伏打发明电池的故事

时间:2014-12-13 责任编辑:网站原创 点击:
1799年,伏打以含食盐水的湿抹布,夹在银和锌的圆形板中间,堆积成圆柱状,制造出最早的电池——伏打电池。将不同的金属片插入电解质水溶液形成的电池,通称伏打电池。当时科学家对于电已经有相当的认识(静电、导电、电的种类),加上对雷电的正确了解,尤其是避雷针的研制成功,消除了人们对于雷电的畏惧。特别是蓄电装置的发现后,科学家开始动脑筋去想如何能够有效地运用电。特别是蓄电装置的发现后,科学家开始动脑筋去想如何能够有效地运用电。
  
  意大利波洛尼亚大学的解剖学教授伽伐尼(1737~1798年)经常利用电击研究生物反应。1780年秋天,他无意间发现,即使在没通电源的情况下,剥下来的青蛙腿也会发生痉挛的现象。后来经过10年的研究,在1791年终于发表成果。他一直认为这是一种由动物本身的生理现象所产生的电,称为动物电,因此开发了一门新的科学“电生理学”的研究。同时也带动了电流研究的开始,促使电池的发明。关于这次意外的发现说法如下:一次寻常的闪电,使伽伐尼解剖室台上的起电机发生电气火花的同时,放在桌子上与钳子和镊子环连接触的一只青蛙腿发生痉挛,而此时起电机与青蛙腿之间并无导体连接。接着他把青蛙腿的一只脚吊高,再用黄铜钩刺在脊髓上,并使其接触银制的台板,让另一只脚可以在台板上方自由活动。当它碰到银台时,脚的肌肉就起收缩而离开台板,但是离开台板后即又再度伸长碰到银台,如此反复摇摆。如果将钩与台板改换成同一种金属,就看不到这种现象。
  
  意大利帕维亚大学的物理学教授伏打(1745~1827年),反复重做伽伐尼的实验,仔细观察后发现电并不是发生于动物组织内,而是由于金属或是木炭的组合而产生的。于是伏打完全不使用动物的组织,仅用不同金属相接触,使用莱顿瓶及金箔检电器进行实验,发现在接触面上会产生电压,称为接触压。这种装置可以同时用不同的几种金属提高实验效果,但是总无法产生连续不断的电流。伏打同时注意到伽伐尼的实验中也是使用不同的金属,而实验中的青蛙腿可以看作一种潮湿的物质,所以就使用能够导电的盐水液体来代替动物组织实验,终于发现了电池的原理,做出了着名的伏打电堆与伏打电池。伽伐尼和伏打是朋友,伽伐尼相当坚持自己的看法,伏打的反对意见促使伽伐尼更进一步地研究。这一次他干脆不用任何金属做导体,剥出一条青蛙腿的神经,一端缚在另一条腿的肌肉上,另一端和脊髓相接,结果腿仍然会有抽搐现象,证明了表现在青蛙腿上的电刺激,可以仅仅来自动物本身,这就是所谓的伽伐尼电流。()伽伐尼发现动物电,使电生理学建立。
  
  伏打电堆是由几组圆板堆积而成,每一组圆板包括两种不同的金属板。所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布,潮湿的布具有导电的功能。伏打进一步试验不同金属所产生的电动势效果,得到以下的关系:Zn—Pb—Sn—Fe—Cu—Ag—Au。同时他也试过不同的导电液,后来就用硫酸液代替盐水。至于电堆的原理,伏打则认为是由于金属接触的机械原因所导致的,一直到后来赫尔姆霍兹才指出这是错误的,认为这是化学作用所引起的。1800年伏打将十几年研究成果,写成一篇论文《论不同金属材料接触所激发的电》,寄给英国皇家学会,不幸受到当时皇家学会负责论文工作的一位秘书尼克尔逊有意的搁置。后来伏打以自己的名义发表,终于使尼克尔逊的窃取行为遭受学术界的唾弃。当时的法国皇帝拿破仑平素喜欢学者,1800年11月20日在巴黎召见伏打,当面观看实验后顿觉感动,立即命令法国学者成立专门的委员会,进行大规模的相关实验。同时也颁发6000法郎的奖金和勋章给伏打,发行了纪念金币,而伏打也被作为电压的单位,直到现在我们还在使用。
  
  在伏打之前,人们只能应用摩擦发电机,运用旋转以发电,再将电存放在莱顿瓶中,以供使用。这种方式相当麻烦,所得的电量也受限制。伏打电池的发明改进了这些缺点,使得电的取得变成非常方便。现在电气所带来的文明,伏打电池是一个重要的起步,它带动后续电气相关研究的蓬勃发展,后来利用电磁感应原理的电动机和发电机的研发成功也得归功于它。