电炉发明背景过程

1. 电是怎么发明的

我们现在每天用着的东西大多数都需要“电”来启动！但是，究竟是谁发明“电”的呢？
“电”这个名词是由希腊语“琥珀”转来的。人类最早发现的电现象是摩擦起电现象。公元前600年左右，古希腊正处于文化鼎盛的时期，贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，带琥珀做的首饰。琥珀是一种树脂化石，把它对着光就呈显出黄色或红色的鲜艳色泽，是当时较为贵重的装饰品。人们外出时，总把琥珀首饰擦拭得干干净净。但是，不管擦得多干净，它很快就会吸上层灰尘。虽然许多人都注意到这个现象，但一时都无法解释它。有个叫泰勒斯的希腊人，研究了这个神奇的现象。经过仔细的观察和思索，他注意到挂在颈项上的琥珀首饰在人走动时不断晃动，频繁地摩擦身上的丝绸衣服，从而得到启发。经过多次实验，泰勒斯发现用丝绸摩擦过的琥珀确实具有吸引灰尘、绒毛、麦秆等轻小物体的能力。于是，他把这种不可理解的力量叫做“电”。
爱迪生发明灯泡前已有发电机了。历史背景如下:
1660年居里克建造了世界上第一台转动摩擦发电机，不过产生的是静电，难有实用。
1780年意大利医生加法尼通过从动物组织对电流的反应开始研究化学作用而不是静电产生的电流。他宣称动物组织能产生电。虽然他的理论被证明是错的，但他的实验却促进了对电学的研究。
1799年意大利物理学家伏特表明，加法尼的电流不是来源于动物，把任何潮湿物体放在两个不同金属之间都会产生电流。这一发现直接导致伏特在1800年发明了世界上第一块电池。
1821年英国物理学家法拉第发明了世界上第一台电动机。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。这是一项重大的突破。只是它的实际用途还非常有限，因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。
1831年法拉第发现当磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。是法拉第的一项最伟大的贡献。并由此他发明了世界上第一台能产生连续电流的发电机。以后的发电机都是根据同样的电磁感应原理制成的。
从此人类进入了电器应用时代，各种实用电器开始纷纷涌现。
1879年爱迪生发明了世界上第一只实用的白炽灯泡。自爱迪生发明了电灯后，各地的发电厂才迅速发展起来。
1882年在纽约曼哈顿地区投运的珍珠街发电厂被称为世界最早的发电厂，它拥有 6 台 120 kW 的蒸汽机发电机组。
中国最早的发电厂也是1882年建成的，它是英国人在上海租界设立的上海电光公司。当时的发电厂就是专为电灯照明供电的。老上海人把发电厂称为电灯公司，大概就是这个原因吧。

2. 电是怎样发明的

电是被美国的科学家富兰克林发明的。电本来就存在，不是发明的，而是被发现的。

1732年，美国的科学家富兰克林认为电是一种没有重量的流体，存在于所有物体中。当物体得到比正常份量多的电就称为带正电；若少于正常份量，就被称为带负电，所谓“放电”就是正电流向负电的过程（人为规定的），这个理论并不完全正确，但是正电、负电两种名称则被保留下来。

1752年，富兰克林提出了风筝实验，其他科学家在实验中，将系上钥匙的风筝用金属线放到云层中，被雨淋湿的金属线将空中的闪电引到手指与钥匙之间，证明了空中的闪电与地面上的电是同一回事。后来他根据这个原理，发明了避雷针。

富兰克林让别人做了多次实验，进一步揭示了电的性质，并提出了电流这一术语。富兰克林对电学的另一重大贡献，就是通过设计1752年著名的风筝实验，“捕捉天电”，证明天空的闪电和地面上的电是一回事。

(2)电炉发明背景过程扩展阅读：

后来意大利物理学家亚历山德罗·沃尔（Alessandro Volta）发现，特定的化学反应可以产生电力，1800年他建立了能产生稳定电流的伏打电池（早期的电池），所以他是第一个创造稳定电荷的人。Volta还通过连接带正电和带负电的连接器并通过它们驱动电荷或电压，创造了第一次电力传输。

1831年，迈克尔·法拉第（Michael Faraday）创造了电动发电机（一种原始发电机），电力在技术上的应用变得可行，从而解决了持续和实用的发电问题。法拉第相当粗糙的发明使用了一个在铜线圈内移动的磁铁，产生了一个流过电线的微小的电流。

这为美国的托马斯·爱迪生和英国的科学家约瑟夫·斯旺（Joseph Swan）打开了大门，他们在1878年左右在各自的国家发明了白炽灯丝灯泡。

3. 第一次工业革命爆发的历史背景及其影响

历史背景：18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命，它开创了以机器代替手工工具的时代。这场革命是以工作机的诞生开始的，以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志的。这一次技术革命和与之相关的社会关系的变革，被称为第一次工业革命或者产业革命。从生产技术方面来说，工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动；从社会关系来说，工业革命使依附于落后生产方式的自耕农阶级消失了，工业资产阶级和工业无产阶级形成和壮大起来。
第一次工业革命的历史意义
一、 积极意义：
1大幅度提高了社会生产力，丰富了人们的物质生活。2引起了社会结构的变化，产生了对立的两大新兴阶级——工业资产阶级和工业无产阶级。工业资产阶级势力随着经济实力的迅速增长而膨胀，逐渐战胜了封建势力，掌握了政权：无产阶级逐渐觉悟，为改变自己受剥削受压迫的悲惨地位，开始斗争。3改变了社会生活，城市化兴起。4民族解放运动和国际社会主义运动也不断发展。欧洲爆发了三次工人运动，马克思主义理论逐渐形成发展。5工厂制度形成，自由主义经济盛行。6密切了世界各地的联系，客观上把资本主义先进的生产方式和生产技术传播到世界各地，使整个世界越来越成为一个密不可分的整体，改变了世界面貌。7资本主义世界市场初步形成
二、 消极影响：
1无产阶级遭受到日益深重的剥削和压迫，越来越贫困2资本主义国家在世界范围内大肆抢占商品市场，强占原料产地，拓展殖民地，奴役当地人民，加剧了当地的贫困落后，造成东方从属于西方的局面3机器的使用造成了环境污染。

4. 电弧炉水冷系统发展历史

电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成，炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利 。 电弧炉炼钢发明后不久，就用于冶炼合金钢，并得到较大的发展。
随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高，电力工业的发展，电弧炉炼钢的成本不断下降，现在电弧炉炼钢不但用于生产合金钢，而且大量用来生产普通碳素钢，其产量在主要工业国家钢总产量中的比重，不断上升。

5. 电灯的发明有怎样的历史背景

在19世纪电灯问世以前，人们在日常生活中普遍使用煤油灯或煤气灯照明。这样的灯靠煤版油或权煤气的燃烧来发光，所以会散发出浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，又因为需要经常给它们添加燃料，擦洗灯罩，所以用起来很麻烦。还有一个更严重的问题，就是这种灯很容易引起火灾，造成惨祸。在那个时代，好多科学家都在想办法，利用当时已经出现的交流电，研究出一种安全可靠又方便耐用的电灯。

6. 电是怎么发明的

电不是发明，是发现
人类最早发现的电现象是摩擦起电现象。公元前600年左右，古希腊正处于文化鼎盛的时期，贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，带琥珀做的首饰。琥珀是一种树脂化石，把它对着光就呈显出黄色或红色的鲜艳色泽，是当 时较为贵重的装饰品。人们外出时，总把琥珀首饰擦拭得干干净净。但是，不管擦得多干净，它很快就会吸上层灰尘。虽然许多人都注意到这个现象，但一时都无法解释它。有个叫 泰勒斯的希腊人，研究了这个神奇的现象。经过仔细的观察和思索，他注意到挂在颈项上 的琥珀首饰在人走动时不断晃动，频繁地摩擦身上的丝绸衣服，从而得到启发。经过多次实验，泰勒斯发现用丝绸摩擦过的琥珀确实具有吸引灰尘、绒毛、麦秆等轻小物体的能力 。于是，他把这种不可理解的力量叫做“电”。

爱迪生发明灯泡前已有发电机了。历史背景如下:
1660年居里克建造了世界上第一台转动摩擦发电机，不过产生的是静电，难有实用。
1780年意大利医生加法尼通过从动物组织对电流的反应开始研究化学作用而不是静电产生的电流。他宣称动物组织能产生电。虽然他的理论被证明是错的，但他的实验却促进了对电学的研究。
1799年意大利物理学家伏特表明，加法尼的电流不是来源于动物，把任何潮湿物体放在两个不同金属之间都会产生电流。这一发现直接导致伏特在1800年发明了世界上第一块电池。
1821年英国物理学家法拉第发明了世界上第一台电动机。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。这是一项重大的突破。只是它的实际用途还非常有限，因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。
1831年法拉第发现当磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。是法拉第的一项最伟大的贡献。并由此他发明了世界上第一台能产生连续电流的发电机。以后的发电机都是根据同样的电磁感应原理制成的。
从此人类进入了电器应用时代，各种实用电器开始纷纷涌现。
1879年爱迪生发明了世界上第一只实用的白炽灯泡。
自爱迪生发明了电灯后，各地的发电厂才迅速发展起来。
1882 年在纽约曼哈顿地区投运的珍珠街发电厂被称为世界最早的发电厂，它拥有 6 台 120 kW 的蒸汽机发电机组。
中国最早的发电厂也是1882年建成的，它是英国人在上海租界设立的上海电光公司。

7. 电气革命的出现 背景 过程 影响

第二次工业革命又被称为“电气革命”,其开辟的时代继第一次工业革命开辟的“蒸汽时代”之后被称为“电气时代”.那么,第二次工业革命与“电气革命”是否是完全一致的概念呢? 19世纪中后期,很多科学研究成果都应用于生产,各种新发明、新技术层出不穷,突出表现在以下方面:首先,是电的广泛应用.1 821年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应,10年后英国科学家法拉第发现了电磁感应现象,这为电机(电动机和发电机)及一切有线电器设备的创新奠定了科学基础.1 888年德国物理学家赫兹电磁波的发现,则成为无线通信的科学基础.1866年德国人西门子研制发电机成功,70年代,实际可用的发电机问世,从此电力开始成为影响人们生产和生活的一种新能源,强电能够提供绝大部分生产和生活的能源,而弱电能够提供主要的通信手段(电报、电话等).其次,是内燃机的创制和使用.1862年,法国人德罗夏提出了四冲程理论,成为内燃机发明的科学基础.19世纪七八十年代,以煤气、汽油为燃料的内嫩机相继问世,不久以柴油为姗料的内燃机也研制成功.
这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革,而且也影响了人类生活方式和思维方式,使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。

8. 蒸汽机的发明背景

蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的发展。随着它的发展而建立的热力学和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础；汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点，和采用凝汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进汽的缺点；内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环；同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均是构成多种现代机械的基本元件。瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。
1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。

在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗，据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友--化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。

从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。

由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想，销路并不广。当瓦特继续进行探索时，罗巴克本人已濒于破产，他又把瓦特介绍给了自己的朋友、工程师兼企业家博尔顿，以便瓦特能得到赞助继续进行他的研制工作。博尔顿当时经四十多岁，是位能干的工程师和企业家。他对瓦特的创新精神表示赞赏，并愿意赞助瓦特。博尔顿经常参加社会活动，他是当时伯明翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍，瓦特也参加了圆月学社。在圆月学社活动期间，由于与化学家普列斯特列等交往，瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解，为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础。更重要的是，圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活跃了科学思想。

瓦特自与博尔顿合作之后即在资金、设备、材料等方面得到大力支持。瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机，由于没有显著的改进，这两台蒸汽机并没有得到社会的关注。这两台蒸汽机耗资巨大，使博尔顿也濒临破产，但他仍然给瓦特以慷慨的赞助。在他的支持下，瓦特以百折不挠的毅力继续研究。自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后，瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病，而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限。1781年，瓦特仍然在参加圆月学社的活动，也许在聚会中会员们提到天文学家赫舍尔在当年发现的天王星以及由此引出的行星绕日的圆周运动启发了他，也许是钟表中的齿轮的圆周运动启发了他。他想到了把活塞往返的直线运动变为旋转的圆周运动就可以使动力传给任何工作机。同年，他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置，终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作及的动力机。1781年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。

由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样，蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽缸本身进行了研究，他发现，他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使蒸汽机的热效率有了显著提高，但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同。两者的蒸汽都是单项运动，从一端进入、另一端出来。他想，如果让蒸汽能够从两端进入和排出，就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。

从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败，但他仍然坚持不懈、百折不回，终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。

1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀；1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程

9. 集成电路发明的背景是怎样的

1954年，硅晶体三极管也在美国得克萨斯仪器公司诞生。后来，形形色色的、用途广泛的晶体管如雨后春笋。

豌豆大小的晶体三极管与电子三极管相比，体积和重量大约都是1／200～1／100，耗电量是1／100～1／10，寿命却是100～1000倍。于是用真空管制作的庞大电子计算机、各种家用电器等相继退出历史舞台。

但是，科学家们并没有在缩小体积、减小重量和耗电量等方面裹足不前。

到了20世纪50年代后期，人们已经感到大量独立组件构成的电路的小型化已经“此路不通”——复杂电路中联结这么多组件的大量导线限制了体积进一步缩小。此外，组件数目在急剧增加，要快速组装为成品的工艺又跟不上的矛盾也日渐尖锐。

10. 瓦特发明蒸汽机的背景是什么

瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。
1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。

在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗，据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友--化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。

从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。

由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想，销路并不广。当瓦特继续进行探索时，罗巴克本人已濒于破产，他又把瓦特介绍给了自己的朋友、工程师兼企业家博尔顿，以便瓦特能得到赞助继续进行他的研制工作。博尔顿当时经四十多岁，是位能干的工程师和企业家。他对瓦特的创新精神表示赞赏，并愿意赞助瓦特。博尔顿经常参加社会活动，他是当时伯明翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍，瓦特也参加了圆月学社。在圆月学社活动期间，由于与化学家普列斯特列等交往，瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解，为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础。更重要的是，圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活跃了科学思想。

瓦特自与博尔顿合作之后即在资金、设备、材料等方面得到大力支持。瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机，由于没有显著的改进，这两台蒸汽机并没有得到社会的关注。这两台蒸汽机耗资巨大，使博尔顿也濒临破产，但他仍然给瓦特以慷慨的赞助。在他的支持下，瓦特以百折不挠的毅力继续研究。自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后，瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病，而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限。1781年，瓦特仍然在参加圆月学社的活动，也许在聚会中会员们提到天文学家赫舍尔在当年发现的天王星以及由此引出的行星绕日的圆周运动启发了他，也许是钟表中的齿轮的圆周运动启发了他。他想到了把活塞往返的直线运动变为旋转的圆周运动就可以使动力传给任何工作机。同年，他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置，终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作及的动力机。1781年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。

由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样，蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽缸本身进行了研究，他发现，他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使蒸汽机的热效率有了显著提高，但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同。两者的蒸汽都是单项运动，从一端进入、另一端出来。他想，如果让蒸汽能够从两端进入和排出，就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。

从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败，但他仍然坚持不懈、百折不回，终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。

1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀；1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程