2019年上映的電影【電流大戰 The Current War】由”奇異博士”Benedict Cumberbatch飾演愛迪生,X戰警”野獸”Nicholas Hoult飾演特斯拉,還有”蜘蛛人”Tom Holland飾演愛迪生的秘書,一幫大家喜愛的明星增加了本片的可看性。
愛迪生(Thomas Edison)教科書裡就有介紹,為發明家與電燈發明人,事實上愛迪生擁有1093項美國專利,然而白熾燈並非愛迪生的發明,早在1801年英國就有化學家研究出白熾燈,其後許多人也做出貢獻,增加耐久性而且推廣到各個家庭。
特斯拉(Nikola Tesla)是塞爾維亞人,因為在巴黎的大陸愛迪生公司表現優異,其後到美國工作並移民,近幾年因為同名電動車而再度廣為人知。然而電流大戰的主角並非特斯拉,而是愛迪生事業競爭的最大對手威斯汀豪斯(George Westinghouse, Jr.),西屋電器創辦人。

AC / DC
白熾燈是一種透過通電,利用電阻把幼細絲線(通常為鎢絲)加熱至白熾,用來發光的燈,所通的電為直流電(direct current)。另一種常用在街道與大型建築的弧光燈,為高強度的點光源,由燈泡內氣體電離時所產生的電弧發光,與閃電類似,所通的電為交流電(alternating current)。白熾燈與直流電DC的各項專利由愛迪生公司掌控,直流電DC可並聯、可直接充電電池,而且直流發電機與電錶構造都比較簡單。當時愛迪生為了安全考量,從發電站傳輸電壓110V的直流電到用戶家中,直接可以使用。但電壓不高所以傳輸距離較短不超過一英哩,需要用較粗的銅線傳導,因此發電站不能供應大城市,甚至連中型城市都有問題。

威斯汀豪斯當時看到交流電AC的潛力,他本身也是電機工程師與發明家,相較於直流電DC發電廠只能供應小型區域與家用,交流電AC不但可以用在街道弧光燈,也能涵蓋小區域之間的空隙。交流變壓器的效率在歐洲有了很大的提升之後,成本也降低,最重要的是交流電以高壓遠距傳輸時,可在靠近用戶端設置變壓器,將高壓電降為110V,能量損失非常小。特斯拉研發的交流發電機也被威斯汀豪斯買下專利權,這時特斯拉已經從愛迪生公司辭職,作為一個發明家找到投資者非常重要,當時的宣傳方法除了投新聞稿、電器雜誌等刊物,還要安排公眾表演與展覽。

高壓電
根據質量守恆定律,高壓電輸出的功率P=電流I*電壓V,所以高壓電不論是直流電DC或交流電AC都相當危險,那麼為何要用高壓電傳輸? 因為功率的損失Ploss=I2*電阻R,與電流I平方成反比,所以高電壓、低電流的傳輸可確保功率P的損失最小。然而當時電線絕緣做得不確實,紐約的電力通信系統也尚未地下化,外露的電線造成多起事故與死亡,這也許就是愛迪生堅持電壓只有110V的原因。為了不讓對手威斯汀豪斯使用更有效率的AC高壓電傳輸系統,愛迪生間接發動一連串對交流電AC不利的言論,其中一項就是鼓吹以交流電AC執行死刑。
當時的死刑為絞刑,不人道且有可能失敗,許多法律與醫學專家尋求較為人道的替代方案,包括詢問愛迪生等電氣專家,電刑的可能性。愛迪生勾結一位電氣工程師,以表演實驗的方式對流浪狗、小牛與馬處以交流電刑,儘管西屋公司也做出許多反駁,但觸電事故不斷發生,仍然不能證明交流電AC安全無虞。

紐約第一位被判處電椅死刑的人,可能在西屋公司的幫助下提出上訴,理由是構成美國憲法規定的殘忍和不尋常的懲罰。然而上訴被駁回,就在執行第一次電擊時失敗,不得不重複另一次程序。現場一名記者將其描述為”一場可怕的景象,比吊死還要糟糕。”在一連串的用電事故後,電力公司開始重視用電安全,愛迪生公司與另一家合併成為奇異公司,基於商業考量,也開始有交流電配電系統,整個20世紀直流配電數量迅速下降,紐約市最後一個直流系統於2007年關閉。
科技的進步是多少前人付出努力、甚至生命為代價,然而教科書在講歷史時,卻簡化到只把一部分人送上神壇。多了解一些就會明白,這世界上每個人都有機會創造神蹟,只要相信自己並勇往直前。
- 參考資料:維基百科 War of the currents
- 參考資料:Norbert M. Lechner Plumbing, Electricity, Acoustics