一、研究闪电的富兰克林与避雷针的发明
以前，闪电被认为是“上帝之火”。每次发生闪电时，总会有人或建筑物被其击中。直到避雷针出现，这些恐怖的事才开始远离人们的生活。这一切都要归功于现代避雷针的发明者——美国科学家富兰克林。
1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣。富兰克林和他的儿子威廉带着上面装有金属杆的风筝。来到一个空旷地带。富兰克林高举风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。转瞬之间。雷电交加，大雨倾盆。突然，一道闪电从风筝上掠过.富兰克林把手靠近连接风筝的铁丝，身体顿时感到一阵麻木。幸亏这次传下来的闪电比较弱。富兰克林没有受伤（这里提请注意的是，这个试验是很危险的，千万不要擅自尝试。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验.不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者）。随后，他将风筝上的电引入了莱顿瓶中。
回家后。富兰克林用收集来的雷电进行了各种电学实验，发现雷电与摩擦电具有相同的性质，从而破除了雷电是“上帝之火”的神话。
通过闪电实验，富兰克林设想，若能在高物上安置一种装置，就有可能把雷电引入地下。于是，他把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，铁棒与建筑物之间则用绝缘体隔开，然后在铁棒底端连上一根导线，再将导线引入地下。经过试用，这种装置果然奏效。这就是最初的避雷针。
富兰克林精心设计了避雷针的大小、地面设备的类型以及如何将其与建筑物连接的方案。直到今天，避雷针仍基本保持着当年的样子。
避雷针为何能避雷呢？
雷雨天气，当高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都会被感应上大量电荷，大多数电荷会集中在避雷针的尖头上。
避雷针与这些带电云层形成一个电容器，由于它较尖，电容很小，所能容纳的电荷也很少。但事实上它聚集了大量电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿而成为导体。
这样一来。带电云层与避雷针就形成通路，避雷针就可以把云层上的电荷通过接人地下的导线导人大地，使其不对高层建筑构成危胁，从而保证人员和建筑物的安全。
二、奇妙的发电原理
电现象与磁现象的相似性很早就是人们谈论的话题。当法国物理学家库仑发现电力与磁力都是与距离平方成反比的力以后，丹麦物理学家奥斯特抓住这一天赐良机，终于发现了电流磁效应，从而揭开了电磁学的序幕；而电磁感应现象的发现，则预示着人类从蒸汽时代进入一个崭新的电气时代。
人类对电现象的认识、研究，经历了很长的时间。电学作为物理学的一个重要分支，在它的发展过程中，很多物理学巨匠都曾作出过杰出的贡献。法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑就是其中一员。18世纪时，库仑在前人的基础上，发现了库仑定律，他把电磁现象看做是粒子间吸引力和排斥力的现象，阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的性质，为整个电磁学奠定了基础。库仑定律的发现为电磁学理论的研究开辟了广阔道路，也深刻地影响到了物理学的其他领域。
库仑使电磁学的研究从定性进入定量阶段，但库仑也曾断言，电与磁是两种完全不同的实体，它们不可能相互作用或转化。但丹麦物理学家奥斯特却敏锐地意识到，电和磁之间一定有联系。奥斯特作了60次实验，用无可辩驳的事实证明了电和磁之间存在的联系：电流可以产生磁场。1820年7月21日，奥斯特发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文。他认为：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极等。
奥斯特将电流磁效应这一重大发现公布于世后，立即引起很大的轰动。在奥斯特无懈可击的实验面前，一些科学家明白了电流磁效应的重要性和价值。因此在这一重大发现之后不久，一系列的新发现接连出现：安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明电流计等。在奥斯特发现电流磁效应的第二年，英国化学家戴维进一步发现，凡是在铁和钢块外面绕上通电的金属导线时，该铁块或钢块就变成了电磁铁，电磁铁很快便被用于研究与技术中。
奥斯特发现电流磁效应后，这一现象引起了当时很多科学家的关注和研究，其中包括当时正从事电和磁研究的英国物理学家法拉第。于是在法拉第的脑海里，产生了“把磁转变成电”的想法。从此，为了实现这一科学信念，法拉第整整耗费了10年时间。在1831年10月17日这天，法拉第实现了重大突破，在实验中使一个原始的发电机通过磁体的机械运动而产生了电流。同年的11月24日，法拉第在论文里把可以产生感应电流的情况概括成五类，正确地指出了感应电流与源电流的变化有关，而不是与源电流本身有关。他将这一现象与导体上的感应电作了类比，把它命名为“电磁感应”。电磁感应现象不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且也为电与磁之间的相互转化奠定了实践基础，也为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。
三、怎样获得电力——发电机的发明
发电机是一种使机械能转化为电能的电机。分交流发电机和直流发电机。
19世纪初期，科学家们研究的重要课题，是廉价地并能方便地获得电能的方法。
1820年，奥斯特成功完成了通电导线能使磁针偏转的实验，当时不少科学家又做了进一步的研究：磁针的偏转是受到力的作用，这种机械力，来自于电荷流动的电力。那么，能否让机械力通过磁转变成电力呢？法国物理学家安培是这些研究者中的一个，他实验的方法很多，但却犯了根本性的错误，实验没有成功。
另一位物理学家科拉顿，在1825年做了这样一个实验：他把一块磁铁插入绕成圆筒状的线圈中，他想，这样或许能得到电流。为了防止磁铁对检测电流的电流表的影响，他用了很长的导线把电表接到隔壁的房间。然而，他没有助手，只好把磁铁插到线圈中以后，再跑到隔壁房间去看电流表指针是否偏转。现在看来，他的装置是完全正确的，实验的方法也是对的，但是，他也犯了一个着实令人遗憾的错误，这就是电表指针的偏转，只发生在磁铁插人线圈这一瞬间，一旦磁铁插进线圈后不动，电表指针又回到原来的位置。所以，等他插好磁铁再跑到隔壁房间去看电表时，无论速度多快也看不到电表指针的偏转现象。若是他有个助手，若是他把电表放在同一个房间，他就是第一个实现变机械能为电能的人。如果说安培“坐失良机”，那科拉顿则是“跑失良机”了。
之后过了整整6年，到了1831年8月29日，英国物理学家法拉第获得了成功，他使机械力转变为电力。他的实验装置与科拉顿的实验装置并无两样，只不过他把电流表放在自己身边，在磁铁插入线圈的一瞬间，指针明显地发生了偏转。于是，他成功了。手使磁铁运动的机械力终于转变成了使电荷移动的电力。
法拉第迈出了最艰难的一步，他不断研究，两个月后，他试制了能产生稳恒电流的第一台真正的发电机，标志着人类从蒸汽时代进入了电气时代。
100多年来，相继出现了很多现代的发电形式，有风力发电、水力发电、火力发电、原子能发电、热发电、潮汐发电等。发电机的构造也日臻完善，效率也越来越高，但基本原理仍与法拉第的实验一样：少不了运动着的闭合导体，少不了磁铁。
四、如何利用电力——电动机的发明
电动机也称为“马达”，主要由一系列的线圈和磁铁等部分组成，它是把电能转变成机械能的装置。发电机是一种转动时产生电力的机器。利用电动机可以把发电机所产生的大量电能，应用到生产中去。电动机和发电机的构造基本上一样，但原理却正好相反，电动机是通电于转子线圈以引起运动，而发电机则是借转子在磁场中的运动产生电流。
1820年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，第一次揭示出电与磁之间的密切关系。英国科学家法拉第受此启发，1821年，他成功地使一根小磁针绕着通电导线不停地转动。这个装置就是历史上的第一台电动机。法拉第相信不仅有电流的磁效应，而且也应有磁的电流效应。1831年，法拉第在实验中发现，运动的磁能够产生电流。根据这个原理，法拉第很快就做出一个模型发电机。电动机和发电机的问世预示着人类电气时代的到来。
电动机的核心部分换向器是一种能改变线圈中电流方向的设备。换向器由两个半环组成，每个半环和金属线圈的一端相连。当金属线圈转动时，换向器也跟随这个线圈转动起来。换向器在转动时，滑过两个电刷的接触点。换向器的两个半环分别通过一只电刷和电源相连接。实际应用的电动机不止一个线圈，它由很多个甚至数百个线圈绕在一个铁芯上。线圈和铁芯的这种结构叫转子。利用多匝线圈能增大电动机转动的力量，并使电动机转动更加平稳。
在多数电动机中，磁铁静止不动，而带电的线圈在磁铁中间转动。当电流通过线圈时，线圈就带有磁性。因为异极相吸、同极相斥，因此线圈在固定磁铁间旋转，直到线圈的北极与固定磁铁的南极相对。接着电流的流向发生逆转，由此也导致线圈的两极变动。这时线圈的北极对着磁铁的北极。因为同极相斥，线圈再旋转半圈使两极再次与磁铁两极相反。线圈每转半圈电流就发生逆流，线圈因此就会不停地旋转下去。这就是电动机旋转不停的原理。
五、各种各样的电池
19世纪，科学家伏打发明了原始电池，奠定了电池科技的基础。在电池的这个大家族中，有许多成员。尽管它们种类繁多，但总地说来，可以分为化学电池和物理电池两大类。其中化学电池主要包括干电池、蓄电池、燃料电池、微生物电池、金属一空气电池等。
干电池属于化学电源中的原电池，是一种一次性电池。因为这种化学电源装置的电解质是一种不能流动的糊状物，所以叫做干电池，这是相对于具有可流动电解质的电池说的。普通干电池大都是锰锌电池，中间是正极碳棒，外包石墨和二氧化锰的混合物，再外是一层纤维网。它不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等，也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域，用途十分广泛。
我们在电视或科学画报上都看见过宇航员在宇宙飞船里喝水的情景，但你能想到他们喝的水，是由一种特殊的电池提供的吗？这种电池就是燃料电池。通常它是以氢、甲醇、甲烷和甲醛作燃料，用氧气、空气和双氧水作氧化剂。燃料和氧化剂通过催化剂的作用，在两个电极上分别发生氧化和还原反应。如果在飞船上采用氢氧燃料电池，氢就会在电极上氧化生成水，供宇航员饮用，从而大大减少飞船携带水的重量。可见，燃料电池既提供电能又提供饮水，真是一举两得。
放射性同位素能放出各种射线，如α、β、γ射线，并放出大量的热量。人们把这种热能转变成电能；或把射线作用于某些物质转变成荧光，再使荧光作用于硅光电池产生电流，这样就做成了放射性同位素电池，即核电池。核电池的可靠性很高，工作寿命可达5～10年。目前人们正在设计能工作15~20年的核电池。同时核电池还可以在很大的温度范围和恶劣的环境中工作。例如，它不怕月球表面127℃～183℃巨大的温度变化，也不怕深海下的高压和腐蚀。正因为如此，人造卫星、空间探测器以及高寒山区、远海孤岛等地方，核电池备受青睐。
在密闭的宇宙飞船里，必须处理宇航员排出的尿。美国为此设计了一个巧妙的方案：用一种芽孢杆菌来处理人尿，生产出氨气，氨作为电极活性物质在铂电极上发生电极反应。这样就构成了微生物电池，亦称生物化学电池。一个人一天排出的尿，可获得47瓦的电力。这样既处理了尿液，又获得了电，在宇宙飞行中，又是一个两全其美的成果。
尽管目前微生物电池还处在试验研究的阶段，但这在一定程度上预示着不久的将来，它将给人类提供更多的能源。
六、变压器
变压器是一种神奇的仪器，它可以根据需要来升高或者降低交流电的电压。有了它的帮助，无论你想聆听收音机中美妙的音乐或者欣赏电视机里精彩的画面，电压的高低将不会成为困扰人的问题，一切都将变得随心所欲。
爱迪生发明电灯时，输电距离仅在30千米以内，否则电压太低，电灯就不能亮。解决这一输电难题的办法，只能是在使用者附近建立发电站，而且每隔30千米的距离就要备有冒着浓烟、轰轰作响的发电机。
有了特斯拉发明的变压器，就可以将发电厂建在离城市很远的地方，同时用高电压输送电流，以减少电在输电线路上的损耗。等电输送到城市里以后，再用变压器降低到一定的电压后，供给工厂和家庭使用。这样就可以省去建设许多发电厂的麻烦以及减少其产生的污染。
特斯拉是一位出生在南斯拉夫的美籍发明家，自小表现出的机械学方面的天赋为他走上成功之路奠定了基础。
1884年，不甘平凡的特斯拉决定去美国闯一闯。很快，他成为爱迪生的助手，在此期间，善于发现和思考的他注意到1831年法拉第在研究电磁感应定律时，曾经做过的一个实验：法拉第把两组线圈绕在同一个软铁环上，在原线圈内通电的瞬间，会在另一个副线圈上感应出电流来。断电时也会感应出电流，但是等电流稳定流动时，副线圈中则没有电流。特斯拉由此想到，如果不断地使原线圈电流发生变化，副线圈中不就可以不断地感应出电流来吗？由于电流瞬间的通断，人们不会轻易看出电灯的明灭闪烁，这种大小和方向不断变化的电流，就是交流电。特斯拉发现这种装置可以提高或者是降低电压，副线圈的绕线圈数越多，感应电压就越高，原线圈和副线圈的绕线圈数比值，就是它们的电压比值，这就是变压器的基本原理。
为了使变压器有用武之地，特斯拉发明了交流发电机和交流电动机。1887年，特斯拉成立了自己的电气公司，并获得交流电生产专利，自此，人们迎来了交流电时代。
七、电力传输技术
大家使用电器时，只要按动相应的开关，电器就会通电，并正常的运作起来。显然，电器获得的电流并不是来自我们的家里，它同工厂里所有的商品一样，是被“分配”并“输送”到我们家中的。与其他商品的传送不同的是，“电力”都是被送货上门，正常情况下，都是“随用随到”。那么，电力究竟是怎样传输的？
一般来说，电力的传送过程主要有三大系统，即发电站、传输网、变电站。具体来说，当“电”从发电站出发后，首先会经过变压器来调整电压，接着通过其他设备的操作，被输送线路接受并传输。这时，“电”就会像大江大河的支流一样各奔东西。因为各个工厂、家庭等单位所需要的电压具体标准不同，所以在电力传送的过程中，变压器会承担调控者的身份，往往多次调整电压。经过了前面这些步骤后，沿着不同路线的“电”继续前进，直至到达各种用户那里。
电流有交流电与直流电之分，其中电流的大小和方向不发生变化的称为直流电，而电流的大小和方向不断发生周期性变化的则称为交流电。相对直流电，交流电可以通过变压器来调整电压，从而提供不同电压的电流。如今我们生活中使用的多为交流电，而电池提供的电流是直流电。
输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路架设在地面之上，由导线、绝缘子、杆塔基础、接地装置等构成。这种线路维修方便，成本低，但容易受到环境的影响而出现故障；电缆线路是指设在地下（或水域下）的电缆。电缆的造价比较高，不容易检修维护，但相对‘露天”的电线，它的安全性好，并且适合在空间少的大城市利用。
电压是形成电流的原因。输电线路输送电能的最大功率称为输送容量，而在输送容量相同的条件下，电压越高，线路上损耗的电能就越少；换句话说，提高输电线路的电压就可以实现大容量远距离的输电。目前，电压在220千伏以下的称为高压输电；电压为330～765千伏的称为超高压输电；电压在1000千伏以上的称为特高压输电。
电力在传输过程中的升压和降压都要用到变压器，而变电站即是变换电压和配送电力的场所。变电站由变压器、配电室以及控制系统等部分组成。常见的变电站有三种：独立式变电站。它一般与其他建筑物保持一定的距离，多在城市；杆上变电站，其一般安装在支撑的杆架上，适用于小乡镇；成套式户内变电站，一般设在高层建筑和办公大楼内。
八、直上摩天的电器——电梯
电梯是一种电力驱动乘人载物的升降机。早在古罗马时代，建筑师维特罗维斯就设计出一种上下垂直运输货物或人的升降台。这种升降台依靠人力、畜力或水力，由滑轮等机械部件操纵，就像用绳子把吊篮吊着上下运输东西一样。
18世纪至19世纪末，欧洲和美国的工业革命带来了生产力的飞速发展和经济繁荣。这个时期，城市化进程加快，城市人口高速增长。为了在较小的土地范围内建造更多的使用面积，建筑物不得不向高空发展。电梯的出现，使建筑物突破了5层的高度限制。
美国发明家奥蒂斯是一个很细心的科学家，高层建筑的大量出现引发了他改造升降机的念头。1852年，成为奥蒂斯发明生涯中的一个转折点。纽约贝德斯泰德制造公司的老板要求他制造一台货运升降梯来装运产品。作为一名熟练的工长，奥蒂斯并没有被这项任务所难倒，他认为如果将升降梯改造得更好，建筑物就可以突破高度的限制，这是一个多么令人心动的想法啊！
奥蒂斯分析了各种类型的升降机，它们都具有一个致命的缺陷：只要吊绳突然断裂，吊篮就会呈自由落体运动急速下降。在升降梯的设计过程中，奥蒂斯就把难点放在了吊篮的控制上。他设计了这样一种制动器：在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆，与升降梯井道两侧的导轨相联结，起吊绳与货车弹簧联结，这样仅起重平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。如果绳子断裂，货车弹簧就会恢复原状，两端立刻与制动杆咬合，即可将平台牢固地固定在原位，以免继续下坠。
这种新设备叫安全升降梯，这项成功的发明使奥蒂斯成为众人注目的焦点。不久，他就收到了订制两台升降梯的订单。这份订单使奥蒂斯对自己的发明进行了认真思索，他坚信这个蒸蒸日上的国家将会需要更多的升降梯。
像任何企业家一样，奥蒂斯也要宣传自己的产品。1854年，在纽约的水晶宫展览会上，奥蒂斯亲自演示了安全升降梯。他爬上电梯的平台，将平台升到大家都能看到的高度。然后，命令助手切断缆绳，在一片惊呼声中，电梯并没有掉下来。当暴风雨般的掌声响起时，站在平台上的奥蒂斯挥动着手里的帽子向人们致意！
安全与这次表演联系起来，这个词使升降梯获得了普遍承认，纽约普通公众和小实业家们很快就想到在商店利用这种升降梯来为顾客服务。
但开始时，奥蒂斯的公司却没有因顾主们需要升降梯而被踢破门坎。1854年只销售几台；1855年也只有15台；1856年，奥蒂斯公司的记载说明，安全升降梯共售出27台，而且全部是货运升降梯。
到1857年3月，在纽约百老汇与布罗姆大街的豪沃特公司，专营法国瓷器和玻璃器皿的商店里安装了世界上第一台安全客运升降梯。该商店共五层，当时就算是相当高的建筑物了。升降梯的动力是由建筑物内的蒸汽动力站利用一系列轴及皮带驱动的。该梯可载重450千克，速度为每分钟12米，升降梯的初级市场终于起步了。
1880年，德国西门子发明了世界上第一台电动升降机——电梯。现在我们使用的电梯是在此基础上经过多次改进而成的。而电动扶梯直到1921年，美国的奥蒂斯公司才研制出来。
九、光明的使者——电灯泡
在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气，因此，有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，而且要经常添加燃料，擦洗灯罩，很不方便。这种灯还容易引起火灾，酿成大祸。多少年来，很多科学家想尽办法，想发明一种既安全又方便的电灯。世界上第一盏电灯由美国科学家爱迪生于1879年试制成功。
爱迪生在认真总结了前人制造电灯的失败经验后，制订了详细的实验计划，分别从两方面进行：一是分类试验不同的耐热材料；二是改进抽空设备，使灯泡有高真空度。他还对新型发电机和电路分路系统等进行了研究。
在研制过程中，爱迪生仔细分析了当时的煤气灯和弧光灯，他的主攻方向是寻找一种耐热材料。由电流把它烧到白热化程度而发出炽热的光却又不至于断裂或熔化。他偶然发现棉线在空气中一下子烧成灰烬，而碳棉线放入处理过的玻璃球内则发出了炽光，但光亮只维持了几分钟就消失了。他放弃了这种材料，转而试用铯、镍、铂等不同的耐热材料，爱迪生将这些耐热发光的材料逐一试用后，只有白金丝性能最好，但白金价格贵得惊人，必须找到更合适的材料来代替。1879年，几经实验，爱迪生又回到了碳的研究上。
1879年10月21日那天，他把一截直径为0.025厘米碳化了的棉丝弯成马蹄形，装到坩埚中加热，做成灯丝，放到灯泡中，再用抽气机抽去灯泡内空气，电灯亮了，发出的光度明亮、稳定，足足亮了45个小时。就这样，世界上第一批白炽灯问世了。
不久，爱迪生改用碳化了的卡纸，大大增长了电灯寿命后，生产商就迫不及待地把它投入生产。1880年除夕，数千人走上纽约街头观赏这一新发明。成功并未使爱迪生停步。他又接连试验了6000多种植物纤维，最后又选用竹丝，通过高温密闭炉烧焦，再加工，得到碳化竹丝，装到灯泡里，再次提高了灯泡的真空度，电灯竞可连续点亮1200个小时。
20世纪初，美国的库里奇用钨丝做灯丝，发明了钨丝灯泡。从此，电灯跃上新台阶，日光灯、碘钨灯等形形色色的灯，如雨后春笋般登上照明舞台。
十、冬暖夏凉的科技——空调
空调是一种可调节室内温度的电器。在炎炎的夏日，它可以为人们带来丝丝清凉；在寒冷的冬日，它可以提供一个较为温暖的室内空间。空调的发明，减轻了高温或者严寒给人们带来的苦恼和伤害。自此，人们可以随时自由调换自己喜欢的“季节”了。
一般的空调器主要包括压缩机、冷凝器、电热元件、控温器、风机等。它的工作原理是：空调器里有一定量的制冷剂，压缩机把制冷剂压缩成高温高压的气体，送到室外的冷凝器内。在冷凝器里，气体变成液体，并向周围散热。这种液体又经过毛细管流到蒸发器里，变成低压液体，它们在冷凝器里变成气体，并吸收周围热量。这样，在室内的冷凝器里就有了冷的空气。空调取暖过程和制冷过程正相反。
1881年7月，美国总统加菲尔德遇刺受重伤。医生提出，在这样的盛夏，只有降低室温才能为总统实施手术。美国政府便把研制室内降温设备的任务交给了工程师谢多。谢多思考以后认为，空气经过压缩之后会释放出热量，那么如果压缩后的空气恢复到原来的正常状态，是不是会吸收热量呢？循着这条思路，谢多最终制成了空气压缩器，成功地使总统病房的温度下降，而空气压缩器正是空调的“萌芽”。
第一台空调是1902年由美国发明家威利斯·开利设计。他的发明应部分归功于纽约一个印刷厂老板。这位老板的印刷机由于空气温度与湿度的变化，所以印出来的东西总是模模糊糊。经过开利设计的空调系统对室温的调节，印刷品的质量立即有了好转，自此，如纺织业、化工业、食品业等其他的行业也陆续引进了空调，空调开始了为工业服务的新时代！
按照样式的不同，空调可分为壁挂式、落地式和窗式等形式。我们常见的空调器一般是将制冷机放在室内，排风机放在室外。随着空调的发展，空调已经不仅能够调节室温，而且还具有一系列的新功能，比如清新空气。
空调从它发明那天开始，并没有立即被居民家庭所采用。直到1924年，底特律的一家商场，常因天气闷热而有不少人晕倒，因此他们首先安装了三台中央空调，从此，习习的凉风使顾客们没有了“中暑”的后顾之忧，他们开始喜欢在商场里待一待，结果商场盈利大增。其他商家见到这种“空调效应”，也竞相安装空调。
家用空调现在已经在大城市的家庭里得到了普及，但是随着家中电器的增多，我们也要打好“小算盘”，使空调尽可能的少耗电，其中的办法有：不使用时应拔掉插头，因为空调在待机时也会耗电；应避免频繁开关机，因为压缩机的启动非常耗电；长时间离开房间要关空调；空气滤网每年至少清洗一次，以提高工作效率；内外机的连管越短，电耗越小。
十一、洗衣机的发明
在过去的漫长岁月中，洗衣实在是一项繁重的家务活。而洗衣机的发明将家庭妇女从繁重的家务中解放出来，使她们能和男人一样平等地工作和参与政治生活，从这个意义上说，洗衣机已忧为改变妇女命支的一项神奇的发明。
从古到今，洗衣服都是一项难以逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。早在1677年，人们就把衣物放在袋子里，其一端固定，另一端用一个轮子和一个圆筒来拧，这是一种尝试性的机械洗衣法。
直到1782年，英国家具商西格尔设计出一种原始洗衣机。在六角形木桶内装置一个用木条制成的盒子，盒子两端有支点，可用手柄翻动盒里的衣物，注水、放水都要用手，而且得花很长时间才能把衣物漂洗干净。衣服洗净后，先放在手转绞扭器的两个木滚筒之间压干，然后再放在绳上晾晒。对于床单、桌布等大件织物，洗净晾干后，就折叠起来，卷绕在木滚筒上，用一个内装石子的2米长木盒轧平。
1858年，美国匹兹堡的史米斯制成机械化洗衣桶和捣衣杵。他用一个竖立的木桶，以手摇曲柄转动桶里的捣衣杵搅动衣服。1863年，他又添加了一个回动齿轮，使捣衣杵能前后转动。
随后，英国出现了一种铸铁洗衣锅，下面装有把水加热的煤气喷嘴，但衣物必须用捣衣杵搅动。
早期的洗衣机还称不上“洗衣机”，只是洗衣的机械装置而已。到了1874年，美国一位玉米播种器的制造者比尔·布莱克斯特发明了一种木制洗衣机，它已经具备了现代洗衣机的雏形。这种洗衣机的主体是一个不漏水的木桶，桶中心底部的转轴上装有6张叶片，摇动手柄，即可通过齿轮机带动叶片，拖着衣物在木桶中翻转、相互摩擦，这样，可以靠水流的冲刷而达到洗涤的目的。
1906年，美国芝加哥人费歇设计出了世界上第一台电动洗衣机。在原来洗衣机的基础上，费歇做这样的设计：其外形呈圆桶状，内装一部电动机和一根带刷子的主轴，电动机驱动刷子转动和搅拌，从而带动桶内的水和衣物旋转，并刷洗衣物。费歇发明的搅拌式洗衣机促进了洗衣机的发展和实用化，同时大大减轻了人力的付出。从现在的水平看，这种电动洗衣机结构非常简单，但在洗衣机发展史上，却具有很重要的意义，不过由于当时电力供应未能普及，所以直到1927年，在偏远的美国农村仍流行手摇洗衣机或汽油发动机带动的洗衣机。
随着机械设备精密度不断提高，科学家们也以巨大的热情投入到洗衣机的研究中去。1922一年，美国的玛依塔格公司将洗衣机改进为搅拌式，即在洗衣筒中心装一立轴，其上安有搅动叶，由传动机带动它有规律地正反向旋转，不断使水流和衣物强烈翻搅、碰撞、摩擦，以达到洗净衣物的目的。同时，英国出现了滚筒式和喷流式洗衣机，而且一直沿用至今。很长时间以来，波轮洗衣机一直在我国洗衣机市场上占据着绝对的优势。但是随着改革开放的深入和人们生活水平的提高，人们纷纷开始使用更高档的、适合中国家庭使用的滚筒洗衣机。如今，随着电子工业的发展，采用微电脑技术控制的洗衣机也在慢慢地“飞入寻常百姓家”。
十二、冰箱
冰箱，又称冰桶，由古时的“冰鉴”发展而来，功能明确，既能保存食品，又可散发冷气，使室内凉爽。它是古代人的发明创造，向我们揭示了古代人生活的一个侧面。冰鉴，是古代盛冰的容器，据有关资料记载，可以推测周代当时已有原始的冰箱，因为冰并不是一年里时时都有，特别是在炎热的夏季，冰可谓弥足珍贵。
传世有不少清代晚期的木胎冰箱，多用红木、花梨木、柏木等较为细腻的木料制成。形制为大口小底，外观如斗形，铅叶镶里，底部有泄水小孔，结构类似木桶。冰箱箱体两侧设提环，顶上有盖板，上开双钱孔，既是抠手，又是冷气散发口。为使冰箱处于一定高度而又便于取放冰块和食物。它配有箱座。
从经济学角度来分析，在当时价值高的器物，传至如今其价值一定比同样传至今天的过去价值较低的器物要高。在古代，即便是清代末年，由于没有制冰设备，在炎炎夏日要想求得一方清凉的冰，何其困难。虽然古时有凿地储冰的方法，但冰的奢侈，不是一般人家所能享用的。能用得上冰箱的人家，必定衣食无忧。而在当时的社会里，富裕的人家是少数，用得起红木家具的，并不一定能用得上红木制作的冰箱。
17世纪中期以后，“冰箱”这个词才出现在英语，在那之前，冰只是刚刚开始影响普通市民的饮食。随着城市的发展，冰的买卖也逐渐发展起来。它渐渐地被旅馆、酒馆、医院以及一些有眼光的城市商人用于肉、鱼和黄油的保鲜。
制造一台有效率的冰箱不像我们想象的那么简单。19世纪早期，发明家们关于对冷藏科学至关重要的热物理知识的了解并不多。人们认为最好的冰箱应该防止冰的融化，而这样一个在当时非常普遍的观点却是错误的，因为正是冰的融化起到了制冷作用。早期人们为保存冰而作出了大量的努力，比如用毯子把冰包起来，这使得冰不能发挥它的作用。直到19世纪末，发明家们才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔热和循环的精确平衡。
早在19世纪初，一位有发明天赋的马里兰农场主就找到了正确的方法。他拥有一个农场，那里的乔治镇村庄是集市中心。当他用自己设计的冰箱运送黄油去市场时，顾客们会走过装在竞争者桶里那些迅速溶化的黄油，而给他比市价更高的价格买他仍然新鲜坚硬，整齐地切成一块一块的黄油。他说自己的冰箱的一个好处是使得农民们不必为了保持产品的低温而在夜里去市场交易。
现有资料表明，世界上第一台家用电冰箱1918年问世，它的发明者是美国工程师科伯兰特。他的这一发明利用了前人的成果。在他之前，著名科学家法拉第发现氯化银白色粉末可以用来实现制冷，后来，美国的一个发明家制造了用乙醚的密闭循环压缩式制冷机，这可以说是压缩式制冷的元祖。而这位工程师设计出的是第一台真正可供使用、可以大规模生产的电冰箱，所以人们一直把他称为电冰箱的鼻祖，世界上第一代冰箱的发明者。
有关电冰箱的发明还有这样一种说法：一个皮革商喜欢钓鱼，他经常去的地方是纽芬兰渔场。有一年冬天的一个早晨，皮革商又来到了这个渔场。也许是因为头天晚上下过大雪，那天天气很冷。皮革商费了很大力气才在结冰的海上凿了个洞，然后开始钓鱼。他发现了一个很有意思的现象：钓上来的鱼一放到冰上很快就冻得硬邦邦的了，而且只要冰不融化，鱼过个三五天也不会变味。难道食物结了冰就可以保鲜？皮革商这样问自己。他开始了实验。经过多次探索，他发现不仅鱼类在冰冻条件下可以保鲜，其他食物，比如牛肉、蔬菜都可以这样做。他决定制造出一台能让食品快速冰东的机器。通过反复尝试，最后终于成功了。他向国家专利局申请了专利，并且将专利技术卖给了美国通用食品公司。他就是世界上第一代冰箱的发明者——美国人巴尔卡。
十三、电视机的诞生
20世纪初期，无线电技术广泛运用于通信和广播以后，人们希望有一种能够传播“现场实况”的设备，电视的研究成为世界上许多科学家的课题。电视不是哪一个人的发明创造，它是一大群位于不同历史时期和国度的人们的共同的智慧结晶。早在19世纪时，人们就开始讨论和探索将图像转变成电子信号的方法，在1900年“television”一词就已经出现。
人们通常把1925年10月2日苏格兰人约翰·洛奇·贝尔德在伦敦的一次实验中“扫描”出木偶的图像看做是电视诞生的标志，他被称做“电视之父”。历史上将约翰·洛吉·贝尔德的电视系统称作机械式电视。
贝尔德的电视路并不是一帆风顺的。
1906年，18岁的英国青年贝尔开始研究电视机。贝尔德家境贫寒，没钱购置研究器材，只得就地取材，把一只盥洗盆与从旧货摊觅来的茶叶箱相连，作为实验的基础设备。箱子上安放着一台旧马达，用它来转动“扫描圆盘”。这扫描圆盘四周戳着一个个小孔，可以把场景分成许多明暗程度不同的小光点发射出去。贝尔德的研究持续了18年之久，终于在1924年春天，他把一朵“十字花”发射到3米远的屏幕上，虽然图像忽隐忽现、十分不稳定，但是，它却是世界上第一套电视发射机和接收器。
为了达到理想的效果，就要使马达转得更快，这样才能使“扫描”图像的速度加快。他把几百节干电池串联起来，使电压达到了2000伏。可是，他在操作时太大意了，不当心左手触到了一根裸露的电线上。他只觉得浑身一麻，就被弹了出去，倒在地上不省人事。幸亏被人及时发现，对他进行了抢救，贝尔德才大难不死。第二天，伦敦《每日快报》用“发明家触电倒地”的大标题报道了他触电的新闻，也介绍了他不懈努力研究的情况。
实验并没有因为受到人关注取得进展，贝尔德一度陷入困境，甚至连吃饭都成了问题，更无钱付房租，他只得把设备上的一些零件卖掉，换钱糊口。然而苍天不负有心人。经过不断探索，1925年10月2日，贝尔德的实验有了突破，他将一个人的图像发射到了屏幕上，而且十分逼真，眼睛、嘴巴甚至眉毛和头发都清晰可见。一架有实用意义的电视机宣告诞生了。1941年，贝尔德又研究成功了彩色电视机，可是，当英国广播公司1946年6月第一次播送彩色电视节目时，他没能看到，不久，他便与世长辞了。他发明的第一架电视机，现被陈列在英国南肯辛顿科学博物馆中。
现代人可以一天不吃饭，不喝水，但不能一天没有电视。近百年来，随着技术的日臻完善，电视成为影响最广泛的大众化的传媒工具，对人类产生了深刻的影响。
电视开阔了人们的眼界，使人们足不出户就可知道天下事；极大地丰富和满足了大众的精神生活；打破了时间和空间的限制，把地球变成了一个“村落”，使不同国家、民族、地域的人们相互了解，促进了彼此的沟通和合作；由于强大的舆论监督功能，电视还起到了清明政治、推动社会变革的作用。观看电视也是一种增进知识、拓宽视野、获取教育的途径；电视还能够起到服务大众、引领潮流、带动消费的作用。
当然电视带来的影响也有不好的一面：由于电视在人们业余生活中占的比重过大，导致对大众精神生活的几乎“独霸”、“垄断”现象；电视口语和图像的直接化，束缚了人们的思想，削弱了人们的智力，导致了心理疾病、思想懒惰和想象力的退化。对个人而言，可能导致电视病，如“电视孤独症”等。
十四、记录图像的科学——录像机
照相机为我们留下静态的历史；而录像机给予我们的则是活动的、可被反复体味的历史。这一“鲜活”的发明予人们永远的记忆。
其实，早在电视机问世之后，有的科学大家就产生这么一个念头：把电视信号记录下来，需要时再取出来放，就好像录音机把声音录下来供日后重放一样。
早在1926年，英国发明家贝尔德在对留声机、电视机深入研究的基础上，发明了一种有声电视唱片。图像通过30行机械扫描摄像机输入，通过特殊的机构转变为音频信号，在每分钟78转的唱片上刻出螺旋沟槽。这种录像质量很差，而且必须在贝尔德的30行机械扫描电视机上放。
1935年，出现了扫描行数达405行的电子扫描电视机。人们开始用电子扫描法制造电视录像设备。英国广播公司的技术员丁布伦对录像设备很有兴趣。他深深感到：实用、理想的录像设备如能研制成功，将对人类的生活产生深远的影响。
在确定了研制方案后，丁布伦开始进入实施阶段。经历了一系列艰苦而又漫长的组装工作后。丁布伦终于“建”起了“一座”硕大的机器。它就是世界上第一台真正的录像机！但它体积太庞大了，用起来极不方便。
此后，磁带录音技术迅速发展。1956年，美国安培公司研制出世界上第一台实用的磁带录像机。70年代初，荷兰菲利普公司推出了市场上很受欢迎的小型化家用录像机。日本的索尼、胜利等公司紧随其后。
近年来，随着电视技术的迅速发展，新一代的数字式录像机、高清晰度录像机、激光视盘等相继问世，为录像技术迎来了又一场新的变革。
十五、“妇女”解放者——微波炉
微波炉最早的名称是“Popcorn and Hot Pockets Warmer”（爆米花和热团加热器），它的发明纯属偶然，源自一个武器研发项目。微波炉的发明者是美国自学成才的工程师珀西·勒巴朗·斯宾塞。斯宾塞于1921年生于美国亚特兰大城。1939年，他参加了海军，半年后因伤退役，进入美国潜艇信号公司工作，开始接触各类电器，稍后又进入专门制造电子管的雷声公司。由于工作出色，1940年，他由检验员晋升为新型电子管生产技术负责人。
其时，英国科学家们正在积极从事军用雷达微波能源的研究工作。伯明翰大学两位教授设计出一种能够高效产生大功率微波能的磁控管。但当时英德处于决战阶段，德国飞机对英伦三岛狂轰滥炸。因此，这种新产品无法在国内生产，只好寻求与美国合作。
1940年9月，英国科学家带着磁控管样品访问美国雷声公司时，与斯宾塞一见如故。在斯宾塞的努力下，英国和雷声公司共同研究制造的磁控管获得成功。
一个偶然的机会，斯宾塞萌生了发明微波炉的念头。斯宾塞喜欢吃甜食。一天，他在实验室做实验时，一块巧克力粘在了短裤上。斯宾塞注意到，当他运行磁控管时，裤子上的巧克力溶化了。一般人可能认为，是他身上的体温使得巧克力溶化，斯宾塞没有按照这种逻辑思维去判断这件事，相反，思维敏捷的他给出了一个更为科学的解释：肉眼看不见的辐射光线“将其煮熟了”。
发现这个现象后，他把一袋玉米粒放在波导喇叭口前，然后观察玉米粒的变化。他发现玉米粒与放在火堆前一样爆开了。第二天，他又将一个鸡蛋放在喇叭口前，结果鸡蛋受热爆炸，蛋液溅了他一身。这更坚定了他的微波能使物体发热的论点。
雷声公司受斯宾塞实验的启发，决定与他一同研制能用微波热量烹饪的炉子。几个星期后，一台简易的炉子制成了。斯宾塞用姜饼做试验。他先把姜饼切成片，然后放在炉内烹饪。在烹饪时他屡次变化磁控管的功率以选择最适宜的温度。经过若干次试验，食物的香味飘满了整个房间。
1947年，雷声公司推出了第一台家用微波炉。可是这种微波炉成本太高，寿命太短，从而影响了微波炉的推广。1965年，乔治·福斯特对微波炉进行大胆改造，与斯宾塞一起设计了一种耐用和价格低廉的微波炉。1967年，微波炉新闻发布会兼展销会在芝加哥举行，获得了巨大成功。从此，微波炉逐渐走入了千家万户。由于用微波炉烹饪食物又快又方便，不仅味美，而且有特色，因此有人诙谐地称之为“妇女的解放者”。
十六、二极管的出现
历史发展到了19世纪末期以后，人类逐渐进入了电气时代。其中，电子计算机的发明被称为是20世纪最伟大的发明之一。虽然它的出现要晚至1946年。但是追溯历史，电子计算机的重要器件——二极电子管的发明，却早至20世纪初。
二极管的发明，来源于一种被称作“爱迪生效应”的物理现象。1877年，美国发明家爱迪生发明了炭丝电灯，经过一段时间的使用，爱迪生发现了一个问题：炭丝难以抵抗高温，使用不长时间会被烧坏。为了解决这个问题，1883年，爱迪生在灯泡内封进了一个与电路中正极相连接的金属片。不过，他很快发现一个特殊的现象，即灯丝与金属片之间并无接触，可金属片上却有电流通过，这个现象就是“爱迪生效应”。
爱迪生效应引起了英国工程师约翰·弗莱明的注意。弗莱明于1849年出生，曾经从事过无线电发射与接收等方面的工作。1901年，意大利科学家马可尼实现了横跨大西洋的无线电报试验，其中，弗莱明就参加了这次试验中发射器的设计工作。由于工作的原因，弗莱明准备革新无线电发射过程中的检波器，爱迪生效应的发现，使他获得了启示。
1904年，弗莱明在真空白炽灯的灯丝外面装上一个圆形金属片作为“板极”。这时，如果给灯丝加上负电压，给板极加上正电压，在电场的作用下灯丝发射出的热电子就会流向板极，从而使灯丝板极之间的电路导通。如果给灯丝和板极加上相反的电压，灯丝板极则会形成断路。因为这种灯炮里只有灯丝（阴极）和板极两个电极，所以叫做二极真空管（又叫二极电子管）。
二极管在电子设备中具有广泛的应用。比如，整流作用，可以使交流电变换直流电。当做开关元件，二极管在正向电压作用下处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下处于截止状态，如同一只断开的开关。在收音机等设备中起检波作用。此外，二极管还具有放大和振荡的作用。
弗莱明二极管的发明，开启了电子管的发展史。1906年，美国发明家德福雷斯特在二极管中的板极和阴极之间，加进一个金属丝网（又称栅极），使“两个电极”变成了“三个电极”，从而发明了三极管。相对于二极管，三极管的检波效率明显提高。此后，电子管迅速发展，出现了四极管、五极管等多极管。
十七、真空三极管
真空三极管在电子工业中占有非常重要的地位和实用价值，有人将之称为“无线电的心脏”。它的发现促成了无线通信技术的迅速发展，真正标志着人类科技史进入了一个新的时代——电子时代。
真空三极管的发明者是美国科学家德弗雷斯特。他幼年时的理想是做个机械技师，但很快被19世纪末科技的飞速发展所激励，科学研究成了他一生的奋斗目标。
德弗雷斯特读大学时参观了在芝加哥举行的世界博览会，博览会上那绚烂的灯光让他着迷，德弗雷斯特由此发现了电学的魅力，他决心把电学作为自己的终生奋斗目标。从此，德弗雷斯特如饥似渴地学习电学知识。
有一次，他在一本杂志上读到介绍无线电收发报机发明人马可尼的文章。德弗雷斯特很佩服马可尼，梦想着拜马可尼为师。机会很快就来了，1899年，马可尼来到美国，他要用自己的无线电装置报道国际快艇比赛的实况。马可尼在成功地报道比赛盛况之后，在美国的一艘军舰上做了无线电通讯表演。
表演结束后，德弗雷斯特抓住机会向马可尼做了自我介绍。马可尼从谈话中感到德弗雷斯特的电学基础不错，并且很有创造思想，便指着发报机里的小玻璃管对他说：“要进一步增大通讯距离，必须改进金属检波器。我现在还没有想出好办法，希望你能在这方面做出贡献！”
马可尼的话对德弗雷斯特的启发很大，他为自己确定了一个研究方向。为了一心一意地做好这个课题，他辞去了原来的工作，从旧货摊上买来电瓶、电键、线圈等装置和组件，开始做实验。由于德弗雷斯特原本家境就不富裕，再加上辞去工作，因此，生活变得十分贫寒。为了维持生活，他给富家子弟补习功课，到餐厅去洗盘子……尽管艰苦，但这些都没能动摇德弗雷斯特的信心和决心。
1904年的一天，德弗雷斯特正在实验室里做真空管检波试验。忽然，一位朋友气喘吁吁地跑来，告诉德弗雷斯特英国的弗莱明博士发明了真空二极管的消息。对德弗雷斯特来说，这仿佛是一个晴天霹雳，经过短暂的犹豫和思想斗争，德弗雷斯特果断而坚定地选择了继续。于是，德弗雷斯特又一头扎进了研究工作中。他请一位技师制作了几个真空管，对真空管的性能进行检测，以寻找进一步提高的方法。
幸运总会垂青有毅力的人。一天，德弗雷斯特为了试试屏极距阴极远近对检波的影响。在真空二极管的灯丝和屏极之间封进了第三个电极，即一片不大的锡箔。他惊奇地发现：在第三极上施加一个不大的电信号，就会使屏极电流产生相应变化。第三极对屏极电流具有控制作用！这也正是德弗雷斯特长久以来梦寐以求的信号放大作用！
这一发现让德弗雷斯特备受鼓舞，为了验证准确，他又重复做了几遍实验，结果证实这种物理效果确实存在。他还发现，用金属丝代替小锡箔，效果更好。于是，他把一根白金丝制成网状，封装在灯丝和屏极之间。就这样，世界上的第一个真空三极管诞生了！
1906年6月26日，德弗雷斯特发明的真空三极管获得美国专利。后来，人们把这一天当做真空三极管的诞生日。
十八、计算机的发明
计算机是数字运算工具之一。原为机械结构，用以做加、减、乘、除、开平方、开立方等运算，按传动结构分类，可分为手摇、自动、半自动三种；按用途分类，又有各种专用计算机，如自动加法机、柜式收银机等，目前已淘汰。随着电子技术的发展，出现了电子计算器和电子计算机，结构轻巧，运算速度快，功能多。
世界上第一台电子计算机是美国的莫克莱和埃克特在1946年发明的，名为“埃尼阿克”，装有18000多支电子管和大量的电阻、电容，第一次用电子线路实现运算。计算机重30吨，占地170平方米。主要用于计算弹道和氢弹的研制。
第一代：（1946～1958年）以电子管为主要组件，使用机器语言，存储量小，但运算速度已达到每秒几千次到几万次，主要用于科学计算。
第二代：（1958～1964年）以晶体管为主要组件，使用高级程序设计语言，运算速度每秒几万次到几十万次，除用于科学计算外，还扩大到数据处理和工业控制方面。
第三代：（1964～1970年）以中、小规模集成电路为主要组件，机种多样化、系列化，外部设备不断增加，尤其是终端设备和远程通讯设备迅速发展；软件功能进一步完善，运算速度每秒几十万次到几百万次，已广泛运用于各个领域。
第四代：（1970年开始）采用大规模集成电路和半导体存储器。体积更小，出现了由多台计算机组成的综合信息网络，深入到社会生活的各个方面。此时运算速度每秒几千万次，最高达每秒几亿次。
现在研制的电子计算机采用超大规模集成电路及其他新的物理器件为主要组件，能处理声音、文字、图像和其他非数值数据，并有推理、联想和学习、智能会话和使用智能库等人工智能方面的功能。
电子计算机的发明标志着真正意义上的信息技术开端。计算机的发明，使人类进入了第三次产业革命——信息化技术革命的新时代。它对人类的科技、经济、工作、生活、学习等各领域带来了深刻的影响和变化，人类社会正向信息化社会过渡。与信息化社会相适应的社会技术是信息技术，信息技术的核心是：计算机技术、通信技术和网络技术。
计算机是用来处理信息，用以计算的，但如何处理，如何计算，关键取决于软件。我们操作计算机，为使硬件有条不紊地工作，必须给计算机发号指令，安排合理的工作顺序，这个指令就叫做程序。而电子计算机的整个程序系统就叫软件。
电子计算机的程序有两大类，一种是应用程序，另一种是系统程序。我们也可把它们叫做应用软件或系统软件。按照使用者所给出的一串串指令和数据进行工作，指令串就构成了应用程序；供用户使用的、常与电脑硬件直接联系的软件叫系统软件。它一方面负责人与电脑之间交换信息，另一方面负责组织、协调电脑各部分的工作。
电子计算机硬件包括5个部分：运算器、存贮器、控制器、输入装置、输出装置。运算器、内存贮器、控制器称为主机部分，输入、输出装置、外存贮器称为外部设备。
计算机技术在非常短的时间内已经取得了极大的发展。最初计算机的体积十分庞大，足以占据好几间房屋，并且价格十分昂贵，只有少数专家才有条件使用。现在计算机的体积已经变得很小，容易携带，并且功能强大，效率更高，性能更加可靠。
根据《教育周刊》（2005）公布的最新报告，在美国，平均每38个学生就拥有一台教学用计算机，平均每41个学生拥有一台与互联网相连的教学用计算机。美国国家教育统计中心（NCES）的报告同样也从历史的角度考察了美国在校生应用计算机和信息技术（ICT）的历年变化情况。根据美国国家教育统计中心（NCES）2003年的秋季报告，美国公立学校在校生的人机比已经从1998年的12：1下降到4.4：1，接入互联网的学校从1994年的35％发展到几乎100％的学校都已经接入互联网。
随着教师和学生越来越多地应用现代技术，可供学校教学使用的技术种类也在不断增加。学生现在已经可以使用台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、外围设备、互联网资源、多媒体技术、数字化学习系统，以及许多应用于不同领域的软件资源。
与此同时，计算机技术也成为很多儿童日常生活中的一部分。最近的研究表明，目前在美国有2100万即87％的青少年（12~17岁）在使用互联网，有51％即大约1100万的青少年每天都上网。在2000年，大约有42％的青少年每天上网。青少年在网上的活动范围十分广泛，包括网络游戏、网上购物、新闻阅读和健康咨询等。
这些数据都表明在过去的大约10年间，计算机技术已经从只为少数专家所专有的高新技术，发展成为能够被大多数人使用的通用技术。这种发展不仅改变了计算机技术的内涵、特征，以及它在我们生活中的地位，并且也改变了我们对计算机和教育的态度。
十九、微电子革命的先声——晶体管的发明
1948年6月的一天，在美国贝尔实验室外的一个房间里，一架样式很普通的收音机正在播放轻柔的音乐，许多参观者在驻足观看。为什么大家都对这台收音机情有独钟呢？原来这是世界上第一架不用电子管，而代之以一种新的固体组件——晶体管的收音机。
在晶体管发明之前，电子管器件历时40余年，一直在电子技术领域占统治地位。但不可否认的是，电子管十分笨重，存在耗能大、寿命短、噪声大、制造工艺复杂等缺点。因此，人们一直在努力寻找新的电子器件来替代它。
19世纪末，人们发现了一种新材料——半导体，但直到第二次世界大战爆发后，半导体器件微波矿石检波器在军事上发挥了重要作用，半导体才引起了人们的关注。许多科学家纷纷投入到半导体的深入研究中。经过紧张的研究工作，三位美国物理学家肖克利、巴丁、布拉顿捷足先登，合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体组件。它的发明开创了固体电子技术时代。他们三人也因而共同获得了1956年的诺贝尔物理学奖。
最初，他们采用肖克利提出的场效应概念来研究晶体管。他们仿照真空三极管的原理，试图用外电场控制半导体内的电子运动。但实验屡屡失败。经过无数个不眠夜的苦苦思索，巴丁又提出了表面态理论。这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应。表面态概念的引入，使人们对半导体结构和性质的认识前进了一大步。布拉顿等人在实验中发现，当把样品和参考电极放在电解液里时，半导体表面内部的电荷层和电势发生了改变，这正是肖克利预言过的场效应。
这个发现使大家十分振奋，他们加快研究步伐。谁知，继续实验时却发生了与以前截然不同的效应。新情况把他们的思路打断了，渐趋明朗的形势又变得扑朔迷离。
然而，肖克利小组并没有畏缩、泄气，他们团结一致，紧紧循着茫茫迷雾中的一丝光亮。经过多次分析、计算和实验，1947年11月17日，巴丁和布拉顿把两根触丝作为电极放在锗半导体芯片表面上，当两根触丝靠近时，放大作用发生了。在当年的12月23日，肖克利小组的科研成果得到专家的肯定，世界上第一只晶体管宣告诞生。
尽管最初的晶体管原始且笨拙，但它在当时却是一个举世震惊的突破。晶体管的发明，终于使体积大、耗能多、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是，晶体管能放大微弱的电子信号；不同的是它廉价、耐久、耗能少，而且在科技高速发展的今天它几乎能够被制成无限小。
1999年9月，法国原子能委员会的科学家研制出当今世界上最小的晶体管，这种晶体管直径仅为20纳米。如果将这种晶体管放进一片普通集成电路中，就好像一根头发丝被放在足球场的中央一样。
如今，小小的晶体管正在我们生活中的各个领域发挥着它不可忽视的作用。
二十、“电子工厂”——集成电路
自从晶体管在20世纪40年代诞生后，它便很快被应用到各种无线电技术领域，不过，当计算机被发明后，晶体管的不足便逐渐暴露出来。比如。一台计算机往往需要上千个晶体管，很显然，拥有这么多晶体管的计算机。其体型和重量不仅会显得很大，而且其费用也十分高昂，为了克服晶体管的种种弊病，科学家们又研发了新的电子元件一集成电路。
集成电路是一种微型电子器件。它采用半导体制作工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及连接这些元件的线路组合在一块小小的晶片上。这样的一个集成电路块如同是一个完整的电子电路，它通常用字母“IC”表示。
1952年，美国学者杰弗里·达默首先提出了集成电路的概念。不过，这时的集成电路并没有进人研发阶段。1958年，美国得克萨斯仪器公司和仙童公司都宣布自己研制成功了第一块集成电路。其中，得克萨斯仪器公司的杰克·基尔比以硅为材料，制成了一块集成电路。
集成电路具有体积小、重量轻、成本低、能耗少、寿命长、可靠性高等优点。目前，它已经被广泛应用在微型计算机、电视广播以及军事、通讯、遥控等领域，用集成电路来装配电子设备，开创了电子技术的新时代。
集成电路板按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路板和数字集成电路、混合集成电路三大类。按制作工艺可分为半导体和薄膜。按集成度高低的不同可分为小规模（集成元件少于100个）、中规模（集成元件100～1000个）、大规模（1000～100000个元件）和超大规模（元件在10万个以上）。按用途可分为电视机用、音响用、影碟机用、录像机用、电脑用、通信用、报警器用等各种专业集成电路。
二十一、电子设备的“心脏”——芯片技术
芯片是指含有集成电路的硅片，它体积很小，因此常常作为计算机或其他设备的重要组成部分。芯片中有一种被称为中央处理器（简称CPU）的芯片，它就像整个电脑系统的心脏，对于主板而言，CPU几乎决定了这块主板的主要功能，是主板的灵魂。
芯片组是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。其中北桥芯片起主导性作用，也称为主桥（Host Bridge）。不同的芯片组，在性能上存在着较大差异。除了最通用的南北桥结构外，目前芯片组正向更高级的加速集线架构发展。
1958年，世界上第一块微电子芯片诞生。现在，几乎每一个拥有电器的家庭都有各种芯片，但是很少有人知道，世界上第一块芯片只有一个晶体管，人们把那个晶体管粘在了一块胶合板上面，从此掀开了芯片业的序幕。时至今日，一块芯片上已经可以集成多达数亿个晶体管了。
自从20世纪90年代DNA芯片的概念提出后，近年来以DNA芯片为代表的生物芯片技术得到了迅猛发展，目前已有多种不同功用的芯片问世，而且，有的已经在生命科学研究中开始发挥重要作用。所谓的生物芯片即应用于生命科学和医学领域中作用类似于计算机芯片的器件。其加工制作采用了像集成电路制作过程中半导体光刻加工那样的缩微技术，将生命科学中许多不连续的过程如样品制备、化学反应和检测等步骤移植到芯片中，并使其连续化和微型化。这与当年将数间房屋大小的分离元件计算机缩微到现在只有书本大小的笔记本计算机的过程是相似的。这种基于微加工技术发展起来的生物芯片，可以把成千上万乃至几十万个生命信息集成在一个很小的芯片上，对基因、抗原和活体细胞等进行测试分析，用这些生物芯片所制作的各种不同用途的生化分析仪与传统仪器相比较，它具有体积小、重量轻、成本低、便于携带、防污染、分析过程自动化、分析速度快、所需样品和试剂少等诸多优点。
由于生物芯片技术的飞速发展，美国科学促进协会于1998年底将生物芯片评为1998年的十大科技突破之一。现在，生物芯片已被公认将会给21世纪的生命科学和医学研究带来一场革命，并已成为各国学术界和工业界所瞩目并研究的一个热点。
美国IBM公司沃森研究中心的科学家发明出一种微型装置，这种装置可以控制光线传播的速度，把光速由通常的每秒186000英里降低到每秒600英里左右，为大幅提高光缆通信的能力提供了条件。
美国IBM公司发明的这个装置集成在一个芯片上，只有通过显微镜才能看清。硅片中有一个类似镜子的小洞使光线在这里来回地反射，以达到降低光速的目的。与之相比，先前在降低光速方面的研究成果在应用中都需要借助于很多的设备。1999年，美国哈佛大学的研究人员就曾成功地把光速降低至每秒38英里，在随后的研究中，他们甚至可以使光在传播中能够停顿。
研究人员表示，通过加热硅片还能达到调整光速的效果，而且对光的特性没有太大的影Ⅱ向，运用这项技术可以成比例地减小光元件的尺寸，从而能够大大降低光元件的费用。在不久的将来，光信号还能通过缩短计算机处理器存取数据的时间来大幅提高计算机的运算速度。
现代微芯片有这样令人难以置信的成功，主要得益于制造工艺的提升和成本的降低，同时其效率和节能特性不断提高，这使其完全融入了我们的生活，包括现代通信、医药、运输等行业都离不开芯片，小小的芯片正用它的力量影响着现代社会。
二十二、机器人技术
机器人亦称“机械人”。是一种能模仿人的某种活动的一种自动智能机械。一般能实现行走和操作生产工具等动作，也能模拟人类部分逻辑思维活动，具有类似视觉、听觉、嗅觉等感觉功能，可在人所不能适应的环境下代替人工作。配装电子计算机，通过编排程序，能具备一定程度的人工智能，例如识别语言和图像，并做出适当反应等，对实现生产自动化和国防现代化具有深远意义。
目前世界上已有数十万台机器人（1995年共有65万台工业机器人在工作），按机器人的发展水平可分为三代。
第一代机器人是可编程的机器人，以示教再现机器人为代表。示教再现机器人按照人“教”它的动作顺序，自动重复地进行工作，但对外界没有感觉和适应能力，更没有智力。示教方法有“手把手”教，还有采用示教盒进行编程输入或直接用键盘输入编程“教”。
第二代机器人具有感觉器官和电脑，电脑对感觉器官获得的信息进行分析，做出判断，产生控制信号，操纵机械手和行走机构动作。它能适应外界环境的变化，完成各种较复杂的工作。
第三代机器人就是智能机器人，它能接受人的指令（比如声音命令），感觉识别周围环境，电脑在积累知识的基础上进行学习和思考，做出决策，独立自主地制订或修改工作计划，产生控制信息，控制各部分协调工作，完成各种复杂工作。
机器人专家从应用环境出发，又将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的，用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
机器人的组成也是仿人的。机器人一般有如下几大部分：电脑及控制装置，相当于人脑及神经系统；胳膊及手爪，相当于人的胳膊和手；轮子或脚（两只脚或多足），相当于人的腿和脚；各种感觉装置（传感器）以及与外界联系的装置，相当于人的口、耳、眼、鼻以及皮肤上的感觉神经；能源装置，相当于人的内脏；传动装置（由马达、链条、拉杆、齿轮等组成），相当于人的肌肉。
从机器人的结构上看，可以说：机器人=电脑+传感器+机械手+行走装置。
现实机器人的外形并不一定像人，但其功能却与人的某些功能相似。机器人是代替人的仿人机械。它的机械手可以完成各种操作，比如搬重物、焊接工件、装配机器、摘果实、剪羊毛、挤牛奶、扫地、擦玻璃、洗衣服、做饭、端茶喂饭、弹琴作画、写字等。机器人可以用“脚”在地面上移动，在水中游，在墙壁上和海底爬行，在山路和楼梯上步行，跨越障碍。
机器人的感觉器官可以看见外界物体景象，听见声音，检测物体位置及运动速度，感知与物体接近和接触，检测所抓物体重量，分辨手爪所抓物体的形状、大小以及滑动与否等。电脑能够分析、计算、判断、思考和作决策，产生控制作用，由传动装置使机器人的手和脚完成操作和动作。
由于机器人的特殊性能，不仅在医疗、救灾上发挥了重要作用，并且还被运用在勘探、航天、探险等人类本身无法完成的领域中。
聚合中文网 阅读好时光 www.juhezwn.com
小提示:漏章、缺章、错字过多试试导航栏右上角的源