现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。随着科学技术的发展，电学也形成了许多专门的学科，如电子学、电工学、电磁学、电声学等等，成为自然学科中颇具重要意义的学科。

随着电力的广泛应用，在用电过程中，由于电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不利而造成的人身触电和火灾事故，给人类带来了灾害，例如，触电可造成人身伤亡，设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸等等。这些我们不能不加以重视。

为了让大家对电的知识有个概括性地了解，杨华编写了这本《电（权威版）》一书。趣味性的文字，配以大量精美的插图，力求为大家展示一个立体的电的世界。

杨华编著的《电（权威版）》是“科学第一视野”丛书之一。

电能与人类生活息息相关，是推动现代社会发展的极其重要的能源之一，《电（权威版）》介绍了有关于电的基本常识，从电的产生、电的基本特性、电能在生活及生产方面的应用等方面，为青少年读者展示了一个神奇强大的电的世界，是一本极好的科普读物。

第一章 电的基本知识

 电的相关概念

 电工学

 电磁学

 电子学

 电声学

第二章 探索电的世界

 功过话说雷电

 中国古代对电的认识

 从磁到电的研究

 摩擦起电机的出现

 莱顿瓶的产生

 对电本质的研究

 平行板电容器的诞生

 电流研究的开始

 电堆的发明

 电流的磁现象

 分子电流假说的提出

 “动磁生电”

 电磁场理论的提出

 电磁波的实验验证

 电子的发现

第三章 人工发电

 不断发展的发电技术

 火力发电

 水力发电

 潮汐发电

 风力发电

 太阳能发电

 核能发电

第四章 电的传送与存储

 导体与绝缘体

 超导的发现

 超导的发展

 交流电和直流电

 交流电、直流电之争

 电力系统

 从高压到特高压

 高压直流输电

 输电线路

 无线电力传输

 变电站

 换流站

 干电池

 蓄电池

 锂离子电池

第五章 离不开的电子电器

 电报与电话

 电动机和发电机

 节能灯

 冰箱

 空调

 电梯

 电磁灶

 电视

第六章 电的危害及预防

 电流对人体的伤害

 触电的方式

 触电急救

 线路的防火措施

 常用电气设备的防火措施

 电气火灾的预防

 电气火灾的扑救

电声学是研究声电相互转换的原理和技术，以及声信号的存储、加工、传递、测量和利用的科学。它所涉及的频率范围很广泛，从极低频的次声一直延伸到几十亿赫的特超声。不过通常所指的电声，都属于可听声范围。

电声技术的历史最早可以追溯到19世纪，由爱迪生发明留声机和贝尔发明用于电话机的碳粒传声器开始，1881年曾有人以两个碳粒传声器连接几对耳机，作了双通路的立体声传递表演。大约在1919年第一次用电子管放大器和电磁式扬声器做了扩声实验。

在第一次世界大战以后，科学家们把机电方面的研究成果应用于电声领域中，于是电声学就有了理论基础。随着电声换能器理论的发展，较为完善的各类电声设备和电声测量仪器相继问世，较别是20世纪70年代以来，电子计算机和激光技术在电声领域中的应用，大大促进了电声学的发展。

电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件，对它的研究是电声学的一个重要内容分支。广义的电声换能器应用的频率范围很宽，包括次声、可听声、超声换能器。属于可听声频率范围内的电声换能器有传声器、扬声器、送受话器、助听器等等。按照换能方式，它们又可以分成电动式、静电式、压电式、电磁式、碳粒式、离子式和调制气流式等。其中后3种是不可逆的，碳粒式只能把声能变成电能，离子式和调制气流式的只能产生声能。而其他类型换能器则是可逆的，既可用作声接收器，也可用作声发射器。

各种电声换能器，尽管其类型、功用或工作状态不同，它们都包含两个基本组成部分，即电系统和机械振动系统。在换能器内部，电系统和机械振动系统之间通过某种物理效应相互联系，以完成能量的转换；在其外部，换能器的电系统与信号发生器的输出回路，或前级放大器的输入回路相匹配；而换能器的机械振动系统，以其振动表面与声场相匹配。所以设计电声换能器要同时考虑到力一电一声3个体系。

这3种体系是互相牵制的，处理得不好往往会顾此失彼。例如，一个有效的磁系统可能会非常笨重，变成一种令人不能接受的声障碍物；或者声输入阻抗或电输出阻抗的数值，可能根本不能与周围媒质或附属设备相匹配。由此可见，电声换能器的设计总是在许多相互矛盾的因素中采取折中的办法，因而在一定程度上可能还带有许多主观判断的技巧在内。

电声技术是电声领域中发展得比较快的一个分支，在政治、军事、文化各个领域内有着广泛的应用。例如，应用于有线或无线通信系统，有线或无线广播系统以及会场、剧院的扩声；录音棚、高保真录放系统等；此外还应用于发展中的声控语控技术；以及语音识别和声测等新技术。总起来说，它主要包括录放声技术、扩声技术以及与它们有关的电声仪器和电声测试技术等。

录放声技术是指把自然声音经过一系列技术设备（如传声器、录音机、拾音器等）进行接收、放大、传送、存储、记录和复制加工，然后再重放出来供人聆听的技术。它研究的主要问题是如何保持自然声的优良的音质，即在各个环带以及整个系统，都具有逼真地保持声音信号原来面貌的能力，包括对声音信号进行必要的美化和加工。

声频放声装置，可分成4个部分：输入端录音机、电唱机、接收机是从盒式磁带、唱片及广播电波中把希望的节目作为电信号提取出来的设备；前级控制台（包括前置放大器、衰减器、混合网路等）主要作调音用；功率放大器是将控制台的输出信号增强到能够驱动扬声器系统工作的放大器；最后一部分扬声器或耳机是将电信号转换成声信号，收听室相当于扬声器系统的使用环境，对重放音乐的音质起很大的作用。

扩声系统主要包括：声源和它周围的环境、把声信号转变为电信号的传声器，放大电信号并对信号加工的设备，传输线，把电信号转变为声信号的扬声器和听众区的声学环境。扩声不同于放声之处是传声器和扬声器处在同一声场内。因此扩声系统是具有反馈的系统。在通路增益足够大时系统就会失去稳定性，并过渡到自振状态，产生啸叫。所以在扩声技术中除了对声信号进行加工美化外，为了提高扩声系统的最大功率增益，改进扩声质量和系统的稳定性，必须采取措施来抑制声反馈所引起的声音畸变。

电声学还是一门与人的主观因素密切相关的物理科学，原因是从声源到接收都摆脱不了人的因素。声音是多维空间问题（它包括音调、音色、持续时间、强度、声源方位以及噪声干扰等），其中每一维变化都对听感有影响。复杂的主观感受并不是任何仪表所能完全反映出来的，这必须联系到生理声学和心理声学、语言声学甚至音乐声学和建筑声学等各个方面的问题，因而形成了电声学的特色和它的复杂性。

社会的发展和生产的需要，对电声学提出了大量的实际和理论问题。因此电声学总的发展趋势是：电声器件和电声设备朝着高保真、立体声、高抗噪能力、高效率、高通话容量的方向发展；还要进行音质评价的研究，改善录放技术以及声音加工技术；新的换能机理的研究以及新材料的开发；提高检测声信号的能力仍是声测技术的主攻方向。

总之，只要发声过程和听感（知觉）过程以及与二者互相联系的物理和生理上的规律不断为人们所掌握，电声学便会不断有新的发展，所以电声学是蕴藏着巨大生命力的学科之一。

P10-13

我们常常提到“电”这个词语，但电究竟是什么呢？

电，是一种自然现象，最为人知的现象是闪电。在微观层级，很多熟悉的作用，像接触、摩擦等等，都是由原子尺寸的电场作用产生的。地球核心的循环电流造成了地磁场。某些晶体，像石英当感受外部压力时，会在不同的表面之间产生电压，这现象称为压电效应。而有些生物，像鲨鱼，能够侦测和响应电场的改变。还有些生物，能够自身制造高压电，用来攻击对方或防卫敌害，最著名的例子是电鳗。

电，是个一般术语，是像电子和质子这样的粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。电或电荷有两种：一种叫做正电，另一种叫做负电；带电物体同性相斥、异性相吸，其吸引力或排斥力遵从库仑定律。

电，是一种能量。电的发现可以说是人类历史的革命，由它产生的动能现在每天都在源源不断地释放，如果没有电，人类的文明现在还会在黑暗中探索。电的发现和应用还极大地节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延伸。

作为一种能量，电的用途举不胜举。例如，于20世纪出现的电灯泡，具有极大的实用价值。另外，还有电视机、电冰箱等等，每一项发明都极大地方便了人类的生活。

电讯科技也要依靠电来传达资讯。19世纪60年代，随着横贯美国大陆电报系统的建立，以及十几年后横贯大西洋电报系统的建立，再到后来的光导纤维和通讯卫星，它们所使用的传输科技仍旧是建立于电磁波原理。

电能的产生主要来源于人工发电。所谓人工发电，就是利用发电动力装置将水能、石化燃料（煤、油、天然气）的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能的生产过程。1832年法国人皮克斯制造出世界上最早的手摇式发电机：1873年，人类发明了交流发电机；1891年，在德国的法兰克福实验成功了远距离输电。1882年，爱迪生建成世界上第一座较正规的发电厂；1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机，建成第一条三相交流送电线路，开创了远方供电，电力除照明外，用于电力拖动等各种用途的新局面。后来随着电力的广泛应用，电力需求的增加，促使电力技术和电力工业进一步向高电压、大机组、大电网方向发展。高压输电、大型汽轮发电机、大型水轮发电机应运而生，迅速发展。

电力技术和电力工业的出现和发展改变了人们的生产和生活面貌，促使经济以前所未有的速度向前发展。例如美国，其原来落后于英国、德国等国家，电力技术革命使美国后来者居上，成为全球最发达的国家。

现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。随着科学技术的发展，电学也形成了许多专门的学科，如电子学、电工学、电磁学、电声学等等，成为自然学科中颇具重要意义的学科。

当然，随着电力的广泛应用，在用电过程中，由于电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不利而造成的人身触电和火灾事故，给人类带来了灾害，例如，触电可造成人身伤亡，设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸等等。这些我们不能不加以重视。

为了让大家对电的知识有个概括性地了解，我们编写了这本《趣味科学世界——电》一书。趣味性的文字，配以大量精美的插图，力求为大家展示一个立体的电的世界。