新的电气照明系统的诞生

不管你做什么，要么就做出辉煌的成就，要么就辉煌地失败。必须敢干，才有进展。我们的电灯系统并不是空想，也不是莽撞。 ——托马斯·阿尔瓦·爱迪生为了使电灯投入使用，爱迪生必须研制出一个发电系统，这个系统能够按照需要和各电灯开和关时的不同用电量来供电。要做到这点，就需要有较之电灯本身的发明更加惊人的智力，这项发明乃是更大的功绩。爱迪生建立了第一个直流发电站，并研制了主要设备——发电机，研制了稳压器、开关、接线盒、绝缘带和保险丝等一系列配件，保证了电灯的设备能够配套使用。 潜心改造发电系统 爱迪生的工作不以发明白炽灯为终点，而把这点当作整个新组织中的一个发轫。这个组织是十分复杂的。他的备忘录中写着：设想一个普遍而根本上能准确的分布电流的方法，在科学的意义上要满意的，在效率上经济上要达到实用商品化。这是一个宏大的计划，和以“瓦斯”供给灯光一样，要设一种导电体网形的组织，一切互相联络，这样就可在任何指定的都市区域内，多方用电气供给灯光，那么任何部分扰动后所生的阻碍就可以减少了。设计一种电灯，能与瓦斯灯所发的光一样，因为习惯上已把瓦斯灯头的光作为合用的标准。这灯一定要有一种只需小量铜导电体环绕的性质。每一盏灯一定要对别的灯独立。一切灯光的产生和使用都要十分的经济，俾在商业上能与瓦斯竞争，这灯一定要耐用，公众使用起来要容易，要安全，白热的程度和烛光能够耐久不变。设一种方法要使每个用户的电量能够与瓦斯一样可以算出。这样一来，便可以在用户的屋里装一个电表，廉价地和可靠地来计算电量。设计一种导电体的网或组织，要在地下和天空中都可以安置，并随地可以系带使电线能由街上的总导电体引入每间建筑物里去。如在大都市里，这些通衢地下的干线所在之处，一定要有保护导线管来保护铜导电体，这些管遇必需时，也要装置扎带的。这导线体和导线管又一定要装配容人洞，接线盒，连接法，和许多各种附属品，使保险盒完全普遍的电气传布。设计一种方法，使在一个电气传布的广区内的各处，须常常维持着一种实际的平衡的电流压力，所有一切灯盖无论总发电处相离远近，都可在任何时间供给同等的光量，并与所置烛光的数量多少无关；而且遇电流突起和强烈的起落而生的骤然的力量，使电灯能够抵拒破裂。同时又需一种方法，要使光区中各处所发生电流的“电流压力”须有规则，并附以几种机械指示出区内各处的压力是怎样。计划功效很高的发电机，现在还没有的，能够经济地把高速率机器的汽力变为电力；而且设法使他们和外面消耗的电路能联接和拆离，又要使他们的负载平衡，并按总站起落的需要而更正所用发电机的数量。并且安置有蒸汽机、电气机和其他辅助机件的完备电站，可以不绝地运用并保证其功效。发明安全的机件，使电流在任何导电体上不致有电量超过的弊端而发生火灾及其他意外；并且发明停止及进行电流的电钥、电擎、套座及其他器具；并设法创立内部电路使电流通入建筑物里的灯架及套座。设计一种商业上效率甚高的电动机，借助总站发生的电流和由都市街道上所装置的总导电体网络所分布出来的电流，用以启动起重机、印刷机、车床、风扇、风箱等等。从爱迪生的计划来看，这是一个崭新的、复杂的系统。爱迪生的电灯设想的中心，一直是如何从总的发电装置向广大地区输送电力。为实现他的理想，他视发电机的改革为最紧迫的事情。当1878年底，爱迪生第一次制成白炽灯时，他曾表示“现在我有了发电的机器，就可以尽情地试验。我有如此之多的试验设备，这就使我具备了击败他人的基础”。此话如果在电灯制造方面是事实，那么在发电和输电系统的制造方面就更千真万确。当时，电灯最基本的发电机只有不完善的磁石式发电机，换能效率最高的电机，也只能利用输入能量的40%。于是爱迪生心想：功能不好，一定是什么地方有缺陷，只要检查一下发电机，一定能够加以改良，而造成一种功能非常好的发电机。爱迪生充满着强烈的决心和自信。1879年夏天，他开始改进发电机。首先，为了获得强大的磁力，他开始研究发电机的构造和关于缠绕电圈的方法。他调查了电流的大小和磁力的强度后发现，即使加入超出某一程度的电流，磁力也只能达到某一限度，并不会再增加，这种现象被称为饱和。发现了这种现象后，就可对电流加以控制而使之不流到外面去。爱迪生也发现云母是一种非常优秀的绝缘体。爱迪生就这样详细调查了发电机的每个部分，并且作各种研究和实验，结果发明了比原来功能更大的发电机。克鲁西造成第一具爱迪生式实用机，经试用效果良好。 1880年，爱迪生于门罗公园准备试验样机，10具为一组，各有8马力。由低速汽机及繁复杆轴引动，虚耗太大。于是，他又决定并10小机为一大机，改低速汽机为高速式，易杆轴间隔为直接联结法。第二年年初即告成功。这就是被称为“长腰玛丽·安”的当时最大的发电机(重1100磅)。第一次试车之后，爱迪生亲自宣布，该机的发电率为90%。许多专家都对此表示怀疑。事实上，该机的电能转换率为82%，即便如此，这也够得上是惊人的成就了，因为它意味着爱迪生现在将发电机效率提高了一倍以上，并且这种发电方式一直沿用至今。 “世纪的魔术师，又有了新发明。这种发明，就是能产生很大电源的优良机器。”人们对于爱迪生所发明的新式发电机的评论消息，迅速传开了。有些学者听到这种传言，大骂“爱迪生是个骗子，他绝对不能由能源不灭的法则中，制造出出量大于入量的机器。” 的确，制造出出量大于入量的机器是不可能的，即使是新式发电机，也不会有这种现象。那是人们错误的观念。其实爱迪生对于新式发电机，从来就没有说过那些话。只是因为爱迪生常被人视为“魔术师”，所以有人就在传闻里添油加醋，以致发生这种无中生有的事情。现在，爱迪生把注意力集中在电流的分布上，他竭力设法把已经发现的几个缺点改正过来。其中有一个缺点便是在离发电机最远端的灯光因为电压的“降落”而暗淡不明。由于电线的阻力，在最远处的灯的烛光只抵上发电机附近灯光的2/3。另外一个问题是，铜的消耗量太大。从总线上分出的电线像树枝一样分布到遥远的地方去，这种分布方法造成了电的浪费，妨碍了电灯的广大应用。爱迪生经过多次试验后，想出了一种新的分布方法，即把电线装攀在街道的两旁，一端和接线匣相连接，爱迪生称它为“总线”。用户和路灯的支线便可以从这些电线上接出来，不必直接和中央电厂连接。这样在中央电厂和总线之间可以用相对很细的“馈电”线联接。这种布局的结果颇为惊人。经过计算，使用这种馈电系统比树枝式的旧式分布法节约7/8的铜，同时电线中的电压降落和耗损也可以减少很多。这方法只有馈电线上有电位降落，但这是不会影响电灯的亮度的。输送电流至总线上的电位相当于电灯的平均电压，爱迪生采用的是110伏。爱迪生打算在纽约安装他的电灯系统。但是那些银行家们对此还是犹豫不决，因为这需要很大的投资。从保险考虑，他们要爱迪生先在门罗公园装置一个完全的小型电灯系统，如果成功，而且价格要比用煤气灯低廉的话，那他们才肯投资。爱迪生派人到城中去调查，了解哪些户愿意改用电灯，全城工厂的机器的马力数又有多少。他们在地图上标明了每一架起重机、汽锅和火墙等机器的所在地。爱迪生对助手们提供的地图和数据一一作了研究。为了计算每家每户以至整个区域的煤气消耗量，爱迪生又雇了一个人，叫他整日的在街上数着每小时中点燃的煤气灯的盏数，一直到午夜才停止。同时，门罗公园的工人们已开始挖掘地沟，准备试验电线的新的布置方法。他们把供电线放在挖有槽纹的木条中，一同埋于地下。当电流通过时，发生了严重的“漏电”现象，整个东西只好重新发掘出来。爱迪生把豪厄尔(Wilson How#ell )叫了来，对他说道：“把槽盖揭开了，用煤焦油倒在电线四周试试看。”可是仍然漏电。“只用一根单独的总线试一下。”他又下了第二个命令。后来又用粘性的石粉试验，结果也失败了。爱迪生觉得这样胡乱的瞎试是不会成功的，他就叫豪厄尔在书籍中去找绝缘的方法，限他在两个星期中把研究的结果报告他。豪厄尔查遍了所有关于绝缘材料的文献。然后，就将每种可能适用的材料投入试验。最后证明，最佳材料是在氧化亚麻子油中掺入石蜡再加进少许蜂蜡，放入沥青中煮沸所得的胶液。用这种胶液作保护层绝缘效果最好。经过试验，电线果真不漏电了。早期用电的计量方法存在问题，直至1880年秋，爱迪生还在探索着解决这一问题的途径。向来对于弧光灯计算电费，只认作每灯每夜燃若干光时，共经若干夜，而定其值。遇未燃时间，照除。按月向用户征收。他手下的人员虽然被分成许多工作队，但能向爱迪生提出新鲜设想的却寥寥无几。爱迪生经过多次试验，终于解决了电的计量问题。他使用了电镀原理，即根据通电量的不同，就有不同量的金属从阳极流向阴极的原理。通入顾客房间的电流有极小的一部分被引出一对电池，每只电池都有两块浸在硫酸锌溶液里的锌板。两块电池的锌板成串联相接，造成相互制约。用户使用的电流量，与从阳极锌板流向阴极锌板的金属重量成正比。这样，只须称一称金属的重量，就可以得出用电量的度数。 12月初的某一天傍晚，门罗公园的电灯突然慢慢地暗下去了，爱迪生的电灯系统这时忽然损坏了。过了一些时候，爱迪生手下的人员查明了原因，发现水池中的水干竭了，汽锅因此走得太慢，蒸汽也便发不出了。于是他们把爱迪生找了来。爱迪生叫克鲁西赶快乘电气火车到古利矿去，赶快装起一个抽水站来。他又叫休斯火速地赶到纽约去采办水管，在那“抽水村”和机器厂间装设起一个半里长的水管线来。不久电光又重新明亮地照耀了。另外的困难又出现了。溅在地板上的水银由于蒸发作用变成蒸气混入空气中，有的工人吸入这蒸气后，牙龈都变得十分软弱，说话时也会摇动作声。爱迪生吸取法国制镜厂的经验，要工人们应用碘化物，克服了这种困难。在地下建供电网，当然有可能出现危险和灾难，为此他们受到了煤气公司的攻击，所以必须做好宣传工作。爱迪生邀请纽约市的参议员到门罗公司来参观，为他们作白炽灯的表演。那批市参议员到达门罗公园时，天色已经很暗了，火车站和通实验室的街上都点着明亮的电灯。他们和爱迪生等见面后，便分为若干小组，分别由人领了去参观。在办公室，爱迪生把纽约下部的地图和他根据调查结果而计划的中央电厂和地下电线的位置图样给大家观看。在全屋的各室中，各有人负责讲解：克鲁西在机器厂中，维尔在发电机旁，劳孙在矿石试验室中，杰尔在机器室里。观察完毕后，大家都聚集在实验室的前面，观看那一列列的街灯和那点着灯光的屋子。他们注视着时，爱迪生慢慢地把灯光熄灭，随后又把它转回原来亮度，那些知名人士见了都称奇不止。贝格仑(Ernest Berggren )曾说道：“那时地上积了很多的雪，当电灯点亮时，那种奇丽的情景是叫人难以忘怀的。” 电灯表演完毕后，爱迪生又在楼上作了一个真笔电报机的表演。当时只有一盏灯照着。大家都围集于那屋角时，爱迪生突然命令道：“把电灯全开起来！” 一阵耀目的亮光发了出来，在室中的另一端立刻显现出许多长桌，上面摆放着特地从代尔魔尼克饭店办来的晚餐。参议员们对于爱迪生的工作称赞不已。爱迪生的专利律师维尔布起立，再三地为爱迪生的电灯系统鼓吹。《纽约先驱报》称爱迪生的这次表演“是一次不容否定的成功，尤其是在他的客人痛饮香槟方面”。尽管纽约市长曾试图投否决票，但爱迪生还是得到了在纽约市街道下铺设电线的权利。 纽约第5号大街 1881年2月，爱迪生将总部迁到了纽约第5号大街。在第5号大街上65号有一幢4层楼房。这是一幢壮丽的古旧大厦，外面用棕色石块砌成。爱迪生电灯公司把这房子用来作为在纽约开展业务的总部。一天下午，爱迪生和克拉克踏进纽约第5号大街65号楼房。克拉克写道： “他和我一直奔上楼去，他一边对我说道：‘我们已经决定派你做这公司的总工程师了。这是你的办公室，家具今天下午就要送来的。你的寝室在楼上，家具也给你办好了，过一会儿就送来。我希望你以后能够全天在这里工作。’” 这样多的好消息一时把克拉克的头脑弄得昏乱起来。而当他听得他的薪金将非常大时，他的头脑更加昏乱了。爱迪生将总部迁到纽约5号大街以后，继续做研究电表的工作。杰尔在他2月24日的日记中曾这样写着：“今天做了一天的电表工作。到晚上我们把公园点亮了。爱迪生也在，后来我们又开动那架大发电机，速率为每分钟535转，电压100伏。我们把所有的灯全点亮了，工作很顺利，爱迪生也很高兴。晚上12时停止工作，我们下楼去喝了一些酒，庆祝发电机的成功。到上床睡觉已经2点了。” 解除了无数的麻烦和困难之后，这架巨大的发电机现在装置完成了，它的庞大的外观就是爱迪生的工人们也望而生畏。电机师们从来没有见过这样巨大的机器。全机共重8吨。克拉克曾说道：“我记得很清楚，那天晚上，爱迪生、克鲁西和苏格兰工程师荷德(Jack h ood )和实验室中的一群助手们孩子们都在场，此外又有著名的蒸汽机发明家波特和我。那时波特站在节流器旁边。我执着速度指示器，爱迪生拿着时针，计算着那发电机的速率。 “我们逐渐地把蒸汽机开快起来，电枢也逐渐地加快着，最后，那节速器也转到了最高点，蒸汽机上一切转动着的机件都好像苍蝇翼子似的模糊而有些透明了。发出的声响一直传播到邻近的一家铁铲厂的锻铁场上，这种声音是非常可怕的。 “‘好！’爱迪生大声的喊了出来，我于是把速度指示器插了上去。‘好！’他又叫了一声，指示机也就拔了出来，速度每分钟750转。这时大家都逃出了蒸汽间，蹲在窗口外往里面探望着。” 爱迪生曾说道：“我们在节流器上绕了一根链条，穿过窗口接到一个木棚中去。我们的机器厂是建立在新泽西的小丘上的，当蒸汽机的速率开到每分钟300转以上时，整个小山都震动起来了。 “我们关停了蒸汽机，重新调整了一下，在经过许多的困难后，我们终于把它开到每分钟700转。但是你必须看着它转动，为什么呢？因为那根连接杆不时会跳上来，她想把整个小山都举起来呢！后来我们把速度降至350转，才把它驯服了，这个速度也便是我所需要的。” 爱迪生对于这方面的工作比以前更加热心了，他计划再造一架更大的机器，这也许可以把第一架上的缺点完全纠正过来。早在1880年夏，爱迪生就意识到白炽灯的研究无论还有什么困难，已经离成功不远了。他不仅预见了前景的发展方式，而且也预见了它的规模，以及将给自己的机构带来的一系列的变化。这样，他决定把爱德华特·约翰逊从伦敦调回。约翰逊回到美国，向爱迪生推荐了一位才华出众的英国青年，这就是古劳德上校的秘书塞缪尔·英索尔。两年以前英索尔在《斯克利伯纳月刊》上读到《与爱迪生共同度过的一个夜晚》的文章之后，一夜之间就成了爱迪生的崇拜者。英索尔在1881年的一个黄昏抵达纽约。他上岸后，在爱迪生实验室里，他们互相打量了许久，英索尔真想失望地说：“上帝呀，他如此年青！”这与他心目中的偶像相差甚远。其时，爱迪生想说的也是这样一句失望的话，因为英索尔当时21岁，但看上去只有十六七岁，与爱迪生在休伦港卖报时差不了多少。庆幸的是，他们还是决定互相接纳对方。由于爱迪生的秘书在1881年1月辞职，英索尔被推荐做爱迪生的秘书工作。在1881年2月以前，很长一段时间，爱迪生不止发了一笔财，但从此以后的12年间，由于他的电力事业的成功需要越来越复杂的金融管理，他本来会陷入困境，可是因为爱迪生幸运地获得了一位在这方面具有丰富知识的人而得以幸免。爱迪生向英索尔灌输自己的经营哲学和取得成功的条件。“不管你做什么，要么就做出辉煌的成就，要么就辉煌地失败。必须敢干，才有进展。”根据规定，只有符合纽约市煤气公司管理法的公司才能从事照明事业。1880年12月17日，爱迪生成立了纽约爱迪生电力照明公司。当时，准备在纽约市建立电灯系统的还有布鲁什公司、马克沁公司、雅布罗克考夫公司、索耶公司和格莱姆公司。因此，成功的条件不仅取决于灯泡本身的性能，还取决于照明系统的辅助设备。爱迪生在与英索尔会面的一个小时之内就对这位青年讲清了这一点。英索尔说： “刚刚吃过晚饭，我们就坐下来。他解释说，他必须创建三、四个制造公司，来生产发电机、电灯、地下电缆，这些东西都是在纽约建立第一个电灯照明区所必备的。他从口袋里掏出一个钱包，告诉我他在德莱克塞尔——摩根公司存有7．8万美元，问我何处可以找齐不足的数目。” 英索尔对爱迪生的财政事物早有全面深入的了解，因此毫不迟疑地作出了回答。现金很快到手，制造辅助设备的公司也随之成立，爱迪生决定先在纽约地区实现他的计划。供电目标主要是银行，也包括商行和私人住宅，还有那些不仅需要电力照明，也需要电力充当能源的工厂。英索尔帮助爱迪生弄到了建立中心发电站的资金和特许权以后，接着又同爱迪生一起找到了一块宽50英尺、长100英尺的地皮，打算在上面建造一个发电站，向一个面积半平方英里的地区供电。中心发电站地址被确定在珍珠街255—75号。珍珠街附近地区包括华尔街金融区的很大一部分，爱迪生之所以把厂址选在珍珠街，是因为在他看来，只要电灯在这里取得成功，就可立刻把华尔街的那些人争取过来。而有了这些人的支持，电灯照明就能普及全国。为了避免城市官员和提供资金的银行家们的反对，爱迪生决定不采用架空电线的办法，而不惜多花钱把电线埋在地下。为了做到这一点，他发明了新的管道系统，并建立了关于绝缘的新标准，这些标准后来被收进了纽约最早的关于电力的法律条文之中。如果爱迪生碰到了一个意想不到的问题，他总是把它变作发表另一次兴高采烈的谈话机会。“我在报纸上一再作出过保证，纽约的中心大电站将于某年某月某日动工兴建。所以要作出这些保证，主要是为了不断鼓起我的股东们的勇气，因为他们自然都希望逾越常情，快些发财。”建珍珠街电站大约用去了60万美元。“这是我所经手的最大的、责任最重的一件事，”爱迪生回忆说。“这在世界上是没有先例的……。我们的全部器械、设备和部件，都是自己设计、自己制造的。我们的工作人员全都是新手，没有建设中心电站的经验。把一股强大的电流输入地下的导线，可能会发生什么情况，谁都无法预言……。那时候，煤气公司是我们的死敌，它们密切地注视着我们的每一个行动，准备在我们出现哪怕是最小的失误时向我们扑来。” 在中心发电站的准备工作进行之中，爱迪生已在国外取得了名气。 1881年，法国巴黎举办世界博览会，届时世界各地的人都前来参观。爱迪生为了要在这次博览会上展览，特地制造一具重27吨，可以供1200只电灯照明的发电设备。这是当时世界上最大的发电机。6月25日，先在戈克街工厂试演。到第二天早晨5点，发电机曲轴忽然折断。爱迪生与助手们又装上了一根新曲轴，还算顺利，离开船4个小时时，试验结束。爱迪生回忆说：“此刻每个人干什么已预先做了规定，有60个人爬到电机顶，每人手里都有一份写好的任务。他们迅速地把电机拆开，装上载重车，前面用火警开路，拼命地打马向码头进发。码头上安排了50个人协助搬运工装船。就这样我们提前1个小时完成了计划。” 发电机陈列于会场中，公开表演，大受外国电学家赞美，争相研究其构造。一个德国专家报道说，这个系统“设想得极妙，连最后的细节都考虑了进去，它的设计很全面，就像在各种城市经过了几十年的试用一样。插座、开关、保险丝、灯座以及任何其他附件，应有尽有”。当时到会的有一个德国人拉特诺(Emil Rathenau )，他当场就代表他的政府把那些爱迪生的发明专利买下了。不久就组织一个德国爱迪生——应用电器公司。爱迪生在巴黎展览会获得成功后，法国也出现了一家安装爱迪生电灯系统的公司，不久又在英国、意大利、荷兰和比利时出现了类似的公司。纽约城里街道中铺设电线的工作是从1881年夏季开始的。工人们在街道上来往着，击碎着铺料，掘着地沟，准备铺下电线去；有的工人在房屋中，大厦里接着电线。由于缺少熟练工人，他们便在戈克街的工厂里训练一班学生。后来又在第5街的屋子里开设了一个训练班。在训练班里，杰尔充当讲师，总工程师克拉克是技术讲师。这时约翰逊已从英国回来，也帮助他讲解。课本是由爱迪生自己编著由电灯公司印刷的。书中许多小型的草图解释着发电机应该怎样联接，屋中的电线应该如何和地下总线接通，熔线又应该装在什么地方等等。新的电灯厂的装置工作完工后，他们便请康倍尔(HenryCampbell )到纽约来重新翻造珍珠街上的那所旧屋。这时许多工程师们都已经明白一个中央电厂是应该怎样布置的。一切的细目都计算过了，发电机和别的机件都已在图画板上开始绘样了。早在7月中爱迪生就预计他将在秋季中大规模的在那地方装设电灯。但是，由于铸铁厂迟迟的不把线管交来，他的计划被弄乱了。等到他能够开始工作时已经在10月以后了，他和工人们日夜地加紧工作。克鲁西白天在线管厂里督工，晚上又得指挥工人铺设电线，有时爱迪生自己也来帮他指挥。他们从配克泊船处开始，把线管一直接至渡头街，中间经过斯普鲁士，沿着威廉姆到比克曼，铺线速率每天1000尺，晚上工人们在白炽灯光下继续工作。线管是沿着阶石平行铺设的。英索尔的工作是，每天晚上用电流计测量电线的绝缘程度。爱迪生整日地和工人们在第一区的地沟下工作。实在困倦了，他就把他的外衣披在那又硬又冷的铁管上充着枕头，忙里偷闲的睡上一二个钟头。在这个低陷的地室中，空气腐烂而且混浊，以前曾有两个德国工人患喉痛死在这里；但是这不能影响爱迪生的那种顽强的气质。纽约的居民对于铺线工作的进展感到很大的兴趣。从威廉姆街、那守街，远至华尔、比克曼、富尔顿和安恩等街道上线管都已铺好了。这时冬季已来临，铺线工作只好暂时的停顿下来，于是舆论方面又再度的起来狺狺作声了。爱迪生说道：“我们的工作是包给人家做的。14里长的总线现在已经完成了1/3，余下的工程，因为冬季土地冰冻，只得到春天时再继续。” 后来他又说道：“我时常对报馆记者宣称我将在某一时期中正式在纽约设立巨大的中央电厂，这些诺言都只是为了想保持我的董事们的勇气。他们当然是想立刻就赚钱的，可是事实上工作的进行也是有它一定的限度的。” “一生中最伟大的冒险” 为了实现建立第一个中央发电厂的理想，爱迪生根据自己的“馈线接总线”原理在纽约下部的一平方公里的地区中把电线铺设起来。为了避免漏电和发生火灾，又设计了一种安全装置，《自然》杂志称它是“一种别具匠心的设计”。工人们在商店住宅中忙碌地接着电线，把许多玻璃灯泡装在屋中的煤气灯架上，并在每家屋子里安装了电表。所有这些东西不要用户们花一分钱，就是连电表的保证金也不必缴付。他们只希望在证实这电灯系统可以应用而且费用比煤气灯的价格低廉时才受酬报。除了这些设备以外，还得在中央发电厂里装设6架“大象”发电机，那时已经有许多意料不及的问题发生了。他这孤注一掷的消息不仅传遍了全国，全世界的人们都被他的大胆举动所震惊了。大家都以为这是工业界上一个空前的大错。意外的事端，如电线的短路，发电机转动的不平衡，和竞争者们的鲁莽行动等等，都是很可能发生的。然而爱迪生却始终保持着他那崇高的信心，这不能不叫人惊奇。爱迪生自称这次的举动是他一生中的一个“最大的冒险”。他说道：“这好像在一个没有测量过的海洋中航行一样，完全没有前例可以援引。我觉得自己担负了一个极大的责任，因为把一种强大的电力发放到纽约下部的那些街道和房屋的地底下去时，可能有不可知的事情发生的。” 1882年9月初，一切就绪。3日是星期日，爱迪生在珍珠街的电厂里查验着各种小节，准备正式开幕。他一直留在厂中，到4日下午3时，约翰逊、英索尔、伯格曼、克拉克、克鲁西都来了，于是他又赶到半里外的德勒克塞尔摩根公司，在爱迪生电力工程的主要支持者摩根面前，把电灯开亮起来。在正式开幕时，电机室中集了10多个人。董事会一名成员打趣说：“机器开了给你100块。”“行。”爱迪生答道。电厂的工程师里勃(John w ．Lieb )颠起了脚尖把总开关拉上，电流就流入地下的电线了。纽约下部1/3的地方的电灯开始在发光了。随着珍珠街发电机的不断供电，电灯越来越亮，附近办公室的白炽灯也大放光彩。就这样，一个新的时代开始了。这个重要的事件的记载马上在报纸上出现了。《泰晤士报》上曾这样报道说： “试验是在下午5时开始的，那时天色还很亮，灯光看来很是暗淡。7时许，天渐渐黑暗下来，而那些电灯也就在这时显示出它的光亮和稳定来了。当时编辑室中有20盏，统计室中25盏，都照耀得和白天一般。这种电灯没有一些不快意的摇曳的闪光。在这种灯光下面可以坐着写上几个钟点而不觉得上面的亮光是人造的。光线非常柔和，很适宜我们的眼睛，而且又没有煤气灯那么多的令人头痛的热量。昨天晚上，这种电灯已作了一个彻底的试验。他们经过了好多年的夜间工作，眼睛已经饱受了亮光的折磨，而也因此他们都知道究竟怎样的一种灯光才是很适当的。结果在和煤气灯的比较之下，大家都异口同声地称赞爱迪生的电灯的成绩。煤气灯中时常被昏浊的灯罩弄得暗淡不堪的摇曳的灯光现在被另一种稳定，明亮而又柔和的新光所取代了。这种灯光如果在屋内点着，在窗外看来很是稳定而丝毫不摇动……。在以前曾经有很多人说过在屋内点用这种灯光是不可能的，但结果却恰巧相反。爱迪生的诺言证实了，而他的电灯也终于成功了。” 次日，《纽约时报》报道说： “直到大约7点钟，天色变暗之后，电灯才真正显示出它的威力——既明亮又稳定。编辑室里的27盏电灯和会计室的25盏电灯虽使这里光明如昼，但却并不刺眼。在这种灯下，坐上几个小时也感觉不出它是人造光——它的光线柔和、舒适，既无跳跃的火花，又没有令人头痛的热浪。在电灯下工作似乎像白天一样。” 在电灯问世的第一天下午，只有几个小小的故障。一处的保险丝断了。爱迪生亲自调查。他钻进一个地沟口，一位记者在那里发现了他，只见他蓬头垢面，外衣也脱去了。白色的礼帽上沾满了油泥。他向来访记者说道：“在今天下午我开动那机器时心中并不是完全没有恐惧的，我猜想一定会有一些新的现象发生，也许会影响电灯的工作；但是结果却完全成功了。我们现在只动用一架机器，它能够供给800盏电灯的亮光。我们有6架发动机，在今年年底前就都能陆续的工作了。 “我们现在的电灯求过于供，由于人手的缺少，不能大量的铺设电线。因此我们不得不训练出一批工作人员来。现在这里只有一个熟练的工程师。有一天，一个来自戈克街工厂的工人无意中把一个油罐放在两根电线中间，一秒钟后那油罐突然熔化去了，里面的油也立刻溶了出来，把他吓得跳了起来。另外有一个工人在富尔顿街工作时，突然他的一只旋凿烧了起来。他惊惶得手足无措，急忙地赶到电厂来询问这究竟是什么一回事。” 爱迪生把许多装有电灯的箱子指给别人看。在每只箱子上都装有3盏电灯，两边是红的，中间的一盏是蓝的。在每只箱子上另又附了几只铃，铃响时，蓝灯或是红灯也同时亮了。在红蓝灯都不亮时，总线上的电压相当于16支烛光。当左边的红灯亮时，电压就超过此数。蓝灯亮时，电压相当于15支烛光。而在右边的红灯亮时，就说明电压抵不到15支烛光了。旁边的一只凳上坐着一个年青的工人，手攀着一个转盘。铃声响了而红蓝灯点亮时，他就调整转盘一直等铃声停止灯光熄灭了才止。珍珠街电站供电的第二天，爱迪生访问用户，探询电灯系统的效果如何。其中一位顾客叫科尔布，爱迪生问他是否喜欢电灯。他回答说，这种新灯什么都好，就是不能点雪茄。爱迪生什么也没说，3天后，他又来到这位用户家里，送给他一只电动打火机。珍珠街发电厂运转几天后，爱迪生又取得了另一项记录。这就是第一座水电厂。它用福克斯河水为动力，推动安装在威斯康星州阿普尔顿的发电机，供给附近200至300只电灯用电。但人们长期以来认为，它是在珍珠街电厂运转之前，而不是在其后建成的，它是胡佛水坝、大古力水坝、邦维尔水坝等将为美国提供数百万千瓦电力的巨型电站的前身。珍珠街电站的建成，使得那些曾经批评过爱迪生的人最后终于沉默下来。不过，电力生产依然处在原始状态，常常发生预想不到的事故。为了应付紧急情况，有时要使些简陋但尚且可行的手段。在公众之中，还存在着某种对电的畏惧心理。约翰逊在伦敦曾把两架“大象”发电机并联起来，结果很是成功。爱迪生相信他在纽约也能做到这一点。但是，他在安装发电机的初期试验中，发生了连爱迪生本人也不曾料到的事。爱迪生回忆说： “一台发动机开动以后，我又发动起另一台，把它们并联起来。这下发生了自亚当出世以来最滑稽的场面。头一台发动机突然停下，后一台则达到每分钟上千转的速度；接着，它们就调换过来，头一台猛然起动，后一台又停了下来。问题出在调速器上。当故障发生时，站在机器旁的人们撒腿就跑，我猜其中有几个人至少一口气跑了一、两个街区。我抓住一台机器的制动器，另外一个唯一保持镇静的人——E．H．约翰逊——抓住了另一台机器的手闸，我们把机器关闭了。” 有一个工人说道：“我们不知道究竟会有什么事情发生了，那两只‘大象’怒咆着，从重浊的轧轧声一变而为可怕的尖叫声，室中全充满了火花和各种颜色的火焰。这简直好像一个魔窟的大门突然地洞开了。” 爱迪生凭经验断定，事故发生的原因是，一台机器的调速器受制于另一台机器的调速器。于是，他召集车间的工人，吩咐他们赶制一种轴，以迅速消除故障。后来试验没有成功，他决定亲自动手。 “最后我到戈克街厂里找得了一根轴杆和一个大小适合的套管。我尽可能的把轴杆向一方扭转过来，同时把那套管向另一方扭过去，再把它们闩在一起。我这样的把两者以相反的方向扭到它们的弹性限度后，再装固为一，就能把扭力抵销了。” 问题的症结是在于调速器的方式上。那种调速器受了下面铁底座的上下振动，因而影响了它的平衡。现在用了那特制轴杆暂时把缺点纠正了，但新成立的中央电厂是不能用这种权宜的办法的。于是爱迪生把西姆斯请了来。西姆斯式蒸汽机上是利用离心的作用的，所以底座的振动不会有多大的影响。爱迪生要他赶造了一架蒸汽机，送来代替以前的普尔特式的。在这一时期中珍珠街电厂中只得仍用一架发电机来发电了。单独的一架“大象”发电机的发电量只能供1200盏灯点用，因此第一区中的电灯就不能很快的亮起来。舆论界又立刻抓住这个机会，宣传爱迪生又失败了。有一个署名“无名氏”的通讯员写信给一个最大的煤气工业杂志道：“爱迪生正遭遇着一生中最大的挫折，他想用他的地下电线系统点亮2500家用户的白炽灯的企图已经完全失败了。” 这封信还被登在纽约《太阳报》上。爱迪生立即写回信给那位编辑道：“先生，贵报星期六转载《煤气灯杂志》上关于我地下电线系统完全失败而我自己又陷入极度失望的叙述是绝对不确实的。事实上适得其反，我的电气系统现在正每日工作着，这是有目共睹的事。” 珍珠街电站建成后不久，爱迪生收到了31个专利，从来没有人在短时期里收到这样多的专利。一天晚上，爱迪生走进戈克街的试验室中，这时安德留正在工作，他便在他旁边坐下。用铅笔在纸上描绘了一个草图，交给安德留道：“尽快的把它做出来。” 安德留把草图仔细地查看了一下，图中说明要在接线板接出三根平行的电线来，中间接联两列电灯，每盏灯的一端联接至中间的一根电线上，另一端和外边的电线联接。中线联接在两架互相串联的发电机中间的跨接线上。外边的两根电线，一根接在一架发电机的正极上，另一根接在另一架的负极上。安德留看了这图，虽然迷惑不解，但他只得照着去做。安德留把电线都接妥了，电灯也装好，爱迪生和英索尔便开始作这个新的试验。英索尔问道：“爱迪生先生，你想这方法能节省多少铜呢？” “我想大概可以节省2/3吧。”爱迪生微笑着说。电流接通后，爱迪生开始把每列的电灯试验着，一会儿开亮，一会儿关熄，仔细察看几盏还点着的灯的光度的变化。最后他说道：“安德留，拿一根电阻值已经知道的德国银线来，把它插在中间一根线的头上。” 这样，这根德国银线就成为一个粗草的安培计了。他把一列上的一盏灯关熄，同时注意另外电流表上的偏转度。他发现如果在同一列上再关熄一盏灯的时候，电流表上的偏转度就会加上一倍。他在两列上同时各关熄一灯，电流表的指针并没有什么偏转；虽然一列上的灯放在顶部而第一列上的电灯放在底部，但结果毫无影响。后来又发现如果两列上关熄的电灯的盏数相同，中线中就没有电流通过，这时把这线取去也并不妨碍灯光的亮度。后来又把那分路银线改接在外边的电线上，两边都试了一次。他一面把电灯开亮或是关熄，一面测量灯与灯之间的电压。最后他说道：“好了，你把这东西拆去吧。我已经试验好了。” 安德留用心地注意着这整个试验，但他依然莫明其妙，其余的工人们也全然不明了这究竟是什么一回事。一直到爱迪生签署呈请他发明三线系统的专利时，大家才知道他已经发现了一个新的电流分布方法。正和他试验时对英索尔所预言的一样，这方法的确能节省2/3的铜量。到19世纪80年代，爱迪生在电灯的研究和发展工作方面的投资都收到了相当不错的成果。电力通过配电中心和各个发电厂分配供给。1882年底，珍珠街电站有231家客户，灯数达到3400盏。到1883年8月中旬，也就是该电厂运行近一年之际，爱迪生电灯公司报告，珍珠街电厂已有431家客户，电灯总数超过了1万盏。到1884年，纽约珍珠街上第一座配电中心已能把电力供给500户共1．1万盏电灯应用；另外，各发电厂又点亮了5．9万盏电灯。在科学技术的求索方面，“爱迪生也许没有像牛顿或麦克斯韦等人知识渊博，但就纯智力来说，他是绝无仅有的”。 电灯事业的扩展 随着珍珠街电站的建成，许多客户要求建立独立电厂。这些电厂的建立，为爱迪生带来了珍珠街电厂所不能企及的巨额利润。建造独立电厂的单位有：音乐厅、《匹兹堡时报》社、纺织厂、面粉厂、粮食仓库，另外许多轮船也建立了这种电厂。这时，爱迪生已经成为如《纽约时报》所称颂的“普降光明的人”。爱迪生在发明他的三线系统后，决定先在一个小镇进行试验。他选择的地点是马萨诸塞州的布洛克吞。布洛克吞的居民都很愿意资助爱迪生设立一个发电厂，可是他们不愿意在铺设电线的时候挖掘地沟。于是，爱迪生想出了一个妙计。他派了两个工程师乘了一辆无顶的四轮马车，在镇上来往巡查，记着每棵树木的地位，这些树木是预备剪短了好让电线架空而过的。他们又在各处标上“t ”字，表示困难(Tough )，“e ” 字，表示容易(Easy )。因为布洛克吞的居民非常爱护那些成荫的树木，只好同意把电线铺在地下了。7月4日，布洛克吞电厂建成。接着，爱迪生又想找到一个煤气昂贵而燃料却很低廉的地点作试验。他选定了宾夕法尼亚的森柏雷。安德留被派到那里去监督工作，斯普拉格少校负责装配蒸汽机。发电厂预定在7月4日开幕，爱迪生和英索尔将在7月3日晚上到那里去检查，因此安德留和斯普拉格 (Frankj ．Sprague )不得不加紧工作。可是，在试验中有一个工人忘记了在蒸汽机上加润滑油，轴承中的巴脱合金全烧毁了。那天晚上他们连夜加工修理，但另外的病症又接着发现了，又不得不把它改正过来。等到一切都准备就绪，他们想把电灯开起来，可是没有亮光。原来里面没有电流，因为两根馈电线互相交叉在一起了。他们匆忙地把线改接过，于是都城饭店里的电灯明亮地照耀起来。森柏雷的居民对于爱迪生的电灯系统并不完全表示好感。有人恐惧地说，电流会“从电线中漏出来把他们的房子给烧掉的”，而且“这又是有恶鬼在后面煽动呢”。有一次，由于天空中的雷击，使得都城饭店应接室中的电灯线和煤气管之间有火花飞过，于是他们的恐惧更加证实了。安德留马上赶去，发现那饭店主人和客人都站在街道中心，宁愿让倾盆大雨冲在他们的身上，安德留心想，那屋子是被空中的闪电袭击了，要是没有电线保护的话，那它早就起火焚毁了。为了扩大用户，爱迪生宣布，凡是愿意用电灯的人，可以免费使用3个月。爱迪生不久又得到一个大规模试验他三线系统的机会，路易斯维尔城准备建筑南方博览会，要装设5000盏电灯，供100夜之用，他们便和爱迪生订了一个合同。电厂的设计交毕勒斯比(H．w ．Byllesby )和斯蒂林格负责，爱迪生自己也参加筹备工作。他们把电线从发电机接到一个管理者站立的高架平台上。“整个发电部分运用起来很是简便，只要由一个人管理就足够了。从这一点上就可以证明爱迪生所完成的整个系统的设计的精密了。” 爱迪生说道：“我现在已决定在我的电灯系统正式完成后，把它好好地推行起来，否则我就不能把握住这个方法……。我将以一年或是更多的时间来完成那整个系统，把它改进得比任何别的方法更完美些。” 这时旅馆开始使用电灯。第一家使用电灯的旅馆是于1881年建在阿迪龙达克山中的蓝山饭店。这家饭店建在海拔3500英尺处，在1880年至1890年间，它距铁路线有40英里之遥，电机设备不得不用骡子运去。向那里运煤要花不少钱，因此发电站的锅炉只得使用木炭作燃料。电灯的应用也进一步的介绍给剧院经营者们。在芝加哥的哈佛利剧院安装了637盏电灯。大厅中央悬了一个价值500美元的吊灯。大厅、回廊、入口处和舞台上的照明装置，都得使用单独的发电机供电。据《报务员与电力世界》报道：“剧院任何一处的灯光都可以按要求变暗、变亮或关闭。化妆室的灯光是独立的，能像煤气灯一样随意掌握。每只灯的寿命为600个小时，只要不打碎，就可以在剧院里使用三、四个月之久。当然，这种电灯也没有煤气灯那样容易带来火灾的危险。”开始时一些演员担心，在新的照明设备下，他们的化妆会不会失真，但随着在化妆室也安装电灯之后，舞台与化妆间灯光效果的统一使这种担心烟消云散。独立电厂在国外也得到了发展。爱迪生的白炽灯不久就被用在了伦敦、柏林、布拉格的剧院，用在了法国、德国的酿酒厂、造纸厂与纺织厂，用在了全欧洲的工厂之中。墨尔本的下院大厦和布里斯班的政府建筑都安装了爱迪生的电灯。在1882年的水晶宫电力设备展览会上，世界第一个电动广告牌在音乐厅上方拼出了e DISOn 一字。1883年，在柏林卫生器材展览会爱迪生公司展销处，这种广告牌又得到了改进。公司安装了马达，使爱迪生名字的 6个字母依次出现。 1883年夏天，在智利的圣地亚哥，不仅安装了电灯，还引进了其他电力装置。在已经安装了电灯系统的4家旅馆中，另外还安装了电火警系统。据报道，“使用这种装置以后，旅客们不仅可以免于遭难，而且还获得了足够的光线以供在危急中撤离。这种装置耗电少，成本低，使用方便，也不会发生故障。” 关于美国的电灯事业的发展与扩大，爱迪生还有许多天才的设想，这些设想在当时实行起来虽然还存在不少困难，但却具有重大的意义。例如，爱迪生认为，电力可用来充当多种能源，在房间里它可带动小风扇、带动缝纫机、带动碗碟架旋转，亦可抽水、驱动电梯，等等。这些设想涉及家庭的“全电气化”，然而这是30年以后的事。又如，他计划用一台可浸在港湾水中的发电机，由波浪驱动，带动白炽灯忽闪忽灭，作为警标，这就是原子时代不用维修可长期使用的航标灯的19世纪的模型。爱迪生不仅是一位伟大的发明家，还是位出色的宣传家。为了扩展电灯事业，爱迪生通过各种途径进行宣传。首先，他利用展览会的机会进行宣传。例如，在19世纪80年代爱迪生的展览会上，每次都有一名黑人服务员，他的头盔顶端装上一盏电灯，用电线在衣服里接通。他的鞋上有尖，可以刺入展览台的地毯接触电源。这样，他每发出一份宣传材料，头上的灯就奇妙地亮了起来。其次，举行推广电灯的公开表演。有一次，爱迪生用几百人组成方阵，举行“电灯大游行”。几百个年轻人头戴用豆般的灯泡点缀起来的盔形帽，排成4排，行列内侧则有能够移动的蒸汽发动机和“爱迪生式直流发电机”。游行的青年们戴的小豆灯泡，是从袖子下包着铜线的缆绳接到直流发电机上。领头的人骑着马，挥舞尖端带有电灯的警棍，后面则跟着演奏进行曲的乐队。前导的人每次挥舞指挥棒，数百小豆灯泡就会时明时灭，煞是好看。这样的游行博得观众的热烈欢呼，大家喊着：“爱迪生，电灯！” “电灯大游行”的第二天，一位大剧院的经理来找爱迪生。“昨天的游行很惊人，因此一定要麻烦你，我想在舞台上让数十人跳电灯舞，观众必然非常喜欢，因此，一定要借助你的智慧。” “确是很有趣的构想。”爱迪生说道。 1883年，最后的群众性的表扬活动时刻来到了。著名的纽约音乐厅尼布洛公园举办了 “一台大型的模拟芭蕾舞剧”，庆祝爱迪生征服黑暗的胜利。爱迪生接受该剧院舞台监督的职务。纽约市到处贴出爱迪生指挥演出的海报。市民们听到爱迪生的名字就已疯狂，开演当天，想买票进场的人排成长龙。舞蹈的背景是新建的“布鲁克林大桥”的模型，模型用电灯照明，每个芭蕾女郎在跳舞时挥动一根棒，棒端装有一盏爱迪生发明的电灯。在舞剧的最后准备工作中，一个新闻记者看到，那个多才多艺的青年爱迪生在芭蕾女郎的舞衣上安装电线。“他在这些女孩子们当中跑来跑去，给她们把紧身胸衣整理好，以便不妨碍电线，他在每个舞蹈演员的胸口塞进一个电池，好让她们额头上的电灯真的发出光来。”这个节目豪迈地宣布了“在托马斯·爱迪生先生亲自指导下的爱迪生电灯公司的新奇的照明效果”。剧院连日大爆满，演出的节目一再继续。后来，电灯舞成为这家剧院的招牌。第三，利用简报进行宣传。每隔10天，爱迪生电灯公司就发表一份简报。简报内容除了叙述新装置的投产以外，还大力宣传煤气灯的有害因素，歌颂电灯照明的优点。如：宣传煤气灯容易引起爆炸，而电灯则较安全；在剧院里安装了电灯之后，音响效果立刻有所改进。电灯不仅有益于视力，而且有益于听力；电灯可以治疗近视眼，而煤气灯的热气是造成近视眼的原因。的确，爱迪生不是一位科学家。在致力于电灯事业的扩展中，爱迪生像一位把十几个球不断抛向空中的杂技演员一样忙得不可开交。他的事务中包括改进白炽灯；完善爱迪生系统所需的各类辅助装置，特别是发电机的改造；探索海外电灯事业开发的可能；也涉身于爱迪生电灯公司的财政事务，等等。就是在这种情况下，他忽视了后来被认为是19世纪末期的一项最重要的科学发现，即被称为“爱迪生效应”的现象。但后来它却成为对现代无线电技术极其重要的电子管的基础。当爱迪生对白炽灯进行完善化的时候，他发现了在玻璃泡的内壁上有一层薄薄的积炭。这引起了爱迪生的好奇。为了查明灯泡变黑(随之而来的是灯泡中炭丝的烧坏)的原因，爱迪生做了以下实验：在有白炽丝的灯泡内焊了一个与电流计相联的金属薄片。当把薄片与电池的正极接在一起时电流计的指针偏转，这说明灯丝与薄片之间有电流存在。若把薄片与电池的负极连接，则没有电流。这个称之为“爱迪生效应”的现象后来才得到了解释，即炽热的灯丝发射出电子流。电子的发射——热电子发射——引起了学者们的注意，因为可以应用这个特性来制出只允许电流向一个方向流动的器件。但爱迪生当时并不知道这些，他只是把这一事实记在日记里，又在论文中进行了描述，最后于1883年写成专利书呈报上去。但并未进一步研究。要是他当时抓住那奇特的火花所提示的线索追究下去，那就会接触到电子学和无线电的问题了。当时人们连电子还不曾发现，因此未能意识到“爱迪生效应”之用途的不仅仅是爱迪生本人。在提出电压调制装置专利后不久，他把样品灯送给普利斯，普利斯只是将此现象公布于众，未曾作任何说明，也未提起这种效应的实际用途。直到20年之后，这种现象才得到解释。这时，英国工程师弗莱明(j ．A．Fleming 1848—1945)认为，这一现象是刚刚被人们发现的称之为电子的东西在炽热的灯丝上沸腾之后，冲到了冷极上。因为电子带负电，所以冷极必须与发电机的正极相接才会产生这种效应。这样，输入交流电之后，输出的却是直流电流。 1904年，在研制无线电时，人们在试图将一种弱电振荡转换成一股弱直流电流的过程中，才首次发现了门罗公园试验室几乎早在25年以前就注意到的那种现象的划时代意义。弗莱明在他的回忆录中写道：“1904年10月，我在专心思考这一问题时，一个非常愉快的念头突然涌上心头。我回忆起自己在‘爱迪生效应’方面所做过的实验，特别是白炽灯炭丝和灯泡中的冷金属板之间可以通过一瓦特电能的发现，我对自己说：‘如果是这样的话，那么我们手中持有的恰恰是用来进行高频振荡整流的工具。’我让助手G．B．代克在一个电路里造成弱高频电流，然后我从柜里拿出一只过去实验时用过的灯泡……。” 试验完全成功。它比当时用于同种目的的相干管、磁检波器和晶体检波器的效率更高。这种无线电管，在美国则称为电子管。爱迪生之所以没有继续探索这一著名的“效应”，原因正如他所说：“那时我因为过分关心于推进电灯系统的工作，我没有时间再继续这试验了。” 电车的发明 在爱迪生年谱中，我们看到爱迪生于1881年研究轻型窄轨电力列车。试验电力火车的想法，爱迪生早在1878年就有了。爱迪生回忆说：“1878年我去怀俄明观测日蚀，回程途中从火车窗口外望，一望无际的田野，高低不平的道路，农夫们用马车载运蔬菜或小麦，马和人都喘不过气来，那时候和我在一起的派克教授曾经谈到铺设小型铁轨，让电车行驶，这样，人和马就不用那么辛苦了。”但是那时爱迪生把主要精力放在发明电灯上。一天，“北太平洋公司”总裁亨利·皮奈特来到门罗公园，对爱迪生说：“你也知道，使用蒸汽机车头的火车到了山岳地带，进入隧道，煤烟呛人，司机和乘客都不舒服，尤其夏天开着窗子，进来的煤烟更大。跑山岳地带如果不用蒸汽机车头，改用电力，有没有办法？” “其实，早就有人动这个脑筋了。”爱迪生回答。爱迪生告诉他，当他还在美国大干线铁路卖报时，在底特律图书馆曾读过一本书，书上就写着1837年曾有一个英国人苦心制作过利用电池行驶的电车。1850年，美国也有人想制造蓄电池电车。1879年，德国西门子公司在柏林交易会上展出了一种非车载电池的5节列车，这辆机车曾载了30位乘客，创下每小时行驶24公里的速度记录。机车是由一台3马力电机驱动的。这是第一台用新型发电机来代替电池车辆的机车。但是，西门子公司的列车有其弱点，这就是绝缘问题迫使它的表演局限于晴天。 “德国的火车已经换用电车了吗？” “不，还没有进步到那样，我想自己来发明和他们不相同的电车。”爱迪生很自信地说。“我因为电灯的需要而制作了强力发电机，现在只要把那个改为电气马达就行，计划早就拟好了。” 皮奈特对于爱迪生的构想很感兴趣，问爱迪生这项发明需要多少时间。爱迪生回答说： “只要半年就够了，不过这还需要相当的研究费用。” 皮奈特同意给爱迪生提供研究费用，如果试验成功，就让北太平洋公司使用。双方很快签订了协议书，爱迪生马上开始了对电力火车的研究。 1880年5月，他从门罗公园实验室铺出一条街车轨道改装的铁路，铁路先沿一条乡间道路伸展，然后绕过一座土丘，呈“U”字形转回实验室，全长1/3英里。电流由两台发电机输入铁轨，第3台发电机装在旁边的一个四轮铁架货车上作为马达。然后，通过一系列的摩擦轮将动力输入货车的驱动轴。列车首次运行时，一切都还正常，只是机车从路的一端启动时，摩擦齿轮组因启动过猛发生断裂。这说明需要找出一种新的办法来连接电枢与被驱动的轴。爱迪生使用一种皮带传动装置，在传动带上装了一个附加定滑轮，通过杠杆操纵，使皮带拉紧从而带动列车前进。这种电气车与蒸汽车相比，电气车的装置不仅简单，而且能力强。爱迪生最初试作的电气车就像模型那么小，但时速达60公里，有12匹马力，比德国试制的那种时速24公里，3 马力的电车要强得多。电气机车完成后，终于要试车了。门罗公园四周铺设了枕木，有急坡、有曲线，而且到处高低不平。电气机车后挂着两节客车，外观虽然不美，但无论如何，这是美国的第一辆电气车。1880年底以前，他提出了电气机车系统的第一份专利申请。爱迪生对电气铁路充满了信心。他亲自试车，除了欣赏这种“穿山过谷”的乐趣之外，主要是要使电气铁路成为现实。他的行动动机是，使电力火车为社会服务，不仅要为中西部的小麦种植者们解决运输问题，而且要在更大范围取代蒸汽机车。起初，没有人认真地考虑过电气机车的问题。多数铁路资本家认为，搞电气机车浪费金钱没有必要。公众中了解电力的人也不多，即便有人知道电力是什么东西，但也不能估计出它的巨大潜力。更令人不解的是，一些与电力发展息息相关的方面也对爱迪生进行嘲讽。但无论怎样，爱迪生的电气机车接近成功了。在试车后，爱迪生发明电车的事，传遍各地，每天前来参观的人络绎不绝，并且要求搭乘电车。门罗公园研究所的法律顾问洛雷博士听了传闻，特地从纽约赶来，爱迪生对他说：“你也搭乘看看，申请专利的时候，好做参考。”两人上了客车。这天是由克鲁西担任司机。克鲁西以60公里的时速行驶，经过急坡，拐过曲线，车子发出怪音，机车脱轨了，客车一起随着翻倒。车上乘客全给摔出车外，还算幸运，只有司机一人脸部擦破，其他的人都没有受伤。可是，由于这次脱轨，爱迪生遭到许多人的指摘和非难。错误常常是正确的先导。这次脱轨事故，对爱迪生来说，倒是一项很好的研究资料。使他想到车子一旦危急，可以使用相反的电流，产生抗力以阻止车子前冲，因而发明了电气制动器。爱迪生在自己的铁轨上不断改良着机车的性能，不断地提出有关的专利申请。然而电灯系统的完善工作占去了他越来越多的时间，所以在电气机车方面，直到1881年9月，他才迈出了第二步。在第二阶段，他设计了两台大型电气机车，客车的最高时速为96公里，可载乘客90人。研究所四周轨道延长到3公里，有错车道和转辙器这类与实际铁路相同的设备。爱迪生电车的发明进展顺利，使北太平洋铁路的总裁亨利·皮奈特感到高兴。亨利为门罗公园提供了建筑3英里长的一段铁轨的资金，并同意，一旦爱迪生将电气铁路费用降在蒸汽机机车之下，他就立刻建造50英里长的电气铁路。但是，这一目标还未实现，亨利就破产了。亨利破产后，再也不能为爱迪生提供研究经费了。但诚实的亨利仍然跑到门罗公园对爱迪生说：“和你所订的协议我一定遵守，你的研究费用，我一定会付给你。” “皮奈特先生，协议书当作没有订好了，但你的友情，将永志不忘。感谢你的鼓励，由于你的帮助，电车才能发展到目前这种程度，皮奈特先生，你现在应该设法让自己再度站起来。”爱迪生安慰皮奈特先生说道。 10年之后，亨利·皮奈特再度成为北太平洋铁路的总裁，他并未忘记以前的约定，向爱迪生提出关于西部山岳地区铁路电气化计划。爱迪生终于完成了电车，但为什么不像电话、电灯、唱机等那样使爱迪生出名呢？原因在于，当爱迪生热中研究电车的时候，同时在美国还有一位费尔德从事同样的电车研究。资本家们为使电车事业化，特别促使爱迪生和费尔德两人就专利特许权合作，于1883年以资金200万元设立“美国电气铁路公司”。几个月后，爱迪生与费尔德铺设了一条供表演用的铁路，共1/3英里长，地点是在芝加哥博览会大厅。6月，博览会揭幕了。在5—18日这个短短的展示期间，爱迪生的改良电车获得了很高的评价。列车取名为“法官号”，共有3根铁轨，由中间一根向列车输入电流，两边两根用作回路，每次可乘20名旅客。据《电力世界》报道，这辆列车的运转性能“胜过这个国家境内的任何蒸汽机车”。博览会结束之前，它共行走了466英里，载客26000人。《电力世界》指出：“我们有充分的理由相信，在不久的将来，马与蒸汽机车就会被它取代，它拖着车辆爬山涉水，既无马蹄的响声，也没有蒸汽机的噪音。” 电气铁道在芝加哥公开展览后搬到路易斯维尔来。路易斯维尔的《快报》上曾描写道： “这种电气火车是没有烟火的。它被一种目不能见的，甚至不知究是何物的原动力所驱策，在铁轨上平稳而快捷地驶行着。又安全，又实用。” 在研究电气机车方面，对于爱迪生来说，这成功的一天已经不远了。但电气铁路公司并没有发迹，这里面的原因很多。按照爱迪生的话说：“我之所以失败，是因为我不能继续干下去，我没有时间，这里需要我做的事情太多，尤其是涉及到电灯方面的工作。”其实，这不是主要原因。主要原因是，铁道马车已有50年的历史了，“直到1890年以后，曾经作为大城市的运输工具的马车才消失。但就个别旅行而言，轻便马车仍然是旅行的主要工具。至少从当时的水平看，它还不是一种蹩脚的运输工具。当时的人对这种运输的看法与现在一般人恰恰相反，1900年以前的四轮马车其实是相当时髦和舒适的。”如果采用电车的话，铁道马车势必遭到淘汰，但在一些大城市的市民中，有人喜爱马车，这些人自然反对电车，以致电车很难有进展。此外，又因公司内部不和，竟至破产。几年后，“纽约中央公司”宣告成立，终于决定采用电车。这时，爱迪生正好发明电影，再度震惊全世界。随着电力照明系统的沟通，在各个工业部门中，电动机逐渐取代了蒸汽机。1880年的时候，美国工业还依靠蒸汽机，到1900年，电已成为动力的一个来源，电力已达30万匹马力，到1914年，电力进一步增加到900万匹马力。电力节省了大批人力和物力，改善了操作环境，减轻了劳动强度，提高了生产效率，引起了社会生产的重大变革。到19世纪后期，美国电力工业的发展超过了老牌资本主义的英国。《物理学与技术史》一书的作者在论述“电气化的产生”时指出：“电能为工业和交通运输业提供能量。电气化解决了能量的输送和拖动问题，从而在机械化和自动化的基础上对国民经济和它的技术产生了决定性的影响，使生产力得到了飞速地增长，就其后果来说并不亚于工业革命”。这是对由新的照明系统带来的电气化的伟大意义的恰如其分的、最好的阐释。