电灯泡、电话和飞机的发明改变了世界。
通过了解这些现代奇迹背后的发明者来发现这些奇迹的背景故事!
科学课:了解发明
电灯泡的发明和托马斯·爱迪生
也许有史以来最重要的发明之一是电灯泡。
我们可以在家里点上蜡烛或灯笼，但想象一下在商场购物，在大型办公大楼工作，或者在没有电灯的情况下乘坐汽车或飞机在晚上旅行!
托马斯·阿尔瓦·爱迪生，现代灯泡的发明者之一，也是历史上最著名和多产的发明家之一。
他的一生中获得了1000多个发明。爱迪生于1847年出生于俄亥俄州。作为一个孩子，他收到了不到一年的课堂培训。
他是在家接受教育．
他的父母允许他在他们的地下室建立一个实验室，他的母亲给了他一些关于化学和电子学的书。
爱迪生认为他的母亲造就了他。
12岁时，爱迪生在往返于他的家乡密歇根州休伦港和底特律的火车上找到了一份卖报纸的工作。他把他的实验室放在行李车里，以便在中途停留时进行试验。
这个方法很有效，直到有一天他的一些化学药品溢出并引起了一场火灾!也是在火车上工作的时候，爱迪生救了一位站长的孩子，作为奖励，他还学会了如何使用电报机。
他成为电报操作员，并开始改进电报的功能。他后来发明了一种方法，用于同时传输多个电报消息（而不是一次）。
年轻时，爱迪生搬到了纽约市，并最终建立了一个实验室。
1877年，他发明了留声机，用锡纸制成的唱片来播放声音。
1879年，他成功地发明了白炽灯。这是他最困难的项目——从1877年到1880年，爱迪生和他的助手们尝试了大约3000次实验来完善他们的灯泡设计。
到1880年底，爱迪生已经制造出能持续1500小时的灯泡。(这是一个教训:如果你自己的一些科学实验第一次就不成功，不要担心!)
爱迪生并不是发明灯泡的第一人:19世纪60年代，另一位英国科学家约瑟夫·威尔逊·斯旺爵士(Sir Joseph Wilson Swan)开始进行实验。
他用碳化纸做灯丝做了一个灯泡。
但是，天鹅缺乏足够的真空灯泡;他在Edison几乎同时纠正的设计问题。
经过两名发明人，爱迪生和天鹅之间的法律斗争，并创造了埃迪斯湾公司向营销他们的发明。
灯泡如何工作？
作为我们生活中如此重要的一部分，它们的设计相当简单。
底座上有两个金属触点，与电路相连。这些触点连接到两根电线上，这两根电线又连接到灯泡中间的灯丝上(灯丝通常由玻璃支架支撑)。电源将电流从一个接触点传送到另一个接触点，通过电线和灯丝向上流动。
当电流通过灯丝时，它会“激发”构成灯丝材料的原子，使它们以光和热的形式释放能量。
爱迪生为他的长丝尝试了数千个不同的材料，但大多数他们的大部分都只生产了很短的时间。他终于尝试了碳化的棉螺纹，烧毁了很多小时。
最终，灯泡用金属钨做灯丝。钨的性能很好，因为它的熔点异常高。这一点很重要，因为金属必须被加热到极端温度才能发出足够的光。
让电流通过灯丝的危险是，由此产生的高温可能会导致灯丝燃烧，或着火。这只有在氧气存在的情况下才会发生，所以爱迪生把他的玻璃灯泡里的空气都吸了出来，创造了一个真空。这种方法在防止燃烧方面效果很好，但它使灯丝原子蒸发，缩短了灯泡的寿命。在现代灯泡中，玻璃内充满了惰性气体，如氩气。这可以防止燃烧，也有助于防止钨原子蒸发。
一个多世纪以来，我们都是在爱迪生的白炽灯下读书和工作的。其他光源，如荧光灯和LED，由于其效率高，近年来越来越受欢迎。白炽灯以热而不是光的形式释放大部分能量，因此浪费了电能。
然而，荧光和LED的温度要低得多，并且以可见光的形式释放大部分能量。这些光源在许多功能上已经取代了白炽灯。
尽管爱迪生几乎所有的发现都是技术性的，而不是严格意义上的科学发现，但他的发明包括碱性蓄电池、麦克风、油印机(复印机)和观看电影的电影放映机。
他还创建了第一个'Talkie'，这是一部声音，留声机的电影，使用他的动脉检查和留声机。他不仅继续改善白炽灯泡，而且还有一些其他的发明也像留声机一样。
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《电话》&亚历山大·格雷厄姆·贝尔
如果你和住在另一个城市的人沟通的唯一方式是给他们寄一封信，而这封信可能要花几个星期才能送到呢?
(即使使用现代技术，邮件到达一些国家仍然需要至少两周的时间。)
电话无疑是通讯史上最伟大的发明之一!
电话的发明者亚历山大·格雷厄姆·贝尔于1847年出生于苏格兰，与托马斯·爱迪生同一年。
他在爱丁堡和伦敦上大学，1870年移民到加拿大，一年后移民到美国。在那里，他使用有形语言(一种语音符号，显示喉咙、嘴和舌头发出不同声音的位置)来教聋哑人如何说话。
当他是一个年轻人时，贝尔开始了对传播语音感兴趣，电报传播消息的方式感兴趣。1874年，他开发了电话和两年后成功创造和专利的想法。
(就在他申请专利的两个小时后，伊莱沙·格雷(Elisha Gray)提交了一份非常类似的专利申请。)
他传送的第一句话是对他的助手说的:“华生，到这儿来;我想见你。贝尔在费城百年纪念博览会上展示了他的电话，并在1877年成立了贝尔电话公司。
那么这个神奇的发明是如何工作的呢?
你怎么能和几英里外的人说话，却听得到他们好像和你在一个房间里一样?
这实际上是一个相当简单的过程。最基本的是，一部电话由一个开关， 一种接收机和一个麦克风。交换机将您的电话连接到电话网;接收器将电信号转换成声波，这样你就能听到对方的声音，而麦克风则将你发出的声波转换成电脉冲，然后发送到线路的另一端。
麦克风包含碳颗粒和薄金属隔膜．当你说话时，声波(空气中的振动)撞击隔膜，使它移动，压缩隔膜后面的碳颗粒。
较大的声音比较轻的声音更能压缩颗粒。当碳被压缩时，电流更容易通过它。
电池（在手机或电话公司中）通过手机发送电流;说话时，碳的压缩变化了电流的强度。
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这个过程在电话线的另一端由接收方反转过来。电流流过一个电磁铁在接收器中，产生磁场。
这个磁场吸引着接收器里的薄金属膜片，导致它进进出出。当它这样做时，它推动和拉动空气，产生声波。这些声波到达你的耳朵时，和你说话时的强度一样，让你听到对方说了什么。
这一过程取决于是否有可变电流的能力。不像电话，a电报在恒定的电流上操作 - 通过改变电流来传输消息，而是通过以不同的模式重复打开和关闭。
因为人类的声音不会像敲击莫尔斯电码那样启动和停止声波，所以电流必须能够根据音量和频率的变化进行调整。碳麦克风允许这种变化，使我们能够通过电传输语音。
贝尔可能无法想象我们今天的交流方式。我们不仅在世界各地都有长途电话网络，我们还有移动电话，它利用无线电频率使我们可以在任何地方进行无线通话。
通讯被电话永远地改变了，并在今天继续迅速发展。
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飞机和莱特兄弟
1903年12月17日，Orville Wright飞行了第一个动力，较重的飞机，推动自己和他的哥哥威尔堡进入世界历史。兄弟们的兄弟们准备在北卡罗来纳州凯蒂鹰的那天到达那个寒冷和刮风的日子。
威尔伯(出生在1867年)和奥维尔(出生在1871年)在俄亥俄州代顿长大，他们是联合兄弟会的一个牧师的儿子。
他们的两个父母都有大学教育，他们养成了求知欲和动手实验在他们的孩子。
Bishop Wright通过将特殊的玩具带来了一个特殊的玩具 - 飞行顶部，引发了他的年轻儿子的兴趣。这个玩具本质上是橡皮带动力直升机。男孩们飞行，直到它崩溃，然后威尔堡建了自己。随着年龄的增长，男孩们花了很多时间设计，建造和销售风筝。
作为年轻的成年人，威尔伯和奥维尔首先通过开始自己的自行车销售和维修店来利用自行车的蓬勃发展。最终他们开始建造自己的自行车，这对他们的下一个企业提供了很好的培训：建造一台飞行器。
威尔伯和奥维尔阅读了他们能找到的所有关于飞行的书籍。为了获得更多的信息，威尔伯给史密森学会写信，要求获得最新的飞行研究资料。
在史密森尼学会的帮助下，他们研究了乔治·凯利爵士对这四人的研究部队的飞行（提升，重力，推力和拖累），其他人用滑翔机的实验，以及史密森尼秘书塞缪尔兰利制造的航班的尝试。这些人所做的所有工作，即使他们失败，也证明了赖特的努力不可或缺。
仔细研究后，威尔伯和奥维尔开始对飞行所需的科学分析，并开始设计自己的滑翔机。他们不想在天空中放一架飞机;他们想控制为了做到这一点，他们需要掌握三个运动轴:俯仰，翻滚和偏航。
球场是飞机机头的上下运动(爬升或俯冲)。卷飞机从一边滚到另一边，导致机翼向上或向下倾斜。这在转弯时尤为必要。当飞机左转时，它不仅保持水平;左翼向下，右翼向上。三个轴中的最后一个是偏航，即飞机的左右运动。
奥维尔和威尔堡通过调整翅膀的形状来实现鸟类控制俯仰，滚动和偏航。
这对兄弟试图模仿这一现象，他们开发了一种他们称之为“机翼弯曲”的系统，这是一种由电线和滑轮组成的系统，可以操纵滑翔机的机翼，让它左右倾斜。起初，机翼的翘曲是由飞行员的脚控制的，但最终他们设计了一个臀部支架，使用起来更容易。
飞行员把他的臀部向右移，金属丝拉起左侧翼尖，滑翔机向右倾斜。机翼翘曲照顾滚转;他们的前电梯控制俯仰，最后兄弟俩通过连接从方向舵到臀部支架的电线来控制偏航。
1900年秋，莱特兄弟带着一架滑翔机，在北卡罗来纳州基蒂霍克郊外一个荒凉多风的海滩上扎营。在尝试驾驶之前，他们把滑翔机当风筝放了三个星期。尽管他们没有达到航空研究人员建立的升降台所预计的那么大的升力，但他们对第一次小鹰号访问的结果非常满意。
他们最好的一次飞行持续了15秒，飞行了300英尺。
1901年，兄弟俩又回到了基蒂霍克，这次是升级版的滑翔机。
飞行测试没有像他们希望的那样进行。
事实证明，新的滑翔机更难控制，他们根本无法获得他们想要的升力。他们沮丧地回到代顿的家中，准备放弃。人们肯定会飞的，他们想，但不是在我们的有生之年。
最后，他们决定坚持下去。被其他飞行先驱广泛接受的升降台肯定是错的。
莱特夫妇决定测试一下桌子;他们在自行车店的后面建造了自己的风洞，并观察了它对200种不同微型机翼的影响。
根据他们从风洞实验中收集到的信息，兄弟俩又在1902年制造了另一架滑翔机进行测试。这是第一架能够控制所有三个运动轴的飞行器。
它飞行平稳，易于控制，多次滑翔600多英尺。他们有可操作的飞机;现在他们需要电力。
忠于形式，赖特决定为他们的飞机建立自己的发动机（命名为“传单”）。
成品推出12马力并称重180磅（整个平面重605磅）。然后是真正的挑战：设计螺旋桨。他们对航空航空的最大贡献之一是他们在螺旋桨上的先驱研究。他们的最终产品有70％的效率，几乎和现代化推荐者一样好！
1903年秋天，他们回到基蒂霍克，开始组装的传单．恶劣的天气和受损的飞机延误了几个月的飞行，但最终在12月中旬他们准备好了。由于轮子会使飞机太重，莱特夫妇做了一个木制的轨道，以便飞机起飞时继续前进。
12月17日，奥维尔爬上了的传单然后发动了引擎。它沿着轨道移动，升到空中。第一次飞行只持续了12秒，飞行了120英尺，但它仍然是第一次受控的、比空气重的飞行。那天，兄弟俩驾驶飞机飞行了四次，威伯第四次飞行了59秒，飞行高度852英尺。
在这一突破之后，赖特夫妇继续改进他们的飞机。现在他们不再依赖风力发电了，他们离开了基蒂霍克海滩，把工作转移到了俄亥俄州的一块田地上。
到1905年，威尔伯已经能绕着赛场跑24.5英里了:39分钟。尽管取得了成功，兄弟俩还是没有为他们的发明找到买家。
他们决定在拿到销售合同之前停止飞行。三年后，也就是1908年，他们收到了来自法国和美国陆军的邀请。威尔伯打包了一架飞机去了法国。在那里，他驾驶数字8并搭载乘客(后来的这种型号有两个座位)，因此成了名人。
奥维尔向美国政府展示了他的飞机，给他们留下了深刻的印象，他的飞行高度为300英尺，飞行时间为一个小时，平均速度为42.58英里。他们付给他3万美元买了这架飞机。
航空的年龄有“脱落”，所以说话。在第一个动力飞行后，飞机开始比声速快;在另外14年里，男人在太空飞行;另一个八年后，他们正在月球上行走。
莱特兄弟的热情和毅力为这一惊人而迅速的技术进步奠定了基础。
科学项目:技术实验
制作一个灯泡
托马斯·爱迪生他在发明白炽灯的时候做了上千次实验。
你也可以自己做实验，弄清楚灯泡是如何工作的。
你将需要:
- 有盖的玻璃罐头
- 三英尺的绝缘铜线
- 一个6伏的电池，和细铁丝(拆开的图片挂线很好)。
把铜线切成相等的两段。在每根电线的两端至少剥去一英寸的绝缘。
接下来，在罐子盖上打两个洞(你可以用钉子)。
在盖子的每个孔里穿一根线。
在每根铁丝的末端做一个钩子(当你盖上盖子时，这一端就会在罐子里)。
把两股或三股铁丝拧在一起，然后把两端绕在铜线的钩上。铁丝可以充当你的细丝。
将盖子(和灯丝一起)放在罐子里，小心地将铜线的自由端连接到6伏电池上。
一旦两端连接起来，电流就会开始流动，使灯丝发热并发出明亮的橙色光芒。
你自制的灯泡坏了!
(注意:一旦灯丝烧坏了，不要马上碰它，它会很烫的。)
有关制作和的详细说明在螺旋桨阅读这个科学项目的剩余部分!
