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世界上第一个电池是如何发明的

钜大LARGE  |  点击量:6426次  |  2018年09月12日  

其实,古人对电并不陌生——实际上,“电子”这个词在希腊语中的意思是“琥珀”,因为古希腊人知道,用布摩擦琥珀就能产生静电。


本杰明·富兰克林将风筝送入雷雨云,由此证明了闪电也是电的一种形式,不过直到现在,人类还是没有成功驯服闪电。要想研究“电流”的性质,科学家必须设法制造出持续的小剂量电流。


生物电


1780年,意大利科学家路易吉·伽伐尼在博洛尼亚大学完成了第一步,他提出,动物是由电驱动的。伽伐尼无意中发现,解剖台上的青蛙腿抽搐了一下,当时附近正好有一台静电发电机。伽伐尼打算把青蛙挂在铜钩上晾干,结果铜钩正好碰到了一块铁,两种金属接触的瞬间,青蛙腿再次抽搐起来。于是伽伐尼大胆猜测,青蛙的身体会产生电,虽然它很久以前就已经死了。时任帕维亚大学自然哲学(物理)教授的亚历山德罗·伏特对抽搐的青蛙腿很感兴趣,但他并不相信动物会产生电流。伏特认为,电实际上是两种金属接触产生的。从1793年到1794年,伏特发表了几篇论文来阐述自己的想法,并开始进行下一步的研究。


不同的金属


伏特将一片锌和一片银(例如硬币)放在一起,然后用舌头轻轻舔了舔。与两种金属接触的瞬间,他感觉舌尖微微有些刺痛。为了获得更强的效果,伏特想出了个聪明的主意:他制造了许多个这样的“金属三明治”,然后把它们叠到了一起。


不过,锌—银—锌—银的组合无法达到理想的效果,因为每组金属产生的电很快就会被下一组反向叠放的金属抵消,所以伏特需要用能够导电的非金属介质把这些金属片两两隔开,换句话说,他需要的是某种非金属导体。伏特选择了泡过盐水的纸板。所以,“三明治”的结构变成了锌—银—纸板—锌—银—纸板—锌,如此排列下去。他称之为“伏特堆”,又叫“电池”。


伏特制造的原始电池相当粗糙,它产生的电压或许只有几伏,不过足以让他感受到电击的力量。伏特用导线把电池两头连接起来的时候,导线的接头也冒出了火花。


1799年,伏特就捣鼓出了电池的雏形,后来他曾为拿破仑做过演示,法国皇帝深受震撼。不过更重要的是,1800年3月20日,伏特写了一封长信给英国皇家学会的会长约瑟夫·班克斯爵士,详细介绍了自己的实验。6月26日,班克斯在皇家学会大声朗读了这封法语信的英文译本:


“我把几十个小圆片叠了起来……银片的直径大约是1英寸(约2.54厘米)锌片的大小和它差不多,数量也完全相同。我还准备了一些……圆形的纸板……它们可以吸收并储存大量……盐水。”


电击之痛


伏特在信中写道,可以用一根粗导线将电池组与一碗水连起来。“现在,如果把一只手浸到碗里,再用金属片轻轻触碰金属堆的另一头,浸在水里的那只手就会感觉到明显的电击和刺痛,直达手腕,有时候刺痛甚至会传播到手肘的高度……”


他还说:“如果在这套装置的两头分别接上一根探针,然后把两根探针放进耳朵里,那么你的听力就会大受影响。”


现在回头去看,伏特所做的不过是电了自己几下,制造了一点点火花,似乎完全不足为奇。但好戏这才刚刚开始。班克斯读过这封信以后,其他科学家立即开始动手制造电池,他们制造的电池产生了持续的电流,这是破天荒第一次。


有了这样的电池,科学家就能深入研究各种材料的性质,寻找导体和绝缘体。除此以外,他们还能探查电流本身的性质,研究电势(它的单位是“伏”,也就是“伏特”的简称)、电流(安培)、电阻(欧姆)和其他相关知识。


化学里的电


汉弗里·戴维在伦敦的皇家研究所制作了一个巨大的电池,并用它做了一些令人叹为观止的化学实验。戴维推测,不同的金属接触后一定会发生某种化学反应,因此产生了电流。所以他觉得可以用电流来诱发化学反应,根据这个思路,戴维首次分离出了金属钠和钾。


今天我们使用的大部分物品似乎都离不开电。伏特的实验或许是科学史上最为重大的发现。


以上内容摘自未读·探索家新书《薛定谔的猫:改变物理学的50个实验》


《薛定谔的猫:改变物理学的50个实验》:


从科学史的角度,依照时间序介绍了有史以来最具突破性的重大物理学实验,回溯物理学的发展历程,50个实验按时间顺序排列,像50个里程碑,帮助读者搭建起基本的物理学史体系。


这些实验为物理学各领域奠定了基础,也是人类科技发展的重要基石,例如:阿基米德浮力实验、光速测定实验、法拉第电磁实验、杨氏双缝实验、寻找以太实验、薛定谔的猫实验等。


不论你感兴趣的是光学、力学、电子学还是天文学,这本书都能让你找到许多有趣且深具启发性的解答。

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