身都湿透了。
毕竟是炎热的夏天,即便是在相对凉爽的宫殿中,工作了一整个下午,也是极其受罪的。工作的时候还没有察觉,等到完成后,李察才感受到内衣紧贴在皮肤上,全身上下黏稠无比。
皱皱眉头,李察推门走出了独立实验室。
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所谓的电磁感应现象,就是当一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生。
利用这一现象,保持闭合线路静止不动,不断转动磁铁。让闭合线路在静止状态下切割磁铁发出的磁感线,那么线路中就会源源不断的产生电流,机械能转换为了电能,从而成为一台简易的发电机。这是高中物理课本上的知识,不算多么高深,不过有些麻烦的是基础材料、基础零件的实现。
要想让这台发动机连续不断的运行下去,凭借人力是不行的,效率低而且容易出错,只能借助自然资源,要么风力要么水力。李察选择了风力,因此设计出了发电风车去给工匠制作。
但工匠制作只能制作一些简单的部位,像是复杂的转子、储能设备、转轴等都要由自己亲自动手,很是费事。正因此,没有到不得已的时候,自己都不想这么干。
不过既然决定了,也只有干下去了。
首先是转子的制作。
转子的主要材料是磁铁,钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁都行。但当前这个世界在蓝狮王国境内,根本没有任何种类的磁铁,只能自己制作。自己选择制造的种类,就是最简单也是最常见的一种——四氧化三铁(Fe3O4)磁铁。
要做制作出四氧化三铁磁铁,就需要得到四氧化三铁这种材料。
而要想得到这种材料,方法有很多种,比如α-氧化铁的氢气还原法、氢氧化亚铁的缓慢氧化法、Harber法、加合法、加碱法等,自己选择是其中的加合法。这种方法最关键的两种反应底物,就是单质铁(铁屑,Fe)和氧化铁(铁锈粉末,Fe2O3)……
……
深吸一口气,李察清洗过双手,带上防止粉末进入口鼻防尘口罩,开始操作起来。
首先,李察把铁屑放入硫酸中。肉眼可见,刚一放入,烧杯立刻冒出大量的气泡,剧烈反应,在这个过程中将会生成硫酸亚铁(FeSO4)。
反应完毕,李察又开始加入烧碱(NaOH)和氧化铁(Fe2O3)。接着加热到95~105℃,让溶液中进行加合反应,最终生产四氧化三铁。
不过此时的四氧化三铁并不纯净,李察把溶液转移到带有滤纸的漏斗中开始过滤。过滤后,把过滤出来的固态物物质烘干,然后又进行了一系列操作,最终费了一番力气,终于制出纯净的四氧化三铁。
接着通过磁化,四氧化三铁就成了真正的磁铁,黑漆漆一块。重复这个步骤,制作出足够多数量的磁铁,固定在环形的模具内,就制作好了发电机中最重要的部位——转子。
做完这些,李察没有休息,又开始制作储能设备、毕竟风车能发电,但电还要储存起来才能使用。这需要用到真正的充电电池,而不是水果电池,更不是莱顿瓶这种的电容器。
李察准备制作的是铅蓄电池,也就是现代地球上,最便宜、最常见的电动车电池。
之所以选择它,一方面是因为材料容易收集,另一方面则是因为结构简单,只有正极板群、负极板群、电解液和容器四部分。
除了作为电解液的硫酸外,实际上所需要的物质只有一种,或者说两种:
第一种,铅,用来制作负极板群。
第二种,铅在空气中的氧化物,氧化铅,用来制作正极板群。
在当前这个中世纪世界,也许会缺少很多东西,但唯独不可能缺少铅。因为按照现代地球发展,在公元两千多年,人类就开始大量提炼铁、铜、银和铅几种金属了。
于是,没费什么力气,李察就让人弄到了足够多的铅和氧化铅。
深吸一口气,李察目光有些凝重起来。
无论是铅还是氧化铅,都是带有毒性的。超量的吸入、摄入,会造成重金属中毒,轻则身体不适,重则死亡。
在现代地球古罗马时代,古罗马人不知道铅的危害,长期使用铅管作为输水管道,并且用铅作为喝酒的容器,导致大量人的慢性铅中毒,成为古罗马衰亡一个重要原因。
李察知道这一点,不想重蹈覆辙,不想还没有成为巫师就重病缠身了,因此在进行实验之前做了充足的防护工作。
先戴好防尘口罩,然后在外面再戴上鸟嘴面具,换上一身紧身的覆盖住全部皮肤的黑色防护服,最终戴好用牛膀胱制作的手套。
准备完毕,李察深吸一口气,感受着空气通过鸟嘴面具中的草药囊,灌入肺里面,目光一定,动起手来。
首先是在准备好的容器中倒入足够多的硫酸,作为解析液。然后把作为负极的灰色绒状铅板插入容器中,固定好。接着再放入作为正极的棕褐色氧化铅板,固定好。
在正极和负极之间,放入隔离板,防止电极的接触。之后,便是不断的重复这一步骤,按照一块铅板、一块氧化铅板的顺序不断插入容器中,最后塞的整个容器都是满满的。
之所以要这样做,是为了多组正极负极板放到一块起到了串联的作用,从而增加铅蓄电池的电压。
做完这些,李察微微松了一口气,知道算是完成了铅蓄电池的主要工作,接下来就是设置外接导线等琐碎的细节问题。
零零散散的,一直到傍晚,李察终于完成全部。
“砰砰”两声轻响,把制作好的铅蓄电池、转子在木架上,李察转身脱掉手套,摘下鸟嘴面具、摘下防尘口罩,脱下防护服,这才发现全身都湿透了。
毕竟是炎热的夏天,即便是在相对凉爽的宫殿中,工作了一整个下午,也是极其受罪的。工作的时候还没有察觉,等到完成后,李察才感受到内衣紧贴在皮肤上,全身上下黏稠无比。
皱皱眉头,李察推门走出了独立实验室。
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