奧托內(nèi)燃機(jī)不僅體積小，重量輕，而且消耗的煤氣少，功率較大。因此，越來越多的工廠采用這種內(nèi)燃機(jī)來代替蒸汽機(jī)。但是奧托煤氣內(nèi)燃機(jī)有許多不方便的地方，它不能作為輪船、汽車等運(yùn)輸機(jī)械的動(dòng)力。

后來隨著石油的開發(fā)，比煤氣易于運(yùn)輸攜帶的汽油和柴油引起了人們的注意，首先獲得試用的是易于揮發(fā)的汽油。1883年，德國發(fā)明家戈特利布·戴姆勒成功地制造出了第一臺(tái)汽油內(nèi)燃機(jī)。由于它比煤氣內(nèi)燃機(jī)重量輕、操作簡便，燃料運(yùn)輸和儲(chǔ)存也更為方便，所以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)開始用作汽車、輪船的動(dòng)力。

1897年，德國工程師狄塞爾發(fā)明了壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展開拓了新途徑，它的熱效率達(dá)到了26%。這種內(nèi)燃機(jī)以后大多用柴油做燃料，所以又稱為柴油機(jī)。1898年，柴油機(jī)首先用于發(fā)電站進(jìn)行發(fā)電，1903年用作輪船的動(dòng)力，1904年裝在艦艇上，1913年第一臺(tái)以柴油機(jī)為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車制成，1920年左右開始用于汽車和農(nóng)業(yè)機(jī)械。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)被廣泛應(yīng)用，它為工業(yè)大生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，從而使得人類社會(huì)的生產(chǎn)力得到迅猛的發(fā)展。

由此可見，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，產(chǎn)生了動(dòng)力機(jī)的一次新革命。內(nèi)燃機(jī)不僅效率高，而且種類多，用途廣泛，它推動(dòng)了交通運(yùn)輸業(yè)的革命，使汽車和飛機(jī)制造業(yè)迅速發(fā)展起來，引起了工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化變革。

⊙奇跡探秘：

2.法國科學(xué)家羅莎獲得了“四沖程循環(huán)”的發(fā)明專利，但被稱為“四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)之父”的卻是德國的奧托？

1862年，雖然法國科學(xué)家羅沙已經(jīng)獲得過四沖程循環(huán)的發(fā)明專利，但他并沒有制成任何實(shí)際的四沖程循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，而德國發(fā)明家奧托卻是第一個(gè)應(yīng)用四沖程循環(huán)原理制成內(nèi)燃機(jī)的人。

奧托還提出了內(nèi)燃機(jī)的工作原理，就是可燃?xì)怏w先在氣缸中壓縮，在點(diǎn)燃壓縮可燃?xì)怏w時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的爆發(fā)力，提高了內(nèi)燃機(jī)的熱效率和輸出功率。同時(shí)，他利用活塞的四個(gè)沖程，把進(jìn)氣、壓縮、作功及排氣融為一體，使內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊和簡化，從而推動(dòng)了小型內(nèi)燃機(jī)的實(shí)用化。奧托創(chuàng)建的內(nèi)燃機(jī)工作原理，一直在現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上沿用至今。

所以，人們習(xí)慣上用“奧托循環(huán)”來稱呼點(diǎn)燃式的四沖程內(nèi)燃機(jī)循環(huán)。他是繼瓦特之后又一名偉大的發(fā)明家。他發(fā)明的四沖程循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，是繼蒸汽機(jī)出現(xiàn)之后人類機(jī)械史上又一巨大貢獻(xiàn)，開創(chuàng)了人類文明的一個(gè)新時(shí)代。

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【內(nèi)燃機(jī)的工作原理】

內(nèi)燃機(jī)以往復(fù)活塞式最為普遍。它的工作循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。內(nèi)燃機(jī)將燃料和空氣混合，在它們在氣缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)狻Ｈ細(xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，再通過曲柄連桿運(yùn)動(dòng)形成動(dòng)力，從而帶動(dòng)機(jī)械工作。

知識百科

【魯?shù)婪颍康胰麪枴?

提起柴油機(jī)，我們不能不講到它的發(fā)明者：魯?shù)婪颉さ胰麪枺?858-1913）。

1858年3 月，魯?shù)婪颉さ胰麪柹诎屠琛Ｔ趯W(xué)校讀書期間，他非常喜歡物理和熱力學(xué)。1879年，年僅21歲的狄塞爾大學(xué)畢業(yè)，當(dāng)上了一名冷藏專業(yè)工程師。在工作中狄塞爾感到當(dāng)時(shí)的蒸汽機(jī)效率極低，于是有了設(shè)計(jì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)的想法。在積蓄了一些資金后，狄塞爾辭去了制冷工程師的職務(wù)，自己開辦了一家發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室。

像所有偉大的發(fā)明家一樣，狄塞爾試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)遇到了許多的困難。但他并沒有被困難所嚇倒，一步步完善自己的機(jī)器。1892年狄塞爾終于制造出了第一種試驗(yàn)機(jī)，即原始的柴油機(jī)；1896年，柴油機(jī)試驗(yàn)成功；1897年，狄塞爾進(jìn)一步完善了他的發(fā)明；1898年，狄塞爾的柴油機(jī)獲得了商業(yè)上的成功。

魯?shù)婪颉さ胰麪柕陌l(fā)明改變了整個(gè)世界。人們?yōu)榱思o(jì)念他，就把柴油機(jī)稱作狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)。直到今天，柴油機(jī)的英文名稱仍然是“DIESEL ENGINE”。

8.電動(dòng)機(jī)

奇跡概覽

電動(dòng)機(jī)又稱為馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)，是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再利用機(jī)械能產(chǎn)生動(dòng)能，用來驅(qū)動(dòng)其他裝置運(yùn)動(dòng)的電機(jī)設(shè)備。它應(yīng)用了電流的磁效應(yīng)原理，利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同，分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。

19世紀(jì)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)明不僅使人力和畜力從繁重的勞作中解脫出來，而且還實(shí)現(xiàn)了電能和機(jī)械能的互換。不僅如此，電動(dòng)機(jī)使電能的遠(yuǎn)距離傳遞和轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)實(shí)，電能逐漸進(jìn)入人們的工業(yè)生產(chǎn)中。至此，一個(gè)嶄新的時(shí)代--“電氣化時(shí)代”到來了。

⊙奇跡探秘：

1.電動(dòng)機(jī)的發(fā)明者是誰？是在什么時(shí)間發(fā)明的？

英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第和美國物理學(xué)家亨利總是被誤認(rèn)為是電動(dòng)機(jī)的發(fā)明人。其實(shí)，法拉第和亨利并沒有發(fā)明可使用性的電動(dòng)機(jī)，而是發(fā)現(xiàn)了“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。

他們之所以被誤認(rèn)為是電動(dòng)機(jī)的發(fā)明人，主要原因在于“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”是電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。這就是說明，在電動(dòng)機(jī)發(fā)明之前，法拉第和亨利已經(jīng)在原理上確定了制造電動(dòng)機(jī)的可能性，只是沒有進(jìn)一步地創(chuàng)造而已。

而真正能用于工業(yè)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，是比利時(shí)發(fā)明家格拉姆于1870年前后發(fā)明的。

格拉姆（1826-1901），比利時(shí)發(fā)明家。格拉姆出生在比利時(shí)一個(gè)公務(wù)員家庭里。他在學(xué)校里的成績欠佳，不過，他的雙手非常靈巧，在擺弄電氣設(shè)備方面是一個(gè)高手。1856年，格拉姆來到巴黎，從此就一直生活在巴黎地區(qū)。他在一家專門制造電氣設(shè)備的公司里謀到一份工作。1867年，他制成了一臺(tái)改進(jìn)型的交流發(fā)電機(jī)。1870年前后，他又搞出了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。于是，電力工業(yè)就以格拉姆發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)逐步發(fā)展起來了。

2.在國際單位制中，法拉是什么單位？它的命名有什么原因嗎？

國際單位制中，電容的單位是法拉，簡稱“法”，單位符號是F。此單位是以發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第的名字而命名的。

3. 什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？主要應(yīng)用于哪些方面？

閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。電磁感應(yīng)現(xiàn)象顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁測量等方面都有廣泛應(yīng)用。

走近奇跡

19世紀(jì)初，隨著工業(yè)的發(fā)展，電力逐漸被廣泛利用，與此同時(shí)，第二次工業(yè)革命也拉開了序幕。這個(gè)時(shí)期，很多國家的物理學(xué)家都紛紛投入到電磁的研究以及發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的發(fā)明中。而電動(dòng)機(jī)的發(fā)明是在電流的磁效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，而發(fā)明這一原理的是丹麥物理學(xué)家漢斯·克里斯蒂安·奧斯特。

1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，許多物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對電作用的問題。

第二年，也就是1821年，法拉第在讀過奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的論文后，被這一學(xué)科領(lǐng)域深深吸引，于是，他在同年發(fā)現(xiàn)了通電流的導(dǎo)線能繞磁鐵旋轉(zhuǎn)。接著，他借鑒奧斯特的實(shí)驗(yàn)，專門對電和磁鐵的作用進(jìn)行探索。

不僅是法拉第，其他科學(xué)家也在努力尋找著“磁生電”的答案。而美國物理學(xué)家亨利于1830年，在電磁鐵兩極中間放置一根繞有導(dǎo)線的條形軟鐵棒，然后把條形鐵棒上的導(dǎo)線接到檢流計(jì)上，形成閉合回路。他觀察到，當(dāng)電磁鐵的導(dǎo)線接通的時(shí)候，檢流計(jì)指針向一方偏轉(zhuǎn)后回到零；當(dāng)導(dǎo)線斷開的時(shí)候，指針向另一方偏轉(zhuǎn)后回到零。這就是亨利發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。但是，亨利沒有及時(shí)公開發(fā)表自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1831年，法拉第終于通過10年的研究，也發(fā)現(xiàn)了電與磁互相作用。于是，法拉第向英國皇家學(xué)會(huì)提交的一個(gè)報(bào)告中，把這種現(xiàn)象定名為“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。電磁感應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，對人類社會(huì)有著劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，使后來人們發(fā)明發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器，以及交流電的利用等等成為可能。

德國科學(xué)家雅可比于1834年前后，制成了一種簡單的裝置：在兩個(gè)U型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵與U型電磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引和排斥作用，帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這大概就是電動(dòng)機(jī)的雛形。后來，他做了一個(gè)更大型的裝置，安在小艇上載著幾名乘客駛過了穿越德國的主要航運(yùn)水道--易北河，當(dāng)時(shí)還引起了很大的轟動(dòng)。但這種電動(dòng)機(jī)都沒有多大商業(yè)價(jià)值，用電池作電源，成本太大、不實(shí)用。

直到第一臺(tái)實(shí)用直流電動(dòng)機(jī)問世，電動(dòng)機(jī)才得到廣泛應(yīng)用。1870年，比利時(shí)工程師格拉姆發(fā)明了直流發(fā)電機(jī)。后來，格拉姆向直流發(fā)電機(jī)輸入電流，其轉(zhuǎn)子會(huì)像電動(dòng)機(jī)一樣旋轉(zhuǎn)。于是，這種格拉姆型電動(dòng)機(jī)大量制造出來，效率也不斷提高。與此同時(shí)，德國科學(xué)家西門子接連制出更好的發(fā)電機(jī)，并著手研究由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛。1881年，西門子公司制成了世界最早的電車。但當(dāng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)全是直流電機(jī)，只限于驅(qū)動(dòng)電車。

1888年，克羅地亞出生的美國發(fā)明家尼古拉·特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用交流電，無火花，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和家庭電器中。

隨著科學(xué)家對電動(dòng)機(jī)的深入研究，1902年，瑞典工程師丹尼爾森首先提出同步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)想。同步電動(dòng)機(jī)工作原理同感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，由定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，但轉(zhuǎn)子用直流供電，轉(zhuǎn)速固定不變，不受負(fù)載影響。因此同步電動(dòng)機(jī)特別適用于鐘表、電唱機(jī)和磁帶錄音機(jī)。

由于電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便，而且工作效率較高，沒有煙塵和氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。因此，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面都能看到電動(dòng)機(jī)的身影。電動(dòng)機(jī)的發(fā)明為工業(yè)大生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，從而使得人類社會(huì)的生產(chǎn)力得到迅猛的發(fā)展。

⊙奇跡探秘：

4.電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的區(qū)別是什么？

在電力的使用中，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)是相互關(guān)聯(lián)的兩個(gè)重要組成部分。發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電動(dòng)機(jī)則相反，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

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【電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造】

電動(dòng)機(jī)的種類很多，以基本結(jié)構(gòu)來說，其組成主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子在空間中靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)子則可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由軸承支撐。定子與轉(zhuǎn)子之間會(huì)有一定空氣間隙，以確保轉(zhuǎn)子能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。定子與轉(zhuǎn)子繞上線圈，通上電流產(chǎn)生磁場，就成為電磁鐵，定子和轉(zhuǎn)子其中可為永久磁鐵，磁場對電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

知識百科

【第二次工業(yè)革命】

第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應(yīng)用為顯著特點(diǎn)。從19世紀(jì)70年代開始，出現(xiàn)了一系列電氣發(fā)明。1831年，英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。此后，很多科學(xué)家對電作了深入的研究，并紛紛開始研制發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。1866年，德國科學(xué)家西門子制成一部發(fā)電機(jī)，后來幾經(jīng)改進(jìn)，逐漸完善。1870年前后，比利時(shí)人格拉姆發(fā)明電動(dòng)機(jī)，電力開始用于帶動(dòng)機(jī)器，成為補(bǔ)充和取代蒸汽動(dòng)力的新能源。從此，電力工業(yè)和電器制造業(yè)迅速發(fā)展起來，人類跨入了電氣時(shí)代。隨后，電燈、電車、電鉆、電焊機(jī)等電氣產(chǎn)品如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來。

所以，第二次工業(yè)革命時(shí)期是以電力為代表的自然科學(xué)的新發(fā)展時(shí)期。自然科學(xué)開始同工業(yè)生產(chǎn)緊密地結(jié)合起來，更進(jìn)一步地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，特別是電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)技術(shù)使第二次工業(yè)革命取得了巨大的成果。