知识点梳理
直流电动机的构造和工作过程工作原理 直流电动机是根据通电线圈在中受到力的作用而发生转动的原理制成的，它在工作时将电能转化为机械能 基本构造 直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。如图所示
电能转化为机械能 换向器
(1)构造：由两个铜制半球环构成 (2)作用：能自动地改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动 优点 构造简单、控制方便、体积小、效率高、可大可小，价格便宜、无污染 由直流电动机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成．直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成．运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成．　
定子（即主磁极）被固定在风扇支架上，是电机的非旋转部分．　
转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动．　
换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片．在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接．当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场．可见，由于换向器的存在，使电枢线圈中受到的电磁转矩保持不变，在这个电磁转矩作用下使电枢得以旋转
工作原理都是建立在和电磁力这个基础上．
直流电动机工作原理：导体受力的方向用确定．这一对电磁力形成了作用于电枢一个，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动．如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来．
简单的说，电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生洛伦磁力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦磁力方向不变，所以电机能保持一个方向转动．
整理教师:&&
举一反三（巩固练习，成绩显著提升，去）
根据问他()知识点分析，
试题“图（甲）是直流电动机模型（主要部件见文字说明），图（乙）是自...”，相似的试题还有：
为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造制作了一台简易电动机(如图)&&他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方闭合开关，用于轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来(1)要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是：_____、_____；(写出两点)(2)开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是：_____、_____；(写出两点)(3)小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是_____，并在虚线框内画出实验电路图(电动机用符号M表示)．
课堂上，老师做了如图甲所示的演示实验，给直导线(铝棒)通电，观察到直导线运动起来．(1)实验现象说明_____有力的作用．(2)图乙将通电直导线换成了通电线圈．绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩的部位)进行刮漆处理，刮漆方法见放大图(把线头两端的漆刮去半边，两端刮去的漆在同侧)．按这种方法刮漆，目的是使线圈能够_____，因此这一部位就相当于电动机中的_____(填某一部件的名称)．(3)图丙是直流电动机模型，上述部件在直流电动机中改变的是_____(选填序号)．A．只改变线圈中的电流方向B．线圈和外部电路中的电流方向都能改变C．只改变外部电路中的电流方向．
如图所示为小玲和小辉同学制作的直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来．(1)直流电动机的工作原理是_____．(2)将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用与直流电动机中的_____作用相同．(3)通过改变_____方向，可以改变线圈的转动方向．(4)如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，请你分析可能的原因是_____．一台简易电动机如图所示．用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴．用小刀刮去轴一端的全部漆皮，再刮去另一端的半周漆皮，并将线圈放在支架上，磁体放在线圈下．接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来．（1）电动机是利用______原理制成的．（2）“刮去另一端的半周漆皮”的目的是______（选填“改变线圈中电流方向”或“使线圈在转动过程中半周没有电流”）
一台简易电动机如图所示．用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴．用小刀刮去轴一端的全部漆皮，再刮去另一端的半周漆皮，并将线圈放在支架上，磁体放在线圈下．接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来．
(1)电动机是利用________原理制成的．
(2)“刮去另一端的半周漆皮”的目的是________(选填“改变线圈中电流方向”或“使线圈在转动过程中半周没有电流”)
　　你知道世界上最小的电动机有多大吗？说出来也许你不会相信，它的直径只有500纳米左右，比头发丝还要细300倍．
　　这种分子电动机是美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家设计的．这所学校的亚历克斯·蔡特勒等研究人员在英国《自然》杂志上报告说，电动机的旋转叶片是一片金叶，其长度为300纳米；叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上，如下图所示．多层碳纳米管由多根口径不同的空心圆管套在一起，两端装有二氧化硅制的电极，将它固定在一块硅片上，碳纳米管的周围还安置了另外3个电极．在碳纳米管与其中一个电极之间施加电压，就能使它带动金叶片转动．如果电压更大，碳纳米管最外面一层管子就会与内层脱离，使金叶片旋转得更灵活．恒定的电压能使叶片保持在固定的位置，以一定的速度旋转．此前也有科学家研制出多种微小的分子电动机，但有的尺寸比较大，有的需要激光或磁驱动，操作不如它灵活方便．自然分子做成的电动机能在细胞水平面上进行类似的运动，但只有在特殊条件下才可能．与之相比，这种纳米电动机容易驱动、运动灵活，对温度和化学条件要求宽松，甚至在真空里也能运作，因此有着很大的应用潜力．
纳米是长度的单位，已知1纳米＝10－9米，则美国科学家研制的纳米电动机的直径约为500纳米，合________米．
世界最小的电动机的叶片长度约为300纳米，安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上．在碳纳米管与一个电极之间施加电压，就能使它带动叶片转动．在这个过程中，消耗了________能，获得了________能．
对于一般的电动机来说，要想加快转子的转速，你认为下面方法中能达到预定效果的是
增大磁场的强度
减小通过线圈的电流
改变线圈中电流的方向
将两个磁极位置对调
通过阅读短文，请你说出这种纳米电动机与其他的微型电动机相比，具有什么优点．
（2012?鼓楼区一模）一台简易电动机如图所示．用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴．用小刀刮去轴一端的全部漆皮，再刮去另一端的半周漆皮，并将线圈放在支架上，磁体放在线圈下．接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来．（1）电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动原理制成的．（2）“刮去另一端的半周漆皮”的目的是使线圈在转动过程中半周没有电流（选填“改变线圈中电流方向”或“使线圈在转动过程中半周没有电流”）什么是直流他励电动机的调速？最好有图，公式
什么是直流他励电动机的调速？最好有图，公式
09-12-19 &匿名提问 发布
1.改变电枢回路电阻调速当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。2.改变电枢电压调速连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。3.采用晶闸管变流器供电的调速方法变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。4.采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法我比较喜欢这种调速方法。5.改变励磁电流调速当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。典型恒功率调速。
从调整的部位来讲有：1.调整电枢电流。2.调整励磁电流。从调整电流的方式来讲有：1.电阻调速。2.斩波调速。
常用的有：磁场消弱，磁极减对，电枢串联电阻降压。
直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉；但缺点是效率低、机械特性软，不能得到较宽和平滑的调速性能。该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。30年代末期，发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。这种控制方法可获得较宽的调速范围、较小的转速变化率和平滑的调速性能。但此方法的主要缺点是系统重量大、占地多、效率低及维修困难。近年来，随着电力电子技术的迅速发展，由晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统已取代了发电机-电动机调速系统，它的调速性能也远远地超过了发电机-电动机调速系统。特别是大规模集成电路技术以及计算机技术的飞速发展，使直流电动机调速系统的精度、动态性能、可靠性有了更大的提高。电力电子技术中IGBT等大功率器件的发展正在取代晶闸管，出现了性能更好的直流调速系统。　　直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为                                 (1)式中 Ua——电枢供电电压（V）；     Ia ——电枢电流（A）；     Ф——励磁磁通（Wb）；     Ra——电枢回路总电阻（Ω）；     CE——电势系数，，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。　　由式1可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。1.    改变电枢回路电阻调速　　各种直流电动机都可以通过改变电枢回路电阻来调速，如图1(a)所示。此时转速特性公式为      
                                                 (2)　　式中Rw为电枢回路中的外接电阻（Ω）。{{分页}}　　图1(a) 改变电枢电阻调速电路                   图1(b) 改变电枢电阻调速时的机械特性　　当负载一定时，随着串入的外接电阻Rw的增大，电枢回路总电阻R=(Ra+Rw)增大，电动机转速就降低。其机械特性如图1(b)所示。Rw的改变可用接触器或主令开关切换来实现。　　这种调速方法为有级调速，调速比一般约为2：1左右，转速变化率大，轻载下很难得到低速，效率低，故现在已极少采用。2. 改变电枢电压调速　　连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。　　如前所述，改变电枢供电电压的方法有两种，一种是采用发电机-电动机组供电的调速系统；另一种是采用晶闸管变流器供电的调速系统。下面分别介绍这两种调速系统。1. 采用发电机-电动机组调速方法　　图2 (a)发电机-电动机调速电路{{分页}}　　(b)发电机-电动机组调速时的机械特性　　如图2(a)所示，通过改变发电机励磁电流IF来改变发电机的输出电压Ua，从而改变电动机的转速n。在不同的电枢电压Ua时，其得到的机械特性便是一簇完全平行的直线，如图2(b)所示。由于电动机既可以工作在电动机状态，又可以工作在发电机状态，所以改变发电机励磁电流的方向，如图2(a)中切换接触器ZC和FC，就可以使系统很方便地工作在任意四个象限内。　　由图可知，这种调速方法需要两台与调速电动机容量相当的旋转电机和另一台容量小一些的励磁发电机(LF)，因而设备多、体积大、费用高、效率低、安装需打基础、运行噪声大、维护不方便。为克服这些缺点，50年代开始采用水银整流器（大容量）和闸流管这样的静止交流装置来代替上述的旋转变流机组。目前已被更经济、可靠的晶闸管变流装置所取代。2. 采用晶闸管变流器供电的调速方法　　图3 (a) 晶闸管供电的调速电路　　(b) 晶闸管供电时调速系统的机械特性　　有晶闸管变流器供电的调速电路如图3(a)所示。通过调节触发器的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。在此调速方法下可得到与发电机-电动机组调速系统类似的调速特性。其开环机械特性示于图3(b)中。　　图3(b)中的每一条机械特性曲线都由两段组成，在电流连续区特性还比较硬，改变延迟角a时，特性呈一簇平行的直线，它和发电机-电动机组供电时的完全一样。但在电流断续区，则为非线性的软特性。这是由于晶闸管整流器在具有反电势负载时电流易产生断续造成的。　　变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。在此方法中，由于电动机在任何转速下磁通都不变，只是改变电动机的供电电压，因而在额定电流下，如果不考虑低速下通风恶化的影响（也就是假定电动机是强迫通风或为封闭自冷式），则不论在高速还是低速下，电动机都能输出额定转矩，故称这种调速方法为恒转矩调速。这是它的一个极为重要的特点。如果采用反馈控制系统，调速范围可达50:1～150：1,甚至更大。3. 采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法　　脉宽调速系统出现的历史久远，但因缺乏高速大功率开关器件而未能及时在生产实际中推广应用。今年来，由于大功率晶体管(GTR)，特别是IGBT功率器件的制造工艺成熟、成本不断下降，大功率半导体器件实现的直流电动机脉宽调速系统才获得迅猛发展，目前其最大容量已超过几十兆瓦数量级。{{分页}}4.  改变励磁电流调速　　当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。由式1可看出，电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速n升高；反之，则n降低。与此同时，由于电动机的转矩Te是磁通Ф和电枢电流Ia的乘积（即Te=CTФIa），电枢电流不变时，随着磁通Ф的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。所以，在这种调速方法中，随着电动机磁通Ф的减小，其转矩升高，转矩也会相应地降低。在额定电压和额定电流下，不同转速时，电动机始终可以输出额定功率，因此这种调速方法称为恒功率调速。　　为了使电动机的容量能得到充分利用，通常只是在电动机基速以上调速时才采用这种调速方法。采用弱磁调速时的范围一般为1.5:1～3:1，特殊电动机可达到5:1。　　这种调速电路的实现很简单，只要在励磁绕组上加一个独立可调的电源供电即可实现。
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　燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。　　中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机(透平)的雏形。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。　　1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。　　1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13％、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。　　随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85％的轴流式压气机。与此同时，透平效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。　　1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。　　随着高温材料的不断进展，以及透平采用冷却叶片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高。单机功率也不断增大，在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机，最高能达到130兆瓦。　　与此同时，燃气轮机的应用领域不断扩大。1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验；1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力；1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应用。　　在燃气轮机获得广泛应用的同时，还出现了燃气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出现的是与活塞式内燃机相结合的装置；50～60年代，出现了以自由活塞发气机与燃气轮机组成的自由活塞燃气轮机装置，但由于笨重和系统较复杂，到70年代就停止了生产。此外，还发展了柴油机燃气轮机复合装置；另有一类利用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系统，可有效地节约能源，已用于多种工业生产中。　　燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气透平在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。　　燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环；此外，还有回热循环和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。　　燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。70年代末，压缩比最高达到31；工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。　　燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等组成。压气机有轴流式和离心式两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式。功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。　　燃烧室和透平不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。　　对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。　　燃气轮机有重型和轻型两类。重型的零件较为厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上。轻型的结构紧凑而轻，所用材料一般较好，其中以航机的结构为最紧凑、最轻，但寿命较短。　　与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，燃气轮机的主要优点是小而轻。单位功率的质量，重型燃气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0.2千克/千瓦。燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。　　不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30～40兆瓦以上的几乎全部用于发电。　　燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动，机动性好，在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用，能较好地保障电网的安全运行，所以应用广泛。在汽车(或拖车)电站和列车电站等移动电站中，燃气轮机因其轻小，应用也很广泛。此外，还有不少利用燃气轮机的便携电源，功率最小的在10千瓦以下。　　燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。提高效率的关键是提高燃气初温，即改进透平叶片的冷却技术，研制能耐更高温度的高温材料。其次是提高压缩比，研制级数更少而压缩比更高的压气机。再次是提高各个部件的效率。　　高温陶瓷材料能在1360℃以上的高温下工作，用它来做透平叶片和燃烧室的火焰筒等高温零件时，就能在不用空气冷却的情况下大大提高燃气初温，从而较大地提高燃气轮机效率。适于燃气轮机的高温陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。　　按闭式循环工作的装置能利用核能，它用高温气冷反应堆作为加热器，反应堆的冷却剂(氦或氮等)同时作为压气机和透平的工质。　　燃气轮机的润滑油系统（上）　　　燃气轮机润滑油系统是任何一台燃气轮机必备的一个重要的辅助系统。它的作用是在机组启动、正常运行以及停机过程中，向正在运行的燃气轮机发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备，供应数量充足的、温度和压力合适的、干净的润滑油，以确保机组安全可靠地运行，防止发生轴承烧毁、转子轴颈过热弯曲、高速齿轮法兰变形等事故。此外，部份润滑油可能从系统分流出来，成为液压油系统的油源，或经过滤后作为控制油系统的用油。润滑油资讯网4@
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你可能喜欢四问基础研究①）
不产生经济效益&基础研究何用？科学家回应
本报记者&赵永新
&&&&来源：&&&&
&&&&&&字号
　　制图：蔡华伟
　　&每当我国科学家在某个基础研究领域取得重大进展、相关论文在国际权威刊物上发表时，经常会听到这样的声音：这个研究有啥实际用处？能治疗肿瘤还是能多打粮食？
　　类似的声音还有许多：中国仍处在社会主义初级阶段，能不能少搞点玄妙的基础研究、多搞些实用的技术研发？中国的基础研究搞了那么多年，为什么没有一项成果获得诺贝尔奖？……
　　针对不少读者关心的这些问题，从今天起，我们推出连续报道“四问基础研究”，诚请大家共同关注和探讨。
　　――编&者
　　从普通科研人员到中科院院长白春礼，高智商的精英们经常被一个简单的问题问倒：基础研究有什么用？
　　那些玄妙深奥的新发现、新突破，既不创造经济效益,也不解决实际问题――除了发发文章，基础研究还能有什么用？
　　基础研究是技术创新的源泉
　　如果没有电磁理论，就不会有后来的电动机和无线通信
　　在基础研究、应用研究和技术开发三大类科研活动中，基础研究既不像应用研究那样有明确的目的性，所产出的新知识、新原理、新定律也不像技术开发所产生的新产品、新方法、新技术、新材料那样具有实用价值。
　　“但技术创新不是凭空产生的，它们的源头和根基，就是基础研究所产出的新知识、新原理、新定律。”中科院水生生物研究所副所长徐旭东告诉记者，“特别是第二次工业革命之后，所有重大的技术创新和发明创造，都是依赖于基础研究创造的重大发现。”
　　“如果没有电磁理论，就没有今天的电和无线通信。”徐旭东举例说：19世纪20年代，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并据此在1831年研制出世界上第一台发电机；在法拉第电磁理论的基础上，英国科学家麦克斯韦把数学方法引入这一研究，预言了电磁波的存在，这一预言得到德国物理学家赫兹的实验证实；1895年，意大利电气工程师马可尼据此发明了世界上第一台实用的无线电报系统，人类由此进入无线电通讯时代。
　　“没有牛顿的万有引力定律，就没有今天的载人航天；没有巴斯德发现微生物，就不会有今天的疫苗。”徐旭东说，“基础研究对人类生产、生活所产生的巨大影响，远远超出了人们包括科学家本人的想象。”
　　“基础研究是科技之本，没有好的基础研究，一定不会有杰出的技术创新。”清华大学教授施一公说，无论是美国、英国，还是日本、以色列，世界上所有科技强国的基础研究都非常强；反过来看，也没有哪一个国家基础研究很好、技术创新很差。“对于一个国家的科技事业来说，基础研究相当于地基；如果没有厚实的地基，是盖不出高楼大厦的；即使勉强盖起来了，也一定是海市蜃楼。”
　　基础研究是培养创新人才的捷径
　　如果没有钱学森、赵九章、郭永怀等著名科学家，就不可能有震惊世界的“两弹一星”
　　施一公有中科院院士和美国科学院、美国人文与科学学院外籍院士等三个院士头衔，但他最看重的，还是“清华大学教授”这一个。“我回到清华大学的主要目的，就是从事研究、培养学生。”
　　“说到人才的重要性，‘两弹一星’是最好的例子。”施一公说，如果当初没有钱学森、赵九章、郭永怀、邓稼先、周光召等著名科学家回国效力，就不可能有我们今天仍然引以为豪的“两弹一星”。“在‘两弹一星’元勋中，大部分科学家在国外留学时都是从事基础研究的。回国后他们服从国家需求，转入应用研究和技术开发。他们研制‘两弹一星’所凭借的，正是在国外跟从导师做研究时所接受的严格的科学训练、扎实的理论功底。”
　　施一公认为，基础研究是培养创新人才最好的方式。
　　不搞基础研究的教授不是照样能培养出创新人才吗？
　　“当然可以，但层次可能很不一样。”施一公说，从事基础研究需要接触最前沿的科学进展、运用最新的科学仪器和科研方法，在这个过程中培养出的学生创新能力，与只接受旧知识、旧方法的学生肯定是有很大差别的。“基础研究最能培养年轻人的逻辑思维、创新思维，激发他们的创造潜力。”
　　“基础研究的第二个直接产出就是人才。”徐旭东说，学生们在基础研究中接触了前沿的科学知识，掌握了先进的实验方法和实验技能，独立工作后根据各自的兴趣、特长，既可以继续从事基础研究，也可以转入下游的应用研究和技术成果转化。“如果没有基础研究培养出的各类创新人才，创新驱动就很难实现。”
　　基础研究是孕育科学精神的摇篮
　　如果多数民众具备理性、求真、独立思考的科学精神，可能就不会有“大师”闹剧和PX恐慌
　　在科学家看来，基础研究不仅推动了技术进步、培养了创新人才，还孕育了不容忽视的科学精神。
　　“基础研究特别是实验科学，讲究的是证据和逻辑，靠的是独立思考，而这些都是科学精神的内核。”北京生命科学研究所所长、美国科学院院士王晓东认为，科学精神不仅对科学研究至关重要，也是现代公民成熟的重要标志。“是否具备科学精神，不仅关乎科学自身，还关乎一个国家的健康发展。”
　　“求真、理性、独立思考的科学精神是培养杰出科学家和产生重大科学发现的土壤，一个国家如果缺乏这种精神，就很难成为科学发现和科学思想的发源地。”徐旭东说，“当科学精神渗入民众的思想、内化成他们的行为，所带给整个国家的滋养将远远超出科学领域。”
　　近年来频繁上演的张悟本、李一、王林等“大师”闹剧，以及沸沸扬扬的PX困局和转基因口水战，让很多外国友人大跌眼镜。王晓东和徐旭东认为，如果多数公众具备理性、求真、独立思考的科学精神，可能就不会发生这些现象。“你不懂不要紧，可以去查寻、求证。什么事情都可以讨论，但要摆事实、讲道理，不能像小孩子吵架，不顾事实、不讲道理。”王晓东说。
　　“令人担心的不仅是科学精神缺乏，还有科学信仰危机。”徐旭东说，在许多事关科学的事件中，许多人不相信科学家的解释，却对非专业人士的话信奉有加。“一个国家基础研究很弱、缺少科学大家，怎能让民众建立对科学的信仰？如果我国的基础研究非常强，科学家像明星大腕那样受人推崇，情形会完全不一样。”
　　在乘凉的同时也要种树
　　如果中国在科学上做不出像样的贡献，教科书中的定理、定律都是外国人发现的，怎么让别人尊重你？
　　“评判基础研究的价值，必须要有整体观、大局观，不能只用实用主义和功利主义的尺子。”王晓东说，“科学史上的每一次重大发现，都极大地拓宽了人类视野，改变了人类对自然界及人类自身的认识。它不仅极大推动了科学自身的发展和技术的巨大进步，也对文学、艺术、哲学等产生了深远的影响。”
　　回顾科学发展史，这样的例子不胜枚举：哥白尼的日心说推翻了“地球是宇宙中心”的错误认识，达尔文的进化论推翻了“神创论”和物种不变说，门捷列夫的化学元素周期律使人类对物质世界有了更深层的认识，细胞学说的建立不仅推动了生物学的发展，也为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。
　　“基础研究所获得的重大突破和重大发现，不仅可以直接拉动本国的技术研发，也让一个国家为人类文明做出了积极贡献；不仅极大提高了本国国民的民族自豪感，也会显著提升这个国家在国际大家庭中的地位和影响。”徐旭东说，“一个国家、一个民族要想真正赢得世界的尊重，必须对人类文明做出应有的贡献。如果教科书中的定理、定律都是外国人发现的，怎么让人家尊敬你？”
　　“搞基础研究要有前人栽树、后人乘凉的长远眼光，也应该有‘自己栽树、别人乘凉’的广阔胸襟，不能只管乘凉、不愿栽树。现在中国已成为世界第二大经济体，是该在基础研究中为人类文明做出贡献的时候了。”王晓东说。
　　《 人民日报 》（ 日 20 版）
(责编：马丽、赵竹青)
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