混在大唐的工科宅男- 第638部分

　　　　“原来如此！”

　　　　李泽轩闻言，不由恍然大悟，先前他只顾造蓄电池，却忽略了蓄电池充电的问题，蓄电池放电的时候，是将化学能转化为电能，充电的时候则是将电能又转化成化学能，这里面所说到的电能是直流电，而非交流电，在前世，铅蓄电池的充电器起到的就是将交流电整流成直流电、并稳定电压的作用，而现在，他身边可没有现成的充电器啊！

　　　　“对啊！山长！这个问题必须得尽快解决啊！要不然咱们的电解车间将寸步难行！”

　　　　这时，门外忽然传来了王绩的声音。

　　　　却是王绩听说李泽轩来工坊了，他连忙过来找李泽轩求救，刚到门口，便听见墨凌薇替他向李泽轩说出了他现在遇到的难题，便忍不住推门而进，说道。

　　　　“呵！王先生你也来了~！”

　　　　李泽轩回过神来，看向王绩招呼道。

　　　　“嗯！王某听说山长在这边，便寻过来了！山长，直流电的问题，您可有办法解决？”

　　　　王绩点了点头，然后一脸急迫地又切入正题道。

　　　　墨凌薇也将目光投向了李泽轩，在她印象中，好像还没有什么事情能够难道李泽轩的。

　　　　李泽轩凝着眉头，沉思片刻，说道：“解决这个问题，有两种方法！其一，是造一台直流发电机，将水力直接转变成直流电，然后再接入工坊的电解车间！”

　　　　“直流发电机？山长，怎么还有直流发电机？这东西能造出来吗？”

　　　　墨凌薇一听，顿时就忍不住惊讶道。

　　　　“当然能造出来！”

　　　　李泽轩微微一笑，他从旁边的桌子上拿来纸笔，一边写写画画，一边讲解道：

　　　　“交流发电机传出来的之所以是交流电，主要是因为它的转子绕组在旋转切割磁力线时，每经过180度空间角时，绕组内的电流方向就会向相反的方向改变一次，即转一周变化两次，这个变化的电流经过整滑环和碳刷引出，由于变化的规律呈正弦曲线，所以它发出来的是正弦交流电。

　　　　而当我们把发电机滑环中间断开、并且互相绝缘后，转子绕组在旋转切割磁力线时，每经过180度空间角，绕组输出的电流方向会在滑环的作用下就会使得输出的一端总是正极，而另一端总是负极，这样一来，输出的便是直流电了！”

　　　　话音落罢，那张白纸上已经显露出直流发电机的内部核心构造图了，墨凌薇看了一会儿后，点头道：“我明白了！山长您这个设计可真是高明！诶！对了，山长您刚刚说是有两种方法的，那还有一种方法呢？”

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第一千四百二十五章　电子二极管！（）　
“这还有一种方法，就是将交流电转变成直流电！”

　　　　工坊，墨凌薇的实验室内，李泽轩放下手中纸笔，开口说道。

　　　　墨凌薇跟王绩一听，均是忍不住心中一惊，墨凌薇道：“山长，这交流电怎么可能转变成直流电？”

　　　　李泽轩笑道：“无论是交流电，还是直流电，它们都属于电，当然能够互相转换了！用整流电路，可以将交流电转换为直流电，用逆变电路，则是可以将直流电，转变成交流电！不过，整流电路中需要一种新的电子元件整流二极管，这二极管具有单向导通性，只能通过一种方向的电流，有了它，咱们才能搭建整流电路！”

　　　　墨凌薇闻言，顿时就来了兴致，她连忙问道：“山长，那这整流二极管该怎么做？您能不能教教我？”

　　　　旁人眼中知识渊博的炎黄书院第一女教授，此刻却跟一个懵懂的学生一样，在从李泽轩这里疯狂地汲取知识。

　　　　李泽轩沉吟片刻，道：“这整流二极管按照制作材料不同，又可以分为电子二极管和晶体二极管，依照我们现在的条件，倒是可以试着做些电子二极管！墨姑娘，王先生，我今日将这电子二极管的制作方法传授给你们，你们得答应我千万不准外泄，不然不仅是工坊会蒙受损失，大唐也会遭受损失！”

　　　　说道最后，李泽轩郑重其事地对墨凌薇和王绩二人嘱咐道。

　　　　电子二极管，也叫真空二极管，它因为具有单向导电性，而被广泛应用与稳压、整流电路中。纵观整个人类的集成电路发展历史，电子二级管的发明，完全称得上是人类电子工业的起点，所以由不得李泽轩不郑重其事。

　　　　在前世，电子二极管发明之后，美国发明家德福雷斯特在二极管灯丝和板极之间巧妙地加入了一个栅板，成就了世界上第一只电子三极管。从此以后，这种被封在“小玻璃瓶”中的电子元器件被广泛运用于各种电子产品领域。像电视、收音机、扩音器等电子产品，全部都离不开二极管、三极管！

　　　　但电子二极管、电子三极管的缺陷也是显而易见的功耗大、发热量大、体积大、寿命短，所以人们一直在寻找新的电子器件来取代它。直到晶体管诞生，固体电子技术时代到来，电子管才彻底地被取代！

　　　　二十一世纪，世界各国用的二极管、三极管其实都是晶体管，当然也还有一种叫法，叫做半导体管，因为它们都是用半导体材料硅或锗做成的。以大唐目前的工业基础，首先提纯硅或锗是一个问题，其次，半导体二极管中的关键结构pn结的制作，也是一个相当大的难题。

　　　　所谓pn结，是采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将p型半导体和n型半导体制作在同一块半导体基片上，在它们的交界处形成空间电荷区称之为pn结，pn结具有单向导电性。其中n型半导体是掺入少量杂质磷元素的硅晶体（或锗晶体），p型半导体是掺入少量杂质硼元素的硅晶体（或锗晶体）。

　　　　李泽轩现在手头上还没有硼，所以他暂时放弃了制造晶体二极管的这个方案！

　　　　“山长放心，今日山长在这里所说的话，王某绝不会向外人说出半句，就算是喝醉了也绝对不说！”

　　　　王绩第一个拱手道，只是这后半句话却令人有些哭笑不得。

　　　　话说这老家伙虽然是个酒鬼，但喝醉的时候却不会乱说话，这点倒还算令人放心。

　　　　“山长，我也不会将您说的话泄露出去，我我用性命担保！”

　　　　听李泽轩和王绩都说的挺郑重，墨凌薇也严肃了起来，对李泽轩说道。

　　　　李泽轩点了点头，道：“那好！接下来我就给你们讲讲这电子二极管该怎么做！”

　　　　说着，李泽轩又拿起纸笔，边画草图，一边讲解道：“首先，我们在真空琉璃管中封入两个金属片，当然，也可以用我们之前造电灯的方法，将琉璃管中的氧气耗尽就行，不需要完全真空。之后，我们在给阳极板加上交流电后，另一块极板上便会出现方向不变的恒定电流！”

　　　　墨凌薇有些不解道：“山长，这是什么原理？”

　　　　李泽轩想了想，解释道：“你看，当阳极电位高于阴极时，阴极发射的电子在电场的作用下，向阳极运动形成电子流。而阴极电压比阳极高时，电子所受到的电场力是将电子拉回阴极的，不能产生电流，所以这电子二极管才具有单向导通性，才能用于电路整流啊！”

　　　　其实，这个效应在前世叫做“爱迪生效应”。

　　　　1883年，爱迪生为了寻找电灯泡的最佳灯丝材料，在真空灯泡内部的碳丝附近放了一节铜丝希望能够阻止碳丝蒸发。虽然失败了，但他无意发现没有连接在电路中的铜丝却因为接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。虽然爱迪生没有去细心研究这个现象，但却为此申请了专利“爱迪生效应”。

　　　　1896年，弗莱明在研究改进无线电报接收机中的检波器时，就设想采用爱迪生效应进行检波。他在真空玻璃管内封装入两个金属片，给阳极板加上高频交变电压后，出现了爱迪生效应，在交流电通过这个装置时被变成了直流电。弗莱明把这种装有两个电极的管子叫作真空二极管，它具有整流和检波两种作用，这是人类历史上第一只电子器件。

　　　　李泽轩现在要做的就是这种真空二极管！原理虽然他都知道，但最后能不能做得出来，他还真没有十足的把握。

　　　　“山长，我大致听明白了！总的来看，这电子二极管构造并不复杂，做起来嘛，虽然需要费不少工夫，但并非完全做不出来，您且让我尝试几次！”

　　　　墨凌薇听完李泽轩的讲解后独自思索了半天，终于点头道。

　　　　王绩也拱手道：“王某也大概懂了！定会全力协助墨姑娘将电子二极管做出来！”

　　　　墨凌薇这边的进度，直接关系到他的电解车间能不能正常进行下去，他当然比谁都要上心了！

　　　　李泽轩点头道：“如此便辛苦二位了！不过依我看，直流发电机与电子二极管完全可以同步制造！哪个先造出来，就先投入使用，电解车间也能早一些开工！”

　　　　为了保险起见，李泽轩决定两手都要硬，两手都要抓！

　　　　“是！山长！”

　　　　两人纷纷拱手应道。

　　　　李泽轩满意地点了点头，心中暗道：有了二极管，那三极管就不远了，到时候很多电器都能造了，大唐很快就能迈入电子时代了！

　　　　…………………………

第一千四百二十六章　湿法炼铜，电动机成功！（）　
“山长，我还有个问题！”

　　　　实验室内，墨凌薇皱了皱眉头，问道：“既然咱们这么需要直流电，灯泡也只有用直流电才能点亮，那我们当初为何不直接用直流发电机来发电？”

　　　　听到墨凌薇问出这个问题，李泽轩不由暗赞这丫头聪慧过人，他想了想道：“墨姑娘，你有没有想过这个问题，如果用水电站发出来的是直流电的话，那么它经过一里长的电线，将会衰减多少电压？

　　　　要知道，同样粗细的电线，长度越长，电阻越高，分压也就越大，假设水电站输出的电压为200伏，传输到一里之外的地方，其电压很可能只有一百五十伏左右，更远的地方，电压会更低！

　　　　而我们工坊所生产的电灯，其标定电压都是一致的，若是用直流电进行传输的话，那距离水电站远的地方，将会无法获得足够大的电压来点亮电灯！

　　　　若是用交流电进行传输，就不会存在这个问题了，因为我们有变压器，在距离水电站比较远的地方，我们可以用变压器进行升压，从而将电压提升到我们所需要的那个值。而直流电压要想转换可不会像交流电这么容易！

　　　　除此之外，墨姑娘你应该也清楚，交流发电机的内部构造要比直流发电机简单，寿命也比直流发电机的寿命要长，所以综合了多方面的考虑，我选择了交流电的传输方案！”

　　　　其实关于交直之争，即便放到现代，也不是仅仅以交流电胜出而终止。就二十一世纪的电力系统而言，高压输电是交直并存、相辅相成的状况，甚至，随着电力电子技术的发展，直流输电也有可能会再次强势回归主导地位，因为直流电在传输过程中只需要考虑线路电阻引起的损耗，而交流电在传输过程中，阻抗、感抗、容抗都会对传输的电力产生损耗！

　　　　不过就目前大唐的技术条件而言，选择交流电进行传输，才是最为可行、最为经济的方案！

　　　　墨凌薇闻言恍然大悟，她点了点头，一脸佩服道：“没想到这里面还有这么大的学问，山长当初建立水电站的时候，可真是高瞻远瞩啊！”

　　　　李泽轩笑了笑，没有接话，而是看向王绩，问道：“王先生，直流电源的问题相信要不了几天便能解决，但是不知道您那边各种原料、设备可以准备好？”

　　　　王绩点头道：“山长放心，老夫那边是万事俱备，只欠东风了！电解槽、粗铜、胆矾全部都已经准备就绪！”

　　　　李泽轩惊讶道：“哦？进度这么快？那王先生，您准备的胆矾数量可否充裕？”

　　　　毕竟工坊将来所要精炼的铜，数量上也不少，李泽轩必须得提前问清楚。

　　　　王绩笑道：“山长您安心便是，这胆矾又不是什么稀罕之物，蓝田县就有一个矿洞专门出产胆矾，完全足够供应咱们工坊精炼铜！”

　　　　李泽轩闻言，惊喜道：“什么？蓝田县有胆矾矿？我怎么不知道？”

　　　　王绩奇怪道：“这胆矾矿一直都有啊！不过这东西只是在医药方面有些用途，不怎么值钱，侯爷您不知道也属正常！”

　　　　胆矾，即硫酸铜晶体，这东西也是可以用来做药的，它能刺激胃黏膜，引起呕吐中枢兴奋而催吐。用于风痰壅塞、喉痹、癫癎、误食毒物、口疮、牙疳、风眼赤烂、疮疡、胬肉、肿毒不破等。

　　　　李泽轩连忙打断道：“谁说不值钱了？这胆矾既可以用来提炼粗铜，又能用电做电解液来电解精炼铜，有了这座胆矾矿，就能很大程度地解决咱们现在缺铜的困境了！”

　　　　“胆矾炼铜？胆矾里面怎么能提炼铜呢？哦，对了！这个的确可以，葛仙翁在《抱朴子内篇·黄白》中提到过用胆矾溶液浸泡铁片从而来获取铜的方法，在化学上，这个叫做置换反应！诶！我咋就没想到这点呢~？”

　　　　王绩先是疑惑，随即拍了拍脑袋，懊恼道。

　　　　提炼铜的方法大致可以分为两种——火法炼铜和湿法炼铜。其中火法炼铜是将孔雀石与点燃的木炭接触而被分解为氧化铜，继而被还原为金属铜。方程式为cuco3。cuoh2＋c＝＝2cu＋2co2＋h2o！

　　　　这也是中国宋代以前生产铜的主要方式！

　　　　湿法炼铜也称胆铜法，其生产过程主要包括两个方面。一是浸铜，就是把铁放在胆矾（cuso4·5h2o）溶液（俗称胆水）中，使胆矾中的铜离子被金属置换成单质铜沉积下来；二是收集，即将置换出的铜粉收集起来，再加以熔炼、铸造。

　　　　中国人最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜，西汉时先用硫酸与氧化铜反应，再用铁置换出铜。刘安《淮南万毕术》“曾青得铁则化为铜”，“曾青”指可溶性铜盐，即铜盐遇到铁时，就有铜生成。

　　　　晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜，其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。

　　　　但这些方法也只是方士们在炼丹过程中的偶然发现，并没有真正用于生产！直到唐末五代间，水法炼铜的原理才开始应用到生产中去，至宋代更有发展，成为大量生产铜的重要方法之一。

　　　　在唐初，知道湿法炼铜的人少之又少，就更不用说将之用于实际生产了！

　　　　见王绩反应了过来，李泽轩点头道：“没错！这胆矾炼铜用的就是化学中的置换反应！一会儿我派人去找到王先生你所说的这处矿洞，尽快探明里面胆矾的储量，之后咱们就可以在矿洞周围开挖胆水槽，把铁锻打成薄片排置槽中，用胆水浸没铁片，胆矾中的铜就会附着在铁片的表面。

　　　　虽说将铁片锻打成薄片会比较麻烦，但咱们工坊现在拥有水力冲压机床，这个也就称不上是麻烦了！另外，将铁锻打成薄片，可以增加铁的表面积，极大地缩短置换时间，提高铜的产率。希望这座矿洞产出的铜能够完全供应蓝田县铺设电线的消耗！”

　　　　前一阵子他还在发愁上哪儿去搞一些铜呢，没想到在自己的封地上居然就有一座胆矾矿，这个时代的人，显然是还没有意识到胆矾矿的真正用途，要不然这座矿早就被朝廷征用、开采了，也不会等到现在了！

　　　　王绩闻言，忍不住一脸憧憬地感慨道：“这座矿洞里面的胆矾若