2.17 最简单的电池

    李不伟对范东来所说的那件极为重要的事，其实是关于如何给笔记本充电。因为李不伟的笔记本电脑很早就没电了，因此如何能够让笔记本再次工作起来，成了李不伟眼下的头等大事，不仅如此，打印机与数码相机的内置电池迟早也会用完，如果不解决充电的问题，这些后世的高科技产品就成了一堆废物。

    但李不伟也知道，以目前的技术来看，要制作充电器并非一件易事，而要制造出符合一定参数的发电机更是万万不能，而且这些电器用的都是锂电池，李不伟目前不太清楚锂电池的充电方法与普通电池是否一样。但有一点可以肯定的是，如果能够造出电池来，哪怕只有0.1伏，也算是起步了。

    李不伟知道一种电池的制作方法，以前在高中实验时也曾试过，这种电池可以让一个1.2V的电灯炮发光十分钟之久，而所用原料却又很容易找到，只需两个扑克牌大小的铜片与锌片，然后再有一杯稀硫酸便可以了。而李不伟又隐隐记得，这三样东西恰好目前宋朝也都能找到，因此他觉得要制造出简单的电池已不存在问题，可如何测量其电压与最大电流却一时找不到办法。

    李不伟又翻开《大百科全书》查了起来，原来硫酸在古代被称作绿矾油，这种绿矾油被古代的道士用来炼丹。生产硫酸最古老的方法是用绿矾，也就是硫酸亚铁为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸，因此古代炼丹士称硫酸为绿矾油，就是由此而来。在煅烧过程中，绿矾发生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。

    看到硫酸能够以此法得到，李不伟心里放下了一半心，因为铜与锌是现成的，最起码火炮厂里就有这两种原料。因此李不伟说干就干，但一人之力要完成电池的制作显然是不可能的，最起码一些材料一时也找不到，李不伟第一个想到的当然是范东来了。

    范东来正准备去火炮厂查看摆钟的制造进度，见李不伟一大早急急忙忙地前来要打听硫酸的事，一时也不知道李不伟要这些东西干什么用，想了想道：“硫酸此物，据说是以绿矾为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得，多为方士采用，其实这种东西通常叫做绿矾油，只有在《梦溪笔谈》中才被称作硫酸。”

    李不伟忙问道：“范大人可知道哪里可以弄来这种东西？”

    范东来道：“制铜厂应该有这种东西，听说炼铜后偶尔也会有绿矾产生，但具体情况就不得而知了，李大人如果想去，下官可以带路。”

    李不伟心想，以自己一人之力，每天跑来跑去也不是办法，心中一动，道：“既然硫酸此物容易制取，一时倒也不急，范大人，令侄范文进这几日不知是否有空？我想向范大人借来做个助手。”

    范东来忙道：“李大人客气了，能在大人身边是他的荣幸，我这就派人叫他过来。”

    范文进听说要给李不伟当助手，也有些激动难耐，毕竟在这些天以来，众学者已深深感受到李不伟学识渊博，能在他身边做事自然是求之不得。李不伟当下给范文进交待了第一个任务：订做一个长、宽、高都为四十厘米的瓷质容器。

    交待了任务后，李不伟仍然不太放心，又想如果这个电池能够成功，如何测定其容量与电压呢？目前又没有电压表，也没有灯炮可供使用，而自己带来的一些电器设备一时又不敢随便插上充电，如此一来，就需要一个简易的负载来让电池工作起来。

    电灯李不伟是万万不敢想着制作的，按李不伟的想法，如果要制作电灯的话，首先要制作出合适的灯丝材料，然后又要将玻璃制造出来，如此看来玻璃要尽快研制了？

    喇叭倒是容易制造，最起码动圈式扬声器的制作还不算太难，所需材料也只是永磁体、纸盆、以及一些铜线而已，可这也无法测量电池容量啊，有一种方法倒是可以试试，就是制造简易电热丝用来加热水，这样可以通过水的比热来计算出输出了多少功，也可以通过时间大概估计出功率，甚至可以查找资料来得出电热丝的电阻率，这样也能算出电压与电流了，但此法太过麻烦，而且所得到的结果误差肯定超过一半，所以李不伟马上又否定了这种方法。

    但如果制造一个电动机呢？直流电机原料其实也很容易找到，只需要永磁体与一些漆包线，再加上硅铁芯便可制成。磁铁可以找现成的天然永磁体，铁芯也可以用普通铁片叠加来凑合着用，只是漆包线却是个难题，但李不伟很快又想出了办法，可以直接用铜线按一定间距缠绕，然后用油纸作为层间的绝缘体便成了，至于碳刷电极，倒容易解决，可以直接用铜片来代替。

    想到此处，李不伟心中稍定，他决定用一个简易电动机来测量电池的容量。但目前仍有一件事需要落实，就是铜丝是否容易制造，因此李不伟决定马上去见见杨万景。

    杨万景听了李不伟所描述的铜丝，笑道：“大人请放心，铜丝的制造其实并不困难，制铜厂经常会生产一些铜丝，以供给手工艺人作为装饰之用，更有人用铜丝来制作琴弦等物。”

    李不伟听了喜道：“如此甚好，看来这制铜厂我还是非去一次不可了。”

    李不伟又让杨万景准备一块30厘米见方，厚2厘米的铜板，以及另一块相同尺寸的锌板，铸造时都留有接线柱，并且又在底部设计了相同材质的支架，以便放在平底容器里时不会倒向一边。

    交待了这些事，李不伟便在回到辩理院等着范文进的消息，不一会范文进已回来，李不伟看他神色，显然已搞定容器之事。此时正值中午，李不伟也不休息，两人胡乱吃了午饭，便与范文进匆匆赶往制铜厂。

    制铜厂距离海边约二十多里地，负责人叫林为部。见到李不伟与范文进前来，林为部也颇为客气，毕竟李不伟近日名气远播，况且理宗又有圣谕，任何部门都要尽力配合李不伟的工作。

    李不伟首先问了目前铜的制作方法，原来宋朝时早已有了成熟的化学制铜方法。其实在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”，晋朝也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜，其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应，即不纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后也可与铁起置换反应，显然认识的范围又扩大了。到唐末五代间，水法炼铜的原理应用到生产中去，而宋代又更有发展，成为大量生产铜的重要方法之一。

    李不伟听得此时制铜技术已如此发达，也是吃了一惊，这多少有些出乎他的意料，心想自己对南宋时的技术了解得还是太少，这样一来反而有些束手束脚，使得许多本来就已存在的技术不敢运用。

    至于硫酸，因为水解法制铜的过程中会出现一些绿色物质，这些物质再经过提炼便可制成硫酸，又能再次用到水解铜的制作过程中，也可以说是回收再利用的典范了。此时硫酸多用瓷器盛装，因此在制铜厂内便有大小一不的瓷容器，李不伟此时又暗叹自己无知，心想如果早些来制铜厂的话，也不用专门定制瓷罐了。

    听到李不伟又问及铜丝的制作方法，林为部便将李不伟直接带到了制作现场，此时正有一批铜丝开始制作，只见工匠先将一根细铜条的一头砸细，然后穿过一个模具，从另一端用铁钳夹住拉出，又固定在卷轴上，再将卷轴慢慢转动起来。由于这个模具浸在油中，因此铜丝拉制过程中不易发热，而且油也起到了润滑作用。不一会那铜条已被完全从模具中过了一遍。

    这工匠又将铜丝的另一头弄细，再穿过稍小的一个模具，又固定在另一个卷轴之上，如此反复几次，铜条已基本变为铜丝，只有原来一半粗细了，然后再将铜丝放入炉中加热回火，又经过几次拉伸，此时铜丝已只有一毫米粗细了。

    李不伟看得惊讶之极，这种拉伸法本来是后世用来制作电线的方法，只是如果采用流水线生产的话，铜丝的拉伸是一次性完成的，具体的方法是：铜丝穿过多个模具，而每个模具之后都有卷轴以不同的转速用力拉伸，而到了最后的加热炉内，又可以直接上漆与烘烤，出来的直接是成品的漆包线轴了。

    李不伟自然知道目前的水平要实现后世的制作方法简单是天方夜谭，但他对古代制作铜丝的工艺已大为惊叹。倒不是这种拉伸法制作铜丝有多先进，主要是铜材的纯度显然已达到了一定水准，否则也不会有如此好的延展性了，当然这也是水解法炼铜的功劳了。

    李不伟看得惊讶，又问道：“林大人，这铜丝最细达到什么程度？”

    林为部一时也不好描述，便又将李不伟带到了制成品的库房，拿出一根最细的样品来，李不伟估计了一下，大约有半毫米左右，心想这等粗细也足够了。又听林为部道：“其实要再往细拉，也是可以的，只是再细的铜丝却没人需要了，铜丝的需求量本来就少，多为一些手工艺人用来制作各种装饰品，或又有人用来制作琴弦。”

    李不伟听得连连点头，心中却想这铜丝现在是没太大用处，可有了电池或发电机之后，恐怕还远远不够呢。他心中所想甚多，自己一时低估了宋朝的制作工艺，而且遇到不太确定的情况时，又经常是自己凭空猜想，看来这样下去可不是办法，以后还要专门花时间多多了解一下各行各业的发展情况才是，如此看来，一个助手还是不够。

    回到辩理院之后，李不伟又将范东来的学生徐永红也叫了过来。范文进与徐永红平时跟着范东来也学了不少，如今正好为李不伟所用，这二人自然也十分愿意。

    李不伟看天色尚早，便又将自己心中所想的简易电动机的模型详细画给了二人。

    这台电机采用木制转轴与铜制轴承，转子采用三组线圈，用普通的铁片做成T型，每组叠加30个，总共需要90个T型铁片，然后将铁片分为三组固定到转子上，再将铜线按相同顺序绕在T型铁上，绕制的时候每圈不能相互碰到，并且每层之间要用油纸分隔用于绝缘，这就是转子的制作。其实李不伟此时也没太多时间来查看矽钢片或硅钢片是如何制作的了，所以他想着只要能运转起来，便算成功了第一步。

    至于定子，李不伟采用三组永磁体，每组采用若干小磁铁固定在一起，而电极刷就采用简单的铜刷。如此一来，一个简单的电机便算设计完成了，只是李不伟将线组的绕制工作放在了最后，绕线的绕制他是一定要亲自参与的。

    其实李不伟在此之前还查找了当时磁铁的制作方法，却发现古代大都是用现成的磁铁矿。李不伟心想如果有了电，最起码能造出比天然磁石更强磁场了，因此要制作人工磁铁也不是什么难事。

    这一晚，李不伟又拖着疲惫不堪的身躯回到家中，周依依与香儿已像往常一样准备好了一桌丰盛的饭菜，香儿近日在周依依的调教之下，做菜水平已大为提高，按程风的话说，就是醉仙楼的大厨也赶不上香儿的水平。

    香儿自从来了之后，李不伟等人从未将她当作下人看待，吃饭时也必叫到一起，因此这些天来也放得开了，与众人有说有笑，心中也不当自己是下人了。

    饭间，李不伟忽道：“离开徽州已有一段时间了，不如后天咱们回去一趟看看周大叔，程风也顺便看望一下父亲。”李不伟之所以如此说，一是因为众学者已能够独立讲学了，而且这轮的讲学估计还要十多天才能完成。二是因为有了范文进与徐永红，电池与电动机的制作材料一事也不用自己cao心了，因此也刚好可以轻松一下。

    众人先是一呆，随后一声欢呼，都是兴奋难耐。毕竟是年轻人，虽说都有要事在身，但一听到要回家，便忍不住兴奋，周伍与程风两人更是连饭也不吃了，马上到自己房中开始收拾东西去了，又想着明天如何向史冀请假之事。

    周依依咋一听到也是惊喜交加，脸上笑如春风，随即却落下泪来，道：“你终于......终于要休息一下啦。”

    李不伟虽然身体强壮，也曾长期锻炼，但毕竟这两个月的任务极为繁重，他每天回到家中已是疲惫之极，晚饭过后更是倒头便睡，周依依看得心疼，平日里不知落了多少泪，今日听李不伟说要休息，一喜之下竟然情难自禁，忍不住哭了出来。

    李不伟见状，已知所以，他心中感动，握住周依依的手说道：“依依，还记得你曾说过，我能遇见你是上天注定，上天注定的最大，谁也改变不了。而我之所以能遇见你，便是上天安排我来为大宋百姓做一些事，这也是上天注定的，虽然说不上最大，但也算得上第二大了。”

    周依依听他如此比喻，觉得有趣，但又见他将自己与李不伟的缘分比作第一大，后者才是第二大，心中又是一阵欣喜，道：“其实，只要你能高兴，我便高兴了，再说你所做的也不是为了自己一人，我又岂能如此小心眼。”

    二人正说着，却听见旁边的香儿低声道：“李大哥，明日你们回徽州，我就不跟着去了，刚好后园的地还要打理，我这几日便留在这里吧。”

    李不伟与周依依听得先是一怔，忽又想得明白，心想香儿在徽州已举目无亲，又加上在那里发生的两次伤心事，她自然对徽州这个地方有着难以忘却的痛苦记忆，这才提出要留下来。李不伟寻思道，虽然上次在辩理大会上出了一口气，将一干迂腐之人辩得哑口无言，可这封建礼教早已在众人心中根深蒂固，却也不是一时能除得尽的，如今香儿不愿回去，便是最明显的例子了。

    他想到香儿的经历，不由得一阵惋惜，但更多的却是愤怒，当下道：“香儿，你一定要跟我们回去，我要让整个徽州人都知道，林香儿离开徽州也一样过得好好的，而且以后不但要嫁人，还要八抬大轿，正大光明地嫁人。”想了想，李不伟又道：“就这么定了，我自有主张。”

    （注：这种电池是可行的。提供的电力足以将一只手电灯炮点亮一天一夜。因为一只大烧杯的容量都可以将灯炮点亮近二十分钟。）