電爐發明背景過程

1. 電是怎麼發明的

我們現在每天用著的東西大多數都需要「電」來啟動！但是，究竟是誰發明「電」的呢？
「電」這個名詞是由希臘語「琥珀」轉來的。人類最早發現的電現象是摩擦起電現象。公元前600年左右，古希臘正處於文化鼎盛的時期，貴族婦女外出時都喜歡穿柔軟的絲綢衣服，帶琥珀做的首飾。琥珀是一種樹脂化石，把它對著光就呈顯出黃色或紅色的鮮艷色澤，是當時較為貴重的裝飾品。人們外出時，總把琥珀首飾擦拭得乾乾凈凈。但是，不管擦得多干凈，它很快就會吸上層灰塵。雖然許多人都注意到這個現象，但一時都無法解釋它。有個叫泰勒斯的希臘人，研究了這個神奇的現象。經過仔細的觀察和思索，他注意到掛在頸項上的琥珀首飾在人走動時不斷晃動，頻繁地摩擦身上的絲綢衣服，從而得到啟發。經過多次實驗，泰勒斯發現用絲綢摩擦過的琥珀確實具有吸引灰塵、絨毛、麥稈等輕小物體的能力。於是，他把這種不可理解的力量叫做「電」。
愛迪生發明燈泡前已有發電機了。歷史背景如下:
1660年居里克建造了世界上第一台轉動摩擦發電機，不過產生的是靜電，難有實用。
1780年義大利醫生加法尼通過從動物組織對電流的反應開始研究化學作用而不是靜電產生的電流。他宣稱動物組織能產生電。雖然他的理論被證明是錯的，但他的實驗卻促進了對電學的研究。
1799年義大利物理學家伏特表明，加法尼的電流不是來源於動物，把任何潮濕物體放在兩個不同金屬之間都會產生電流。這一發現直接導致伏特在1800年發明了世界上第一塊電池。
1821年英國物理學家法拉第發明了世界上第一台電動機。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。這是一項重大的突破。只是它的實際用途還非常有限，因為當時除了用簡陋的電池以外別無其它方法發電。
1831年法拉第發現當磁鐵穿過一個閉合線路時，線路內就會有電流產生，這個效應叫電磁感應。是法拉第的一項最偉大的貢獻。並由此他發明了世界上第一台能產生連續電流的發電機。以後的發電機都是根據同樣的電磁感應原理製成的。
從此人類進入了電器應用時代，各種實用電器開始紛紛涌現。
1879年愛迪生發明了世界上第一隻實用的白熾燈泡。自愛迪生發明了電燈後，各地的發電廠才迅速發展起來。
1882年在紐約曼哈頓地區投運的珍珠街發電廠被稱為世界最早的發電廠，它擁有 6 台 120 kW 的蒸汽機發電機組。
中國最早的發電廠也是1882年建成的，它是英國人在上海租界設立的上海電光公司。當時的發電廠就是專為電燈照明供電的。老上海人把發電廠稱為電燈公司，大概就是這個原因吧。

2. 電是怎樣發明的

電是被美國的科學家富蘭克林發明的。電本來就存在，不是發明的，而是被發現的。

1732年，美國的科學家富蘭克林認為電是一種沒有重量的流體，存在於所有物體中。當物體得到比正常份量多的電就稱為帶正電；若少於正常份量，就被稱為帶負電，所謂「放電」就是正電流向負電的過程（人為規定的），這個理論並不完全正確，但是正電、負電兩種名稱則被保留下來。

1752年，富蘭克林提出了風箏實驗，其他科學家在實驗中，將繫上鑰匙的風箏用金屬線放到雲層中，被雨淋濕的金屬線將空中的閃電引到手指與鑰匙之間，證明了空中的閃電與地面上的電是同一回事。後來他根據這個原理，發明了避雷針。

富蘭克林讓別人做了多次實驗，進一步揭示了電的性質，並提出了電流這一術語。富蘭克林對電學的另一重大貢獻，就是通過設計1752年著名的風箏實驗，「捕捉天電」，證明天空的閃電和地面上的電是一回事。

(2)電爐發明背景過程擴展閱讀：

後來義大利物理學家亞歷山德羅·沃爾（Alessandro Volta）發現，特定的化學反應可以產生電力，1800年他建立了能產生穩定電流的伏打電池（早期的電池），所以他是第一個創造穩定電荷的人。Volta還通過連接帶正電和帶負電的連接器並通過它們驅動電荷或電壓，創造了第一次電力傳輸。

1831年，邁克爾·法拉第（Michael Faraday）創造了電動發電機（一種原始發電機），電力在技術上的應用變得可行，從而解決了持續和實用的發電問題。法拉第相當粗糙的發明使用了一個在銅線圈內移動的磁鐵，產生了一個流過電線的微小的電流。

這為美國的托馬斯·愛迪生和英國的科學家約瑟夫·斯旺（Joseph Swan）打開了大門，他們在1878年左右在各自的國家發明了白熾燈絲燈泡。

3. 第一次工業革命爆發的歷史背景及其影響

歷史背景：18世紀從英國發起的技術革命是技術發展史上的一次巨大革命，它開創了以機器代替手工工具的時代。這場革命是以工作機的誕生開始的，以蒸汽機作為動力機被廣泛使用為標志的。這一次技術革命和與之相關的社會關系的變革，被稱為第一次工業革命或者產業革命。從生產技術方面來說，工業革命使工廠制代替了手工工場，用機器代替了手工勞動；從社會關系來說，工業革命使依附於落後生產方式的自耕農階級消失了，工業資產階級和工業無產階級形成和壯大起來。
第一次工業革命的歷史意義
一、 積極意義：
1大幅度提高了社會生產力，豐富了人們的物質生活。2引起了社會結構的變化，產生了對立的兩大新興階級——工業資產階級和工業無產階級。工業資產階級勢力隨著經濟實力的迅速增長而膨脹，逐漸戰勝了封建勢力，掌握了政權：無產階級逐漸覺悟，為改變自己受剝削受壓迫的悲慘地位，開始斗爭。3改變了社會生活，城市化興起。4民族解放運動和國際社會主義運動也不斷發展。歐洲爆發了三次工人運動，馬克思主義理論逐漸形成發展。5工廠制度形成，自由主義經濟盛行。6密切了世界各地的聯系，客觀上把資本主義先進的生產方式和生產技術傳播到世界各地，使整個世界越來越成為一個密不可分的整體，改變了世界面貌。7資本主義世界市場初步形成
二、 消極影響：
1無產階級遭受到日益深重的剝削和壓迫，越來越貧困2資本主義國家在世界范圍內大肆搶占商品市場，強占原料產地，拓展殖民地，奴役當地人民，加劇了當地的貧困落後，造成東方從屬於西方的局面3機器的使用造成了環境污染。

4. 電弧爐水冷系統發展歷史

電弧爐（electric arc furnace）利用電極電弧產生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時能量很集中，弧區溫度在3000℃以上。對於熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質，爐溫容易控制，設備佔地面積小，適於優質合金鋼的熔煉。電弧爐按電弧形式可分為三相電弧爐、自耗電弧爐、單相電弧爐和電阻電弧爐等類型。電弧煉鋼爐的爐體由爐蓋、爐門、出鋼槽和爐身組成，爐底和爐壁用鹼性耐火材料或酸性耐火材料砌築。電弧煉鋼爐按每噸爐容量所配變壓器容量的多少分為普通功率電弧爐、高功率電弧爐和超高功率電弧爐。電弧爐煉鋼是通過石墨電極向電弧煉鋼爐內輸入電能，以電極端部和爐料之間發生的電弧為熱源進行煉鋼。電弧爐以電能為熱源，可調整爐內氣氛，對熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利 。 電弧爐煉鋼發明後不久，就用於冶煉合金鋼，並得到較大的發展。
隨著電弧爐設備的改進以及冶煉技術的提高，電力工業的發展，電弧爐煉鋼的成本不斷下降，現在電弧爐煉鋼不但用於生產合金鋼，而且大量用來生產普通碳素鋼，其產量在主要工業國家鋼總產量中的比重，不斷上升。

5. 電燈的發明有怎樣的歷史背景

在19世紀電燈問世以前，人們在日常生活中普遍使用煤油燈或煤氣燈照明。這樣的燈靠煤版油或權煤氣的燃燒來發光，所以會散發出濃烈的黑煙和刺鼻的臭味，又因為需要經常給它們添加燃料，擦洗燈罩，所以用起來很麻煩。還有一個更嚴重的問題，就是這種燈很容易引起火災，造成慘禍。在那個時代，好多科學家都在想辦法，利用當時已經出現的交流電，研究出一種安全可靠又方便耐用的電燈。

6. 電是怎麼發明的

電不是發明，是發現
人類最早發現的電現象是摩擦起電現象。公元前600年左右，古希臘正處於文化鼎盛的時期，貴族婦女外出時都喜歡穿柔軟的絲綢衣服，帶琥珀做的首飾。琥珀是一種樹脂化石，把它對著光就呈顯出黃色或紅色的鮮艷色澤，是當 時較為貴重的裝飾品。人們外出時，總把琥珀首飾擦拭得乾乾凈凈。但是，不管擦得多干凈，它很快就會吸上層灰塵。雖然許多人都注意到這個現象，但一時都無法解釋它。有個叫 泰勒斯的希臘人，研究了這個神奇的現象。經過仔細的觀察和思索，他注意到掛在頸項上 的琥珀首飾在人走動時不斷晃動，頻繁地摩擦身上的絲綢衣服，從而得到啟發。經過多次實驗，泰勒斯發現用絲綢摩擦過的琥珀確實具有吸引灰塵、絨毛、麥稈等輕小物體的能力 。於是，他把這種不可理解的力量叫做「電」。

愛迪生發明燈泡前已有發電機了。歷史背景如下:
1660年居里克建造了世界上第一台轉動摩擦發電機，不過產生的是靜電，難有實用。
1780年義大利醫生加法尼通過從動物組織對電流的反應開始研究化學作用而不是靜電產生的電流。他宣稱動物組織能產生電。雖然他的理論被證明是錯的，但他的實驗卻促進了對電學的研究。
1799年義大利物理學家伏特表明，加法尼的電流不是來源於動物，把任何潮濕物體放在兩個不同金屬之間都會產生電流。這一發現直接導致伏特在1800年發明了世界上第一塊電池。
1821年英國物理學家法拉第發明了世界上第一台電動機。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。這是一項重大的突破。只是它的實際用途還非常有限，因為當時除了用簡陋的電池以外別無其它方法發電。
1831年法拉第發現當磁鐵穿過一個閉合線路時，線路內就會有電流產生，這個效應叫電磁感應。是法拉第的一項最偉大的貢獻。並由此他發明了世界上第一台能產生連續電流的發電機。以後的發電機都是根據同樣的電磁感應原理製成的。
從此人類進入了電器應用時代，各種實用電器開始紛紛涌現。
1879年愛迪生發明了世界上第一隻實用的白熾燈泡。
自愛迪生發明了電燈後，各地的發電廠才迅速發展起來。
1882 年在紐約曼哈頓地區投運的珍珠街發電廠被稱為世界最早的發電廠，它擁有 6 台 120 kW 的蒸汽機發電機組。
中國最早的發電廠也是1882年建成的，它是英國人在上海租界設立的上海電光公司。

7. 電氣革命的出現 背景 過程 影響

第二次工業革命又被稱為「電氣革命」,其開辟的時代繼第一次工業革命開辟的「蒸汽時代」之後被稱為「電氣時代」.那麼,第二次工業革命與「電氣革命」是否是完全一致的概念呢? 19世紀中後期,很多科學研究成果都應用於生產,各種新發明、新技術層出不窮,突出表現在以下方面:首先,是電的廣泛應用.1 821年丹麥物理學家奧斯特發現電流的磁效應,10年後英國科學家法拉第發現了電磁感應現象,這為電機(電動機和發電機)及一切有線電器設備的創新奠定了科學基礎.1 888年德國物理學家赫茲電磁波的發現,則成為無線通信的科學基礎.1866年德國人西門子研製發電機成功,70年代,實際可用的發電機問世,從此電力開始成為影響人們生產和生活的一種新能源,強電能夠提供絕大部分生產和生活的能源,而弱電能夠提供主要的通信手段(電報、電話等).其次,是內燃機的創制和使用.1862年,法國人德羅夏提出了四沖程理論,成為內燃機發明的科學基礎.19世紀七八十年代,以煤氣、汽油為燃料的內嫩機相繼問世,不久以柴油為姍料的內燃機也研製成功.
這次科技革命不僅極大地推動了人類社會經濟、政治、文化領域的變革,而且也影響了人類生活方式和思維方式,使人類社會生活和人的現代化向更高境界發展。

8. 蒸汽機的發明背景

蒸汽機有很大的歷史作用，它曾推動了機械工業甚至社會的發展。隨著它的發展而建立的熱力學和機構學為汽輪機和內燃機的發展奠定了基礎；汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽為工質的特點，和採用凝汽器以降低排汽壓力的優點，摒棄了往復運動和間斷進汽的缺點；內燃機繼承了蒸汽機的基本結構和傳動形式，採用了將燃油直接輸入汽缸內燃燒的方式，形成了熱效率高得多的熱力循環；同時，蒸汽機所採用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調速器，閥門和密封件等，均是構成多種現代機械的基本元件。瓦特並不是蒸汽機的發明者，在他之前，早就出現了蒸汽機，即紐科門蒸汽機，但它的耗煤量大、效率低。瓦特運用科學理論，逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從1765年到1790年，他進行了一系列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多，最終發明出了現代意義上的蒸汽機。
1764年，學校請瓦特修理一台紐可門式蒸汽機，在修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機的構造和原理，並且發現了這種蒸汽機的兩大缺點：活塞動作不連續而且慢；蒸汽利用率低，浪費原料。以後，瓦特開始思考改進的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機的熱效率低是蒸汽在缸內冷凝造成的，那麼為什麼不能讓蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特產生了採用分離冷凝器的最初設想。

在產生這種設想以後，瓦特在同年設計了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機。按照設計，冷凝器與汽缸之間有一個調節閥門相連，使他們既能連通又能分開。這樣，既能把做工後的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內產生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗，據瓦特理論計算，這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽機的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然優於紐可門蒸汽機，但是，要把理論上的東西變為實際上的東西，把圖紙上的蒸汽機變為實在的蒸汽機，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾台蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，無法開動。盡管耗資巨大的試驗使他債台高築，但他沒有在困難面前怯步，繼續進行試驗。當布萊克知道瓦特的奮斗目標和困難處境時，他把瓦特介紹給了自己一個十分富有的朋友--化工技師羅巴克。當時羅巴克是一個十分富有的企業家，他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規模較大的煉鐵廠。雖然當時羅巴克已近50歲，但對科學技術的新發明仍然傾注著極大的熱情。他對當時只有三十來歲的瓦特的新裝置很是贊許，當即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進行新式蒸汽機的試制。

從1766年開始，在三年多的時間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終於在1769年制出了第一台樣機。同年，瓦特因發明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一項專利。第一台帶有冷凝器的蒸汽機雖然試製成功了，但它同紐可門蒸汽機相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動力機來帶動其他工作機的性能方面仍未取得實質性進展。就是說，瓦特的這種蒸汽機還是無法作為真正的動力機。

由於瓦特的這種蒸汽機仍不夠理想，銷路並不廣。當瓦特繼續進行探索時，羅巴克本人已瀕於破產，他又把瓦特介紹給了自己的朋友、工程師兼企業家博爾頓，以便瓦特能得到贊助繼續進行他的研製工作。博爾頓當時經四十多歲，是位能乾的工程師和企業家。他對瓦特的創新精神表示贊賞，並願意贊助瓦特。博爾頓經常參加社會活動，他是當時伯明翰地區著名的科學社團「圓月學社」的主要成員之一。參加這個學社的大多都是本地的一些科學家、工程師、學者以及科學愛好者。經博爾頓的介紹，瓦特也參加了圓月學社。在圓月學社活動期間，由於與化學家普列斯特列等交往，瓦特對當時人們關注的氣體化學與熱化學有了更多的了解，為他後來參加水的化學成分的爭論奠定了基礎。更重要的是，圓月學社的活動使瓦特進一步增長了科學見識，活躍了科學思想。

瓦特自與博爾頓合作之後即在資金、設備、材料等方面得到大力支持。瓦特又生產了兩台帶分離冷凝器的蒸汽機，由於沒有顯著的改進，這兩台蒸汽機並沒有得到社會的關注。這兩台蒸汽機耗資巨大，使博爾頓也瀕臨破產，但他仍然給瓦特以慷慨的贊助。在他的支持下，瓦特以百折不撓的毅力繼續研究。自1769年試制出帶有分離冷凝器的蒸汽機樣機之後，瓦特就已看出熱效率低已不是他的蒸汽機的主要弊病，而活塞只能作往返的直線運動才是它的根本局限。1781年，瓦特仍然在參加圓月學社的活動，也許在聚會中會員們提到天文學家赫舍爾在當年發現的天王星以及由此引出的行星繞日的圓周運動啟發了他，也許是鍾表中的齒輪的圓周運動啟發了他。他想到了把活塞往返的直線運動變為旋轉的圓周運動就可以使動力傳給任何工作機。同年，他研製出了一套被稱為「太陽和行星」的齒輪聯動裝置，終於把活塞的往返的直線運動轉變為齒輪的旋轉運動。為了使輪軸的旋軸增加慣性，從而使圓周運動更加均勻，瓦特還在輪軸上加裝了一個火飛輪。由於對傳統機構的這一重大革新，瓦特的這種蒸汽機才真正成為了能帶動一切工作及的動力機。1781年底，瓦特以發明帶有齒輪和拉桿的機械聯動裝置獲得第二個專利。

由於這種蒸汽機加上了輪軸和飛輪，這時的蒸汽機在把活塞的往返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動時，多消耗了不少能量。這樣，蒸汽機的效率不是很高，動力不是很大。為了進一步提高蒸汽機的效率，增大蒸汽機的效率，瓦特在發明齒輪聯動裝置之後，對汽缸本身進行了研究，他發現，他雖然把紐可門蒸汽機的內部冷凝變成了外部冷凝，使蒸汽機的熱效率有了顯著提高，但他的蒸汽機中蒸汽推動活塞的沖程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同。兩者的蒸汽都是單項運動，從一端進入、另一端出來。他想，如果讓蒸汽能夠從兩端進入和排出，就可以讓蒸汽即能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根據這一設想，試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項專利。把原來的單項汽缸裝置改裝成雙向汽缸，並首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變為高壓蒸汽，這是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛躍。通過這三次技術飛躍，紐可門蒸汽機完全演變為了瓦特蒸汽機。

從最初接觸蒸汽技術到瓦特蒸汽機研製成功，瓦特走過了二十多年的艱難歷程。瓦特雖然多次受挫、屢遭失敗，但他仍然堅持不懈、百折不回，終於完成了對紐可門蒸汽機的三次革新。使蒸汽機得到了更廣泛的應用，成為改造世界的動力。

1784年，瓦特以帶有飛輪、齒輪聯動裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機的綜合組裝取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利。1788年，瓦特發明了離心調速器和節氣閥；1790年，他又發明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽機發明的全過程

9. 集成電路發明的背景是怎樣的

1954年，硅晶體三極體也在美國得克薩斯儀器公司誕生。後來，形形色色的、用途廣泛的晶體管如雨後春筍。

豌豆大小的晶體三極體與電子三極體相比，體積和重量大約都是1／200～1／100，耗電量是1／100～1／10，壽命卻是100～1000倍。於是用真空管製作的龐大電子計算機、各種家用電器等相繼退出歷史舞台。

但是，科學家們並沒有在縮小體積、減小重量和耗電量等方面裹足不前。

到了20世紀50年代後期，人們已經感到大量獨立組件構成的電路的小型化已經「此路不通」——復雜電路中聯結這么多組件的大量導線限制了體積進一步縮小。此外，組件數目在急劇增加，要快速組裝為成品的工藝又跟不上的矛盾也日漸尖銳。

10. 瓦特發明蒸汽機的背景是什麼

瓦特並不是蒸汽機的發明者，在他之前，早就出現了蒸汽機，即紐科門蒸汽機，但它的耗煤量大、效率低。瓦特運用科學理論，逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從1765年到1790年，他進行了一系列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多，最終發明出了現代意義上的蒸汽機。
1764年，學校請瓦特修理一台紐可門式蒸汽機，在修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機的構造和原理，並且發現了這種蒸汽機的兩大缺點：活塞動作不連續而且慢；蒸汽利用率低，浪費原料。以後，瓦特開始思考改進的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機的熱效率低是蒸汽在缸內冷凝造成的，那麼為什麼不能讓蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特產生了採用分離冷凝器的最初設想。

在產生這種設想以後，瓦特在同年設計了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機。按照設計，冷凝器與汽缸之間有一個調節閥門相連，使他們既能連通又能分開。這樣，既能把做工後的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內產生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗，據瓦特理論計算，這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽機的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然優於紐可門蒸汽機，但是，要把理論上的東西變為實際上的東西，把圖紙上的蒸汽機變為實在的蒸汽機，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾台蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，無法開動。盡管耗資巨大的試驗使他債台高築，但他沒有在困難面前怯步，繼續進行試驗。當布萊克知道瓦特的奮斗目標和困難處境時，他把瓦特介紹給了自己一個十分富有的朋友--化工技師羅巴克。當時羅巴克是一個十分富有的企業家，他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規模較大的煉鐵廠。雖然當時羅巴克已近50歲，但對科學技術的新發明仍然傾注著極大的熱情。他對當時只有三十來歲的瓦特的新裝置很是贊許，當即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進行新式蒸汽機的試制。

從1766年開始，在三年多的時間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終於在1769年制出了第一台樣機。同年，瓦特因發明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一項專利。第一台帶有冷凝器的蒸汽機雖然試製成功了，但它同紐可門蒸汽機相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動力機來帶動其他工作機的性能方面仍未取得實質性進展。就是說，瓦特的這種蒸汽機還是無法作為真正的動力機。

由於瓦特的這種蒸汽機仍不夠理想，銷路並不廣。當瓦特繼續進行探索時，羅巴克本人已瀕於破產，他又把瓦特介紹給了自己的朋友、工程師兼企業家博爾頓，以便瓦特能得到贊助繼續進行他的研製工作。博爾頓當時經四十多歲，是位能乾的工程師和企業家。他對瓦特的創新精神表示贊賞，並願意贊助瓦特。博爾頓經常參加社會活動，他是當時伯明翰地區著名的科學社團「圓月學社」的主要成員之一。參加這個學社的大多都是本地的一些科學家、工程師、學者以及科學愛好者。經博爾頓的介紹，瓦特也參加了圓月學社。在圓月學社活動期間，由於與化學家普列斯特列等交往，瓦特對當時人們關注的氣體化學與熱化學有了更多的了解，為他後來參加水的化學成分的爭論奠定了基礎。更重要的是，圓月學社的活動使瓦特進一步增長了科學見識，活躍了科學思想。

瓦特自與博爾頓合作之後即在資金、設備、材料等方面得到大力支持。瓦特又生產了兩台帶分離冷凝器的蒸汽機，由於沒有顯著的改進，這兩台蒸汽機並沒有得到社會的關注。這兩台蒸汽機耗資巨大，使博爾頓也瀕臨破產，但他仍然給瓦特以慷慨的贊助。在他的支持下，瓦特以百折不撓的毅力繼續研究。自1769年試制出帶有分離冷凝器的蒸汽機樣機之後，瓦特就已看出熱效率低已不是他的蒸汽機的主要弊病，而活塞只能作往返的直線運動才是它的根本局限。1781年，瓦特仍然在參加圓月學社的活動，也許在聚會中會員們提到天文學家赫舍爾在當年發現的天王星以及由此引出的行星繞日的圓周運動啟發了他，也許是鍾表中的齒輪的圓周運動啟發了他。他想到了把活塞往返的直線運動變為旋轉的圓周運動就可以使動力傳給任何工作機。同年，他研製出了一套被稱為「太陽和行星」的齒輪聯動裝置，終於把活塞的往返的直線運動轉變為齒輪的旋轉運動。為了使輪軸的旋軸增加慣性，從而使圓周運動更加均勻，瓦特還在輪軸上加裝了一個火飛輪。由於對傳統機構的這一重大革新，瓦特的這種蒸汽機才真正成為了能帶動一切工作及的動力機。1781年底，瓦特以發明帶有齒輪和拉桿的機械聯動裝置獲得第二個專利。

由於這種蒸汽機加上了輪軸和飛輪，這時的蒸汽機在把活塞的往返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動時，多消耗了不少能量。這樣，蒸汽機的效率不是很高，動力不是很大。為了進一步提高蒸汽機的效率，增大蒸汽機的效率，瓦特在發明齒輪聯動裝置之後，對汽缸本身進行了研究，他發現，他雖然把紐可門蒸汽機的內部冷凝變成了外部冷凝，使蒸汽機的熱效率有了顯著提高，但他的蒸汽機中蒸汽推動活塞的沖程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同。兩者的蒸汽都是單項運動，從一端進入、另一端出來。他想，如果讓蒸汽能夠從兩端進入和排出，就可以讓蒸汽即能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根據這一設想，試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項專利。把原來的單項汽缸裝置改裝成雙向汽缸，並首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變為高壓蒸汽，這是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛躍。通過這三次技術飛躍，紐可門蒸汽機完全演變為了瓦特蒸汽機。

從最初接觸蒸汽技術到瓦特蒸汽機研製成功，瓦特走過了二十多年的艱難歷程。瓦特雖然多次受挫、屢遭失敗，但他仍然堅持不懈、百折不回，終於完成了對紐可門蒸汽機的三次革新。使蒸汽機得到了更廣泛的應用，成為改造世界的動力。

1784年，瓦特以帶有飛輪、齒輪聯動裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機的綜合組裝取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利。1788年，瓦特發明了離心調速器和節氣閥；1790年，他又發明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽機發明的全過程