如果沒有下面這個真實的故事,誰也不會想到,人類走入電的世界竟然與青蛙腿有關。
很多人都知道,電池是意大利科學家亞曆山德羅·伏打發明的,但在這個發明的背後,還有另一個科學家的功勞,他就是伏打的好朋友,意大利解剖學家、醫生路易·伽瓦尼。
路易·伽瓦尼
伽瓦尼的發現純粹出于偶然, 1786年11月6日這天,伽瓦尼在解剖青蛙時,偶然用銅質的手術刀觸了一下放在鐵盤裡面的蛙腿,他發現蛙腿抽搐了一下,這件事引起伽瓦尼的好奇。
在那時關于電,人們所知僅限于摩擦起電和雷電之類的電現象,伽瓦尼猜測,青蛙腿的抽搐一定是有了電,可是這個電是從何而來呢?為了探個究竟,伽瓦尼認真做起實驗來,實驗下圖所示。
他選擇了晴天、雨天等不同的天氣,選擇了一天中不同的時刻,選擇了鐵紗窗、銅絲、鐵闆及各種不同的金屬,還選擇了玻璃、橡膠、松香、石頭、木闆等,他用各種不同的東西接觸青蛙腿,發現蛙腿有時動,有時不動,有時動得較弱,有時較強烈。
1789年,他把觀察的結果以“關于電對肌肉運動的作用”為題寫成論文發表出來。在其中,他提出了兩點結論:一是青蛙腿動與不動,與外來電沒有關系;一是在青蛙神經中有電源,引起蛙腿抽搐的電流是肌肉内部某種電源引起的,他把這種電起名為“動物電”。
很可惜,伽瓦尼的這兩個結論都錯了,因此錯過了發明電池的機會。雖然結論是錯的,伽瓦尼仍功不可沒,他的發現引起了其他科學家對電現象的關注,從此打開了通往電世界的大門。
在對伽瓦尼實驗感興趣的衆多科學家中,一個很重要的人物就是亞曆山德羅·伏打。
亞曆山德羅·伏打
1745年伏打生于意大利美麗的小城科莫,伏打自小受到良好的家庭教育,他對文學和自然科學都十分喜好,尤其喜好閱讀文學書籍和做電學實驗。他有自己專門的實驗室,不僅成功地制作出第一台摩擦起電機,還發明了測量電勢高低的靜電計。對電學實驗的高度興趣使他一步步地走向成功之路,也使他最早注意到了伽瓦尼的實驗,及時抓住了發明的契機。
在1792年到1796年間,在伏打擔任帕維亞大學物理學教授期間,他利用課餘時間,反複地對“青蛙腿”做了幾百次的實驗。他發現伽瓦尼“動物電”的結論是含糊不清的。作為物理學家,他很自然地把注意力集中到了接觸蛙腿的金屬棒上。他挑選了各種金屬材料測試,終于揭示了這個現象更為本質的因素,隻要兩種不同的金屬相接觸,即使它們之間不是青蛙腿,而是濕紙闆、濕皮革或浸了水的海綿,都會有電流發生。伏打的發現結束了長達10年的“動物電”說法,并為電池的發明奠定了基礎。
伏打測試了各種各樣的金屬,還根據發生電流的強弱分辨出了不同的金屬産生電流的“活性”。他依照“活性”的強弱,排出了鋅-鉛-錫-鐵-銅-銀-金的次序,這就是著名的“伏打系列”。他用實驗證明,當系列中兩種不同的金屬相接觸時,前面的金屬帶負電,後面的帶正電。
接着,伏打用鋅片和銅片夾着用鹽水浸濕的紙闆,一層層地疊摞起來形成電堆,制成了伏打電池。
後來,他又把鋅片和銅片作為電極,放進充滿鹽水或稀釋的酸液的小杯子裡,再把很多同樣的小杯子電極串聯起來,組成了電池。
1800年3月20日,伏打在寫給倫敦皇家學會會長約瑟爵士的一封信中宣布了他的發明,所用的标題是“論不同導電物質接觸産生的電”。以後,伏打又在學者的集會上用電堆做了多次的演示。伏打用實驗證明,這種電池不用充電,就可以發出電擊,認為它“有取之不盡,用之不竭的電”。雖然伏打電堆非常原始和簡陋,但在當時,它卻被看成是一個非常神奇的發明。
當年發明的伏打電堆
我們現在所使用的幹電池就是經過改裝的伏打電池,幹電池中的氯化铵代替了鹽水,中心的石墨棒代替了銅闆,而外殼仍然是以鋅皮作為負極。
當今世界的電池五花八門,從手電筒到電子手表,從移動電話到電腦,從汽車到汽船,從飛機到潛艇,甚至從衛星到宇宙飛船,到處都有電池的身影。
電池
與現今電池世界的大家族相比,盡管伏打電池簡單而粗陋,但這是人類首次開發出來的直流電源,它開創了人類首次使用電源的紀錄,它是世界上所有電池的總源頭。由于它的出現,使人們獲得了穩定的電流,從此以後,研究電流的電磁效應、電熱效應、電化學效應等才有了可能,電池把電磁學、電化學的研究帶入了一個新階段,把物理學乃至其他學科帶入了一場真正的革命,甚至由電開始,把世界帶入到一個飛躍發展的新時代。
伏打博物館
1827年3月5日伏打去世後,在伏打電池的發源地,美麗的湖畔小鎮科莫市,當地人為紀念偉大的發明家伏打,建起了伏打寺,又稱伏打博物館,館中按照200多年前的原樣,展示着當年伏打做實驗的原始器材和文件。
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來源:原點閱讀
編輯:Garrett
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