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伏打电堆 把电学推进新时代

科普中国 2016-05-16

  伏打电池示意图

                                                              

        伏打

  电的发现可以说是人类历史的革命,由它产生的动能每天都在源源不断的释放,人对电的需求夸张的说其作用不亚于人类世界的氧气,如果没有电,人类的文明还会在黑暗中探索。

  某种意义上说,电学的发展,经历了静电、电流(动电)、电磁三个阶段。很久以前,世界各国就有许多道士、术士研究电的现象。可是,结果乏善可陈,少之又少。直到十七和十八世纪,西方国家在电学方面才有了重要的发展和突破,即奠定了静电的实践和理论基础。公元1600年,英国科学家吉尔伯特发明了验电器,这为对电的研究提供了试验基础;公元1660年,德国科学家居里克制造摩擦起电机;公元1732年,美国科学家富兰克林提出电流的概念,认为电是一种没有重量的流体,并证明雷电和摩擦起电是同一回事;公元1745 年和 1746 年,荷兰莱顿大学物理学教授马森布罗克与德国卡明大教堂副主教冯· 克莱斯特分别研制出可以存储静电的莱顿瓶;公元1767年,蒲力斯特里与库仑发现了静态电荷间的作用力与距离平方成反比的定律。这些研究无一例外都认为,电没有什么实际用处。同时。由于人们只能应用摩擦发电机,运用旋转以发电,这种方式相当麻烦,所得的电量也受限制。

  公元1786年,意大利物理学家、医生伽伐尼在实验室解剖青蛙,把剥了皮的蛙腿,用刀尖碰蛙腿上外露的神经时,蛙腿剧烈地痉挛,同时出现电火花。经过反复实验,他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电,他还把这种电叫做“动物电”。五年后,他把自己长期从事蛙腿痉挛的研究成果发表。这个新奇发现,引起科学界大为震惊。公元1799年,意大利物理学亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏打在过了四十五岁生日后,受伽伐尼的影响,决定沿着“动物电”的路子研究下去。

  伏打把一个金属锌环放在一个铜环上,再用一块浸透盐水的纸或呢绒环压上,再放上锌环,铜环,如此重复下去,10个、20个、30个叠成了一个柱状,便产生了明显的电流。这就是后人所称的伏打电堆或伏打电池(因音译不同,也称为伏特电堆或伏特电池)。这柱叠得越高,电流就越强。这是为什么呢?原来伏打经过实验创立了一个了不起的电位差理论。就是说不同金属接触,表面就会出现异性电荷,也就是说有电压。他还找到了这样一个序例:.铝、锌、锡、镉、锑、铋、汞、铁、铜、银、金、铂、钯。在这个序列中任何一种金属与后面的金属相接触时,总是前面带上正电,后面带负电。这是世界上第一个电气元素表。只要有了电位差、电势差,即电压,就会有电流。如此,人们对电的认识一下于就跃出了静电的领域,就不再是摩擦毛皮上的电,雷雨中的电,莱顿瓶里的电,也不只是动物身上的电,而是能控制流动的电。科学家阿拉果在1831年写的某篇文章中这样称赞伏打电堆:“.……这种由不同金属中间用一些液体隔开而构成的电堆,就它所产的奇异效果而言,乃是人类发明的的最神奇的仪器。”

责任编辑:果仁

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