1818年下半年,中華國的“媽祖水手學校”在電學領域取得了前所未有的重大突破,這些發現不僅深刻影響了當時的航海與工業技術,更為後世電磁學的發展奠定了基礎。
1.電與熱的轉換——熱電效應的早期發現
媽祖水手學校的學者們在研究電弧與金屬加熱時,意外發現當電流通過特定金屬絲時,金屬會迅速發熱並發光。經過多次實驗,他們總結出電流強度與發熱量成正比的規律,並觀察到不同金屬的發熱效率存在差異。這一發現比西方焦耳定律更早,雖然尚未形成精確的數學公式,但已初步揭示了電能向熱能的轉換機製,為後來的電熱器、電燈等技術提供了理論雛形。
2.電與磁的關係——電流磁效應的獨立發現
在研究閃電對指南針的影響時,學校的航海儀器專家注意到,雷電過後,附近的磁針會出現短暫偏移。受此啟發,學者們設計了一係列實驗,最終發現:當電流通過導線時,導線周圍的磁針會發生偏轉。這一發現比丹麥科學家奧斯特的著名實驗更早,證明電與磁之間存在直接聯係。學校進一步觀察到,改變電流方向會影響磁針偏轉方向,暗示了電磁關係的可逆性,為後續電磁學理論的發展提供了關鍵線索。
3.電子存儲的早期嘗試——原始電容器的誕生
媽祖水手學校的工匠們在研究萊頓瓶西方早期電容器)的基礎上,改進了電荷存儲技術。他們發現,將金屬片浸泡在鹽水或油中,並用絕緣材料隔開,可以儲存電荷更長時間。這種簡易的“電液罐”能儲存比普通萊頓瓶更多的電荷,並能在需要時釋放,用於點燃火藥、驅動小型電磁裝置等。雖然當時尚未理解“電子”的概念,但這一技術已具備原始電容器的功能,為後來的電池和儲能技術提供了思路。
4.電磁現象的傳播與分享
媽祖水手學校不僅專注於研究,還積極向沿海商船、工匠團體傳播電磁知識。他們編寫了《電火指南》,詳細記錄了電與磁的實驗方法、安全操作規範,以及如何利用電磁效應改進航海羅盤、避雷針等設備。這些知識很快被應用於航海導航、礦井照明、甚至早期電報實驗,使得中華國的電學研究在當時處於世界領先地位。
1818年下半年的中華國“媽祖水手學校”,在電學領域的突破,很多都來自於偶然的發現,可所有人不知道的是這些發現到底背後是關於電學馬祖軍三個水手學校有一千三百人在研究。
牛野這個怪物,把初中課本裡的發電機和電動機的原形畫給雨兒看,雨兒他們在十年前就能手工製作出最早的發電機和電動機。
但電流,電壓,電阻和電路學的研究花費了整整十年才漸漸完善起來,他們其實已經發現電力最大的好處,那就是電動係統不需要大量軸係,而且通過並聯或者串聯電路,電可以在工業環境裡自由布局。
中華國在1818年八月底,雨兒管理的中華最高科學院確定了一個工業能源發展方向,那就是蒸汽動力加電力發展十年計劃。
這個計劃的核心隻有兩個:第一是不斷推動高效的蒸汽機的研發;第二,就是推動電力設備的製造和研發。
其中,有三個核心產業將優先導入電力設備,分彆是煉鋼,造船和拖拉機的大型製造業工廠的全電力改造。
這種改造並不是像現在的大型電網,而是在一個大型車間,原本需要七八台各種型號的蒸汽機,改造成為由兩台大型蒸汽發電,七八個設備全部改為電動馬達帶動的動力係統。
它其實並不複雜,你可以理解為,這是一個離散型的電力係統,它最主要的優點就是能夠減少人力和各種軸係。
比如,原本一個工廠有八道工序都需要蒸汽機,那麼以前需要十六個工人鏟煤,加水和管理蒸汽壓力,現在隻需要四人就能完成原來十六個人的工作。
而且,大型蒸汽渦輪發電機始終處於最高效轉速區間,提供同樣動力卻減少了煤炭的消耗。
電動機有一個特點,它的力量來的特彆快,而且速度轉換極其快捷,維護也簡單,極大節約後繼的維護成本。
這個時代,電學其實都剛剛起步,可牛野這個家夥向雨兒描述過工業的未來,雨兒能看到最佳路徑,並且規劃以最短路徑前進。
所以,馬祖水手學校在電學的人力投入上,甚至高過蒸汽機,因為發電係統,存儲係統,傳送係統和電動係統都需要從頭來研發。
但投入一千三百人研發電力係統,這是目前人類社會最大的科研人力投入,沒有之一。
鐵礦港是電動力的實驗之城,因為這個城市有一個非常特彆的產業,那就是燃煤製鹽業。
是的,鐵礦港缺少大的河流,土地缺水,他們一直以來用東望城的煤炭燃燒蒸發海水來獲得大量淡水和海鹽。
現在這個係統在進行全麵改造,海水燃燒的水蒸氣先是驅動蒸汽渦輪機發電,再進入冷凝係統回收。
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而發出的電力,一部分用於鐵礦港的工業電力,一部分用於電動抽水機將冷凝的淡水送上高塔。大海邊有上百座鋼筋混凝土製造的超大型水塔。
這上百座基座高達二十米的巨型水塔,既用來存儲淡水供城市使用,也是儲能設備,它們也可以放水發電。
這個工程其實非常龐大,有十座實驗性發電機組還在用電解水製造氧氣和氫氣,用送風管道直送氧氣到煉鋼廠。
另外,碳化竹絲的電燈也已經出現,正在進行實驗。
他們用天然橡膠做電線皮,十年前陳阿生就因為工業需要,開始在加裡曼丹島大規模培養橡膠樹,每年種植量都超過一萬棵,兩年前爪哇島也大規模培養人工橡膠林,去年在菲律賓群島也安排人員在山地種下橡膠樹林。
一棵樹齡6年的橡膠樹,每天至少可割下半斤約250克)膠,8年以上樹齡的橡膠樹每天可達一斤約500克)以上。
按每年采膠約360天計算,6年樹齡的橡膠樹每年可產膠約90公斤,8年以上樹齡的橡膠樹每年可產膠約180公斤。成年樹的年產量一般在2.3公斤左右。
橡膠樹的經濟壽命為3040年,按此計算,單株橡膠樹在整個經濟壽命期內可產膠數百公斤至上噸不等。
現在野生橡膠樹和人工培育成熟的的橡膠樹,根據統計已經有五萬棵,每年采集的天然橡膠達到四萬三千噸。
電動機漆包線也是一個大問題。
在沒有現代化工的古代,人們用天然材料與簡單工藝做出耐高溫絕緣線,可概括為“製線、上漆、固化”三步。
先將銅塊反複加熱拉絲,得到粗細均勻的銅線;隨後把銅線盤繞在木製線軸上,留待塗漆。
漆液由三類原料調和而成:
1.漆膜基體——生漆或桐油,取其成膜快、附著力強;