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目录

6    电已充满

12  闪电与电压

16  电的储存

20  神秘移动的磁体

26  照亮世界！

34  如今的发电

40  输电入户

46  测试

 

第6—7页

电已充满

你遇到过这种情况吗？正当你兴致勃勃地看书或玩耍时，房间里突然一片漆黑。你想开灯，但依然黑暗。环顾周围的房间，也是漆黑一片。停电了！

短暂的停电或许会有趣：你可以点燃蜡烛，陪伴家人，或者暂借手电筒的光看书。但是要是你觉得冷了，中央供暖系统开不了，因为这需要电。虽然你可以玩电子设备，直到电池电量耗尽，但它也需要充电。

自然之力

人类在数百万年的时间里只见到过自然界中的电，比如带电的鱼和闪电。更多有关闪电及其工作原理的信息，详见第12页。

人体内的电

人体内有少量的电！人脑依靠电来向身体的其他部位发送信号并接收其他部位发出的信号。

如果你身边的成年人用电脑工作，他们就无法完成自己的工作，因为电脑也需要电。

我们依赖电力，没有电力，一切似乎都会停滞。但曾几何时，事情本非如此，那时，人们尚不具备使用电的科技知识。

带电的鱼

电鳗是一种带电的鱼，长着特殊的器官，可以产生电脉冲，用来击晕猎物。

陵墓守护神

关于带电的鱼的最早记录可以追溯到古埃及，某些坟墓里绘有尼罗河电鲶，其中最古老的可追溯至公元前2750年。

 

第8—9页

电从来不是一种发明，它一直存在于自然界中。数千年来，人们已经描述过其神秘力量，看到过空中的闪电，目睹过它引起火灾，带来破坏。

数百年前，在人们眼里，电仅仅是一种强大的自然力量，而非可用之物。没有人知道电为何物，更不必说驾驭它了。

18世纪40年代，美国发明家本杰明·富兰克林对电产生了好奇，想让它为人所用。他的一个朋友送给他一个莱顿瓶。在当时，莱顿瓶是一种装水的玻璃瓶，瓶口有一个软木塞和一根浸入水中的金属线。

瓶里的火花

荷兰科学家彼得·范·穆森布罗克于1746年发明了莱顿瓶。当时，他在莱顿大学的实验室工作，这项发明由此得名，这也是现代电池的前身。

这个瓶子储存有电，一旦触碰，就会产生小的电击，就像一道微型的闪电。富兰克林对这个瓶子着了迷，开始学习与电有关的一切知识。

本杰明•富兰克林

派对魔术

富兰克林被表演者阿奇博尔德·斯宾塞的演出迷住了。斯宾塞周游世界，表演“电的魔术”。在其最成功的特技表演中，他把一个男孩吊在天花板上，用玻璃棒搓蹭他的脚，羽毛便粘到了男孩的鼻子上，人们触碰他时，电花飞溅！

 

第10—11页

就像富兰克林的“蜘蛛”一样，水流与带电荷的玻璃棒相互作用。

由于当时关于电的资料太少，所以富兰克林亲自实验，勤奋记录观察结果。为了好玩，他甚至设计了一个戏法：用软木和线做一个“蜘蛛”，把它挂在一个小玻璃瓶上方，神奇的是，蜘蛛开始转圈，好像活了一样。

但这不是魔法，而是科学。之所以如此，富兰克林可能是用羊毛布料擦拭小玻璃瓶给它“充了电”。虽然富兰克林当时并不知道，但他确实是用静电让蜘蛛动了起来。当两个不同的物体相互接触时，会产生静电。当它们相互摩擦时，静电就会聚集起来。

引力与斥力

异种电荷相互吸引，而同种电荷相互排斥，这意味着两个带有正电荷或负电荷的物体会相互排斥。

蜘蛛侠式的动作

富兰克林的蜘蛛不只会扭动，还能飞到一根金属丝上，把腿绕在上面，然后弹开，跳到桌上的另一根金属丝上去！

静电中的电荷来自电子，电子是原子核周围带负电荷的微小粒子。玻璃类材料很容易失去电子，变成带正电荷。羊毛类材料则很容易吸收电子，带负电荷。带相反电荷的物体相互吸引，可以让彼此移动。

在富兰克林的戏法中，玻璃和蜘蛛都带正电荷。同种电荷相互排斥，使得蜘蛛跳来跳去。

和玻璃一样，人的头发也很容易失去电子。如果你把气球放在头上摩擦，电子就会从你的头发转移到气球上，你的头发就会竖起来！

原子的构成

所有的物质都是由原子组成的，组成原子的粒子则更微小。质子带一个正电荷(+)，而电子带一个负电荷(-)。中子是中性的，没有电荷，与质子一起构成原子核。

电的诠释

富兰克林是第一个用“正”和“负”来解释电荷的人。

 

第12—13页

闪电与电压

尽管人们都知道闪电相当危险，但富兰克林还是对它着了迷。和他的电蜘蛛一样，闪电也是由静电引起的。上升的水珠与下落的冰晶碰撞，之后电子在云层高处聚集，使冰晶带有正电荷。电荷变得极端不平衡，于是在电子重新建立平衡时……电闪雷鸣！

你自己的小闪电

等离子体球是一种工作原理类似于闪电的玩具，是一个充满气体的透明玻璃球，其中心有一装置，可以产生电荷。当有人触摸球的外部时，电子会流向手指，形成一道迷你闪电。

一道光会照亮天空。富兰克林注意到，闪电经常向尖尖的金属物体放电。他决心好好利用这一观察结果，于是开始在屋顶上安装尖尖的金属棒，金属棒一直延伸到地下。当闪电击中金属棒时，会沿着金属棒输向地面，而不是击中房屋，将其烧毁。

众所周知，富兰克林发明了避雷针，这一发明至今仍在保护着世界各地的建筑。

闪电是电子扩散时奔向地面或在云间涌动的电子流。

电火花

你晚上看到过毯子之间的火花吗？有些毯子的材料很容易失去电子。当这些毯子与另一种物质摩擦时，电子就会聚集起来，然后回流。你会看到微弱的闪光，甚至会听到噼里啪啦的响声。富兰克林在著作中称这种闪光为“电火花”。

惊人的数据

一道普通闪电的电压大约是3亿伏。

 

第14—15页

1752年，富兰克林进行了其最著名也是最危险的实验。据说，他冒着雷雨站在教堂顶端的尖塔附近，他的儿子威廉在他旁边。他推断，金属尖塔可以起到避雷针的作用。

雷雨云高高地飘浮在空中，于是，富兰克林把一把金属钥匙绑在风筝线上，放飞了风筝。金属钥匙飘近带电云层，极其危险，它吸引了电子，自身也带了电。

安全避雷

看到闪电或听到雷声时，一定要找地方躲避。如果你不能进入室内，就双脚着地蹲伏在远离树木的地方。

咔嚓！钥匙发出的火花直接击中了富兰克林的指关节，只有威廉一个人看到了这一切。

富兰克林证明了闪电是电的一种形式，但他却幸免于难。如果钥匙被闪电击中，富兰克林早就一命呜呼了。数百万伏的电会经由钥匙的传导，径直流过他的身体。

雷暴危险

如果你在雷雨期间被困在户外，要远离高处和孤立的树木，因为它们会吸引闪电。要避免接触金属和水，这两种材料都容易接受电子，也会吸引闪电。混凝土可能也很危险，因为里面通常有金属。

 

第16—17页

电的储存

18世纪末，科学家虽然已经知道电拥有巨大的能量，但并不清楚电从何而来。

1771年，意大利科学家路易吉·伽伐尼用青蛙尸体做了一项实验：用两种不同的金属触碰青蛙的腿，青蛙的腿竟然动了！伽伐尼并没有意识到，自己已经用金属把一股电子流输入了青蛙腿，所以得出结论，这种运动是由“动物电”引起的。他的朋友亚历山德罗·伏特不以为然，所以亲自实验。

伏特着手证明他的朋友是错的。在此过程中，他有了一个重大发现。通过将不同金属和液体按照一定顺序连接，他创造了一个稳定的电子流，即电流。伏特利用这些知识制造了第一个电池，即伏打电堆。

皇帝的嘉勉

伏特得意地把电池呈给法国的统治者拿破仑，拿破仑对此称赞有加，封他为伯爵。

微型电池

德国和中国科学家最近发明了世界上最小的电池，还没有一粒盐大。这种微型电池将用于医疗设备和机器人。

它由铜和锌等金属圆盘交替堆叠而成，每层之间放一块浸过盐水的布。锌失去电子，铜接受电子，盐帮助电子移动。通过将这些材料堆叠起来，伏特使电子从一端稳定地移动到另一端。

伏特

电势的测量单位是以伏特的名字命名的。

伏打电堆层

铜，浸过盐水的布，锌

禁止变道

绝缘体是一种阻碍电子移动的材料。塑料是绝缘体。绝缘体可用作电线外面的保护层。

这边请！

锌是一种导体，即一种能让电子容易移动的材料。锌和铜这样的导体可用于制造电线等物品。

 

第18—19页

科学家既然可以用电池储存电能，就可以研究电如何以稳定电流的形式输送。他们认识到电流只在闭合的电路中流动，基础电路包括一个电源，如电池；一个用电装置，如灯泡；还有一根用来连接所有部件的导体，比如铜线。如果任何一个部分断开连接，电路就会断开，电流就会停止。

到19世纪，研究大型电池的科学家注意到一个反常现象：电流有时会找到自己的闭合路径，在电池的金属圆盘之间形成电弧，电弧发出明亮的光。

电池，开关（断开），灯；电池，开关（闭合），灯

串联电路

在串联电路中，所有的部件都连接在一条线路上。

并联电路

在并联电路中，电流通过多条线路形成闭合电路。如果一个灯泡不亮了，电流将继续流动，因为还有一条闭合的线路。

别称

断路也叫开路，闭合电路也叫通路。

汉弗里·戴维展示自己发明的电灯

英国科学家汉弗里·戴维巧妙利用这一观察结果，发明了第一盏电灯。他把两根导线连接到电池上，然后在两根导线的另一端各连接了一条木炭条。木炭条放在合适位置，以便电流在二者之间形成电弧。他的灯能发出耀眼的光，被用作街灯。

能量转换

在电路中，电能可以转换成更有用的形式，如光、热或声，例如，风扇可以把电转化为动能。

 

第20—21页

神秘移动的磁体

到1820年，电的实验取得了实质性的进展。一天，丹麦科学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特正在调试上课用的设备：一节伏特电池、一根导线和一个磁罗盘。奥斯特观察到了一个奇怪现象：每当他把导线连接到电池上，罗盘指针就会移动。

奥斯特是第一个证明电和磁之间存在联系的人。

磁场

电荷在磁体周围产生磁场。

导线，电流方向，磁场方向

右手定则

右手定则可以告诉你导线周围磁场的方向。拇指指向电流的方向，手指握住导线，手指指向的方向就是磁场的方向。

当时，虽然一些科学家已经注意到磁和电之间的联系，但却无人理解此中奥妙。电荷和磁体有相似之处：两者都能使物体移动。

就像物体可以带正电荷或负电荷一样，磁体的两端（即两极）也有正磁力或负磁力。异极相吸，同极相斥。磁体也无需相互接触，就能产生力的作用。每块磁体周围都有一个力的作用区，即磁场，磁体通过磁场相互作用。

奥斯特用了三个月来思考自己观察到的情况。因为清楚这件事的重要性，所以他不断实验，直到证明了自己的理论：导线中的电流会产生磁场。

安培

法国物理学家安德烈-玛丽·安培在奥斯特的基础上进行了进一步研究，其成就之一便是证明了导线周围的磁场呈圆形。

安培

电流的测量单位以安培的名字命名。

 

第22—23页

1821年，英国科学家迈克尔·法拉第制作了一个能将电转换为动能的简易装置，叫作电磁旋转装置。如今，我们称之为电动机。

迈克尔·法拉第，法拉第的电动机

磁体，线圈旋转，磁体，电流，电池

简易电动机

基本的电动机包含一根载流导线，且导线位于两个磁体之间。导线的磁场和磁体的磁场相互作用，使导线转动。

反转电动机

电动机反向使用即成发电机。如果你有一个玩具上的小电动机，可以转动它来自己发电。

达文波特的电动机和1835年的这个电磁电动机很相似。

美国发明家托马斯·达文波特设计了一款更好的电动机。他开发出了第一台电池驱动的电动机，功率强大，有实用价值，曾为一台小型印刷机供电。达文波特和妻子艾米丽还制造了第一辆电动汽车。

五十年后，工程师开发出的电动机可以批量生产并用于任何类型的机器。如今，从汽车到轮船，再到冰箱等家用电器，电动机无处不在。甚至手机里也有电动机，每次手机震动，都是微型电动机在工作！

达文波特夫妇

达文波特以打铁为业，没有受过正规教育，仅仅是一位对万物充满好奇的人。他的妻子艾米丽是其工作搭档，她进行详细记录，还给他出谋划策，告诉他如何测试他的各项发明以及如何使其发明更好地发挥作用。

 

第24—25页

1831年，法拉第有了另一重大发现。奥斯特已经证明电流会产生磁场，法拉第则证明情况反过来也成立，即移动的磁场会产生电流。法拉第发明了发电机，他通过在磁场中旋转金属圆盘“制造”出了电。

如今，发电站利用同样的概念为家庭和学校供电，大多数发电站都有涡轮机。

核电站，反应堆，泵，蒸汽发生器，涡轮机，发电机，电

能量转化

实际上发电站并不“制造”能，只是把能从一种形式转化成另一种形式。涡轮机有助于将化学能、核能或其他形式的能转化成动能，接着类似法拉第的发电机的设备再将动能转化成电能。

特殊磁体

电磁体非常强大，与普通磁体不同，它们可开启亦可关闭。

涡轮机有像风扇一样的叶片，煤、石油、天然气或强烈的核反应都可以用来产生蒸汽，蒸汽通过涡轮机的叶片使其转动。

当涡轮机的叶片旋转时，会带动发电机内部的大电磁体。电磁体是一种将通电的线圈绕在金属芯上制成的磁体。电磁体旋转时会产生电。

让它动起来！

运动能的另一个术语是动能。

制作电磁体

你可以制作一个简单的电磁体，只需一节电池、一个长长的铁螺栓和可以缠绕在铁螺栓上的绝缘铜线。因为导线会变热，所以要戴上手套。

 

第26—27页

照亮世界！

到19世纪后期，世界各地的城市街道都有了电弧灯照明，但是这种灯既昂贵又不可靠，而且极其危险。火花经常飞溅出来，引发火灾。发明家努力寻找更实用的解决方案，他们需要一种家家户户都能安全使用的灯泡。

1879年，美国发明家托马斯·爱迪生发明了第一种实用灯泡。灯泡含有一根细丝，是一种被电加热就会发光的细纤维，很多科学家立即着手改进电灯泡。当时的问题是灯丝会烧坏，而且制作成本很高。

著名发明家

刘易斯·拉蒂默出生前，父母都是奴隶。美国内战期间，他在军队服役，虽然他没有受过正式的科学训练，但是却成了一位重要的发明家。

发光二极管

发光二极管灯泡（LED）发明于1962年，使用寿命比白炽灯泡长25倍，耗电量比白炽灯泡少75%。

美国发明家刘易斯·拉蒂默找到了一种更好的灯丝，他的碳丝灯泡比其他灯泡寿命更长。1884年，拉蒂默前往爱迪生电灯公司并与后者一起工作。爱迪生及其团队想方设法改进碳丝灯泡，发明了现代版的白炽灯泡。

托马斯·爱迪生与他的白炽灯

制造光

在电力普及之前，人们燃烧各种各样的东西来照明，常见的包括鲸油、煤油，甚至猪油。

 

第28—29页

爱迪生梦想有一天，他的电灯泡能让家家户户都灯火通明。为了实现这个梦想，他的公司在美国纽约市中心建造了一座发电站。

遗憾的是，电流只能为电站周围一平方英里的用户供电。电能以热量的形式从电线中散失，电厂无法把电输送到更远的家庭。

爱迪生发电站内景

直流电，交流电，电流每秒改变方向60次

电流之战

为了宣扬各自关于电流的不同理念，爱迪生和特斯拉激烈争斗，不择手段。爱迪生声称交流电会危及性命。特斯拉则用25万伏的交流电电击自己，旨在证明，事实并非如此。

为了寻找解决方案，爱迪生聘请了塞尔维亚裔美国工程师尼古拉·特斯拉。据说，爱迪生可能出价5万美元让特斯拉来改进自己的电力系统，这相当于今天的150万美元（120万英镑）。

爱迪生的电力系统使用的是直流电，即沿一个方向流动的电流。特斯拉建议使用另一种叫作交流电的电流。交流电每秒多次改变方向。这是一个很好的解决方案，因为交流电可以通过电线长距离传输而不会损失太多能量。

据传，爱迪生从来没有为特斯拉解决电力问题而支付薪水，他所谓的付费或许只是玩笑而已，但真相无人知晓。特斯拉愤而辞职，创办了自己的公司。后来的事实证明，他对交流电的看法是正确的，就连爱迪生也开始使用交流电，直到今天人们还在使用。

致敬特斯拉

磁场强度的测量单位以特斯拉的名字命名。

亮灯妙策

特斯拉的交流电系统被用来为1893年的芝加哥世界博览会提供照明。

 

第30—31页

独立门户后，特斯拉的发明接踵而至。如果你拍过X光，就应该感谢特斯拉。他在“阴影照相”方面的研究催生了后来的X光机，X射线是一种电磁辐射。

特斯拉还发明了特斯拉线圈，这是一个可以产生高电压、低电流交流电且能迅速开关的装置。上图显示特斯拉在演示其发明。早期的无线收音机和电视中就使用了特斯拉线圈。

X射线

医生现在通常使用X光检查人体内部。

遥控器

如果你用过遥控器，也应该感谢特斯拉。他发明了第一个遥控器,并用玩具船模来演示它是如何工作的。

1900年，特斯拉设计了一个世界无线广播塔，希望能为世界提供一种共享信息的方式，比如最新的天气情况和资讯。虽然特斯拉由于没有足够的资金，没有建完这座塔，但他关于世界信息共享的预言成真了，关于无线技术世界的预言也实现了。

我发现啦！

凭借巨大的特斯拉线圈，特斯拉制造了第一个人造闪电。

霓虹灯

特斯拉还制造了可以构成图案和文字的霓虹灯。现代霓虹灯通常用于制作标识。

 

第32—33页

具有历史意义的尼亚加拉瀑布发电站

变压器

变压器是改变交流电源电压的装置，高压最适合远距离输电。在输电入户之前，电压会降低到较安全的水平。

特斯拉还帮助设计了世界上第一座水力发电站，位于美国纽约。水力发电站利用落水的力来发电，而不是蒸汽。特斯拉的发电站从巨大的尼亚加拉瀑布中获取能量，尼亚加拉瀑布位于纽约州和加拿大安大略省的交界处。水流过涡轮叶片时，叶片开始旋转并带动发电机旋转，产生电力。如今的水力发电站工作原理与此大致相同。

当然，特斯拉的电力系统使用的是交流电，且有变压器。变压器用巨大的磁体来升高或降低交流电的电压，能够低损耗长距离传输电力。尼亚加拉瀑布发电站将电流一路输送到35公里外的纽约州布法罗市。这在当时是相当了不起的壮举。

毕生梦想

儿时，特斯拉看到过一幅尼亚加拉瀑布的版画。那时，他就想象着如何利用水来转动一个大轮子，甚至告诉叔叔，将来有一天他会去美国建造它。

尼亚加拉发电站

如今，美国和加拿大在尼亚加拉瀑布都建有水力发电站，它们提供纽约州和安大略省约四分之一的电力。

 

第34—35页

如今的发电

你们如今用的电从何而来？世界上的很多地方用化石燃料来为发电站提供动力。化石燃料包括煤、天然气和石油，是很久以前死亡的生物的遗骸，随着时间的推移被掩埋和压缩而成。化石燃料成本低廉，储存和运输相对容易，也易燃。

有些发电站用核能发电。发电站把铀原子分裂成更小的原子，这个过程叫核裂变，可以产生剧烈的核反应，以较低的成本产生大量的能量。

煤、石油、天然气和铀都是不可再生资源，这意味着它们将会耗竭。化石燃料最终会再度形成，但这个过程需要数百万年。我们等不了那么久！

依赖不可再生资源

当今世界人们使用的电力有近72%都是用不可再生资源生产的。南非对化石燃料的依赖最为严重，88%的电力来自化石燃料。法国最依赖核能，该国69%的电力来自核能。

什么是煤？

煤是一种黑色的固体化石燃料，存在于沉积岩矿床中，其超过一半的重量来自碳。世界各地都有煤，最大的煤藏分布在美国各地。

什么是石油？

石油是一种滑润的液体，主要由碳和氢组成。大多数石油存在于地下岩石中的储油层，人们通过钻井把石油带到地表。

什么是天然气？

天然气是一种主要由甲烷气体组成的化石燃料，无色，无臭，无味。天然气公司在天然气中加入一种闻起来像臭鸡蛋的化学物质，这样管道一旦泄漏，人们就能察觉。

什么是铀？

铀是一种银白色的金属，存在于土壤、岩石和水中。铀具有放射性，其原子很容易分裂，分裂时会释放出对人类有害的辐射。

 

第36—37页

不可再生资源的另一个问题是污染。化石燃料燃烧时会向空气中释放二氧化碳、其他气体和颗粒污染物。当阳光与这些物质发生反应时，会产生一种又黑又浓的雾，叫作雾霾。雾霾对人类和动物都有害，且会导致植物死亡。

二氧化碳是大气中的天然成分，但是大气中的二氧化碳如果太多就会产生问题。二氧化碳是一种温室气体。

温室效应，来自太阳的热量，被困的热量，温室气体

气候变化

平均气温升高只是地球气候正在发生变化的一个迹象，其他迹象包括干旱频发，暴风雨增多，雨雪模式改变，积雪减少，海洋变暖且酸化加剧。此外，正在发生的还有海冰减少、冰川融化、永久冻土解冻、海平面上升等现象。

随着二氧化碳的积累，它和其他温室气体就像一条毯子，将热量困在地球附近。这就是地球表面平均温度正稳步上升的主要原因。

核反应结束后会产生核废料，这又是一个问题。核废料是危险物质，必须安全储存。目前，世界各地的储存中心存放着超过36万吨的核废料。

伦敦雾霾

洛杉矶雾霾

雾霾类型

雾霾有两种。含硫雾霾，也称伦敦雾霾，是化石燃料（尤其是煤）燃烧时产生的。光化学雾霾，也称洛杉矶雾霾，是汽车尾气引起的。

 

第38—39页

幸运的是，有很多可再生资源可用于发电。这些都是不污染环境的清洁能源，而且取之不竭。

地热能是一种可再生能源，它是来自地表以下的热量，是可替代能源选项之一，在世界各地都有分布。当地球内部的某些化学元素分解并释放热量时，就会产生地热能。地热能在火山附近非常丰富，因为在火山附近热量接近地表，所以容易获取并用于发电。

太阳女王

匈牙利裔美国人玛丽亚·泰尔凯什是太阳能领域的奠基人之一，她在20世纪40年代创造了首个家用太阳能加热系统，获得了“太阳女王”的称号。

集中型太阳能发电站用镜子将阳光汇聚到一个中心点，为驱动涡轮机提供了一种可持续的制造蒸汽的方式。

风是另一种可再生能源。刮风时，风力涡轮机上的巨大叶片就会转起来，产生大量的电力。风速越快，涡轮机产生的电力就越多。

水也可以用来产生能量，水力发电站获取水从水库流出时的能量。人们也在研究新方法来获取海浪的巨大能量，特殊机器能把波浪的动能和力转变成电能。

波浪能或许有待改进，但太阳能现在已经是一个很好的可用资源：它用太阳能电池装置将太阳能转变成电能。

很多风力涡轮机集中在一起的地方称为风电场。

古代能源

很久以来，人们一直把风作为一种能源使用。几千年来，人们建造风车来碾碎谷物和汲水。

 

第40—41页

输电入户

那么，所有这些电力是如何从发电站进入千家万户的呢？电力经由电网传输，电网是整个电力系统的所有部件的总成。

电网又是如何运转的呢？电网通过多条线路连接发电机和用户。对于遥远的用户，首先要把电压升高，然后高压电通过悬挂在巨大铁塔之间的电线输送。

电流流经电线，离目的地越来越近，但在电安全入户之前，必须降低电压。所以电要流入变电站，通过变压器降低电压。

电表

住宅外面的电表箱可计量人们使用的电量，电力公司每个月都会寄来一份电费账单。

何谓瓦时？

用电量以瓦时来计量。如果使用40瓦的灯泡一小时，你就用了40瓦时的电能。在英国，家庭平均每天的用电量约为8000瓦时（8千瓦时）。

本地电网将电力系统连接到众多的家庭和企业。在那里，更多的变压器进一步降低电压。最后，电流以合适的速率流入家庭。一根电线把电网和住户的外面连接起来，更多的电线则穿过整栋房子，连接到插座。

然后人们就可以接上电源用电了。由于电网在逐步扩容，所以人们可以轻而易举给电动汽车、电动滑板车和电动自行车等各种各样的环保产品接上电源。如今有了充电站，出门在外有需要时，可以给电动汽车充电。

接通电源

在过去的40年里，全世界的用电量增长了两倍多。

节约能源

在英国，人们在供暖不佳、隔热不良的住宅里浪费了大量电能。要节约能源，你应该多用LED灯泡和节能电器，而且在不用时关掉电源。还可以少用暖气并改善房屋的保温隔热性能。

 

第42—43页

尽管全球电力用量很大，但仍有数以百万计的人无电可用。他们可能住在远离电网的地方，很多人无法按下开关就开灯，只能改用煤油来点灯照明，但是燃烧煤油有害健康。

在室内燃烧煤油可能引起火灾和爆炸，长期吸入煤油燃烧产生的烟雾也可能导致肺病和癌症。

改变生活

有了电，企业、医院和学校就可以使用更新的技术。电可以让学生学习到晚上，也可以使社区更安全。人们在漆黑的夜晚不再需要在家里燃烧秸秆，用危险的明火来照明。

英国（慈善）机构太阳能救助着手解决这一问题，想帮助生活在非洲南部无电可用的人。该组织向马丁·里迪福德和吉姆·里夫斯两位发明家寻求帮助。

里迪福德和里夫斯设计了一个装置，通过使用简单又免费的人力和重力来获取所需的能量。要让灯亮起来，使用者需举起一个重物。重物慢慢回落的过程中带动发电机旋转，为灯供电。但是这种灯的灯光不够亮，照明时间也不够长。

两位发明家制作了一款更亮的灯。然后，又发明了一款更好的产品。用户只需拉绳一分钟，一盏明亮的灯就能照明两个小时。用户还可以插入USB接口为移动设备充电。

风力发电

有几种方法可以自己发电。垂直轴风力发电机没有噪音，且对野生动物无害，你甚至可以买来家用。

可穿戴电力

正在研发当中的新型可穿戴太阳能电池可以让人们一边忙碌一边发电。

 

第44—45页

虽然住得离电网远是个麻烦事，但是那些探索外太空的人和航天器呢？一旦离开地球，他们将从哪里获得继续前进所需的电力？

有些像火星勘测轨道飞行器这样的航天器依赖太阳。白天太阳能电池板获取太阳的能量并将其转化成电能，其中一些能量储存在可充电电池中，使卫星在晚上继续运行。

氢气为火箭提供点火升空所需的动力，氢燃料电池为航天器的电力系统提供能量，燃料电池将氢和氧转变成水，在此过程中产生电和热。

燃料电池确实需要氢能源，但它们永远不会耗尽也无需充电。正因如此，燃料电池成为人们能前往火星的一个重要因素，可以为人们提供在那里生存所需的电力。

惠更斯号探测器

太空电池

有些太空飞行任务时间很短，电池提供航天器所需的所有能量。惠更斯号探测器降落到土星最大的卫星土卫六泰坦星的表面时，预计只能工作数个小时。

火星勘测轨道飞行器

未来人们需要找到新的方法在地球及地球以外的地方发电。新发明使这成为可能。未来的电力会是什么样？也许你会成为下一个决定其未来的发明家之一。

从原子中获取能量

所有物质都是由原子构成的，原子是构成物质的微粒。有些被称为放射性同位素的原子是不稳定的，会分裂。它们分裂时会产生热能。毅力号火星探测车在探索火星时就是这样发电的，探测车利用钚衰变时产生的热量来发电。

火星上的毅力号火星探测车