电池的诞生
1780年11月的一天,意大利波洛尼亚大学解剖学教授伽伐尼,正在和两名助手做青蛙切片。青蛙放在桌上,离青蛙不远处有一台起电机。伽伐尼全神贯注地手拿灵巧的解剖刀,准确地切开青蛙的腹部肌肉,找出青蛙的下肢神经。这时,一名助手不小心把解剖刀轻轻地碰到青蛙腿上的神经,蛙腿痉挛地抖了一下,同时另一名助手看到起电机上刚好产生了一个火花。伽伐尼和助手们对这个现象惊奇极了。于是,他们又重复做了几次实验,都得到同样的结果。
伽伐尼
做了多年解剖的伽伐尼,解剖过的青蛙、兔子、猪、羊等何止几百几千,可从来也没有见过已经死了的动物还会像活的一样伸动。然而,摆在桌子上的明明是一只没头的死青蛙,可为什么一碰手术刀就会伸动起来呢?
最初伽伐尼设想蛙腿痉挛可能是大气电的变化所引起的。于是,为了验证这个设想,他在一个雷雨交加的早晨,把早已准备好的青蛙用铜钩钩着蛙腿悬挂在铁栏杆上,另用一根铁丝把蛙腿和地面连接起来。突然,一个闪电划破天空,在青白色的亮光中,他可以清楚地看到蛙腿在伸动。后来,他又选择了一个晴朗的中午,照例把几只用铜钩钩着的蛙腿悬挂在铁栏杆上,结果蛙腿也能伸动。这说明蛙腿痉挛和大气电的变化无关。
青蛙实验
实验继续进行下去。这一次,伽伐尼用两种不同的金属分别触及死蛙的肌肉和神经,并把两种金属联结起来,青蛙的肌肉也会抽搐颤动起来。
本来,这些现象应该使伽伐尼认识到,青蛙的抽搐来自外界的电流。然而,一向酷爱研究生物电现象的伽伐尼却认为,这是青蛙的生物电与外界构成了回路,动物神经中有电源,金属只不过起导电作用而已。就如同莱顿瓶放电时,电液从莱顿瓶放出来一样,电液从动物神经内的电源中流出来,刺激神经使蛙腿痉挛。伽伐尼把这种电称为动物电。(www.xing528.com)
1791年,伽伐尼发表了论文《论肌肉运动中的电力》,将自己的发现,按照自己的分析向科学界作了公开说明。因为当时人们已发现有些鱼类(如电鳗和电鳙是带电的,当用一根导线把这些鱼的背部和下部连接起来时,会观察到放电现象,所以伽伐尼的动物电想法也被许多人所接受。伽伐尼的发现和理论在整个欧洲科学界引起极大的震动和兴趣,也吸引了许多人在这方面做深入的研究。
1793年的一天,助手给伽伐尼带来了意大利另一位青年科学家伏打实验的消息,并把实验结果交给了他。伏打大胆地采用了伽伐尼没有用过的方法进行新的实验:他把青蛙实验中使用的性质不同的两块金属板,改成性质相同的金属板,结果青蛙腿立即停止了抽搐。他又重复多次这样的实验,结果都一样。伏打由此得出结论:使青蛙抽搐的能量,的确来自一种新的电能,但这种电能不是动物电,而是由两块不同性质的金属板的接触产生的。若用同种性质的金属做实验,青蛙就不会产生抽搐现象。
伏打电堆
伽伐尼对这样的实验结果感到十分震惊。他马上跑到实验室重复伏打的实验,果真如此。但伽伐尼仍不肯放弃他的理论,此后,他和伏打为了证明各自观点的正确性开始了长期的论战。这场科学论争最终使伏打发明了世界上最早的电池——伏打“电堆”,使人类第一次获得了可以连续恒定的电流。
1799年,即18世纪的最后一年,伏打为了给新世纪献上一份厚礼,他抓紧了实验。他制成了一种不同金属片浸入盐水中的装置。不久,他又对这种装置进行改进,把铜片、纸片、锌片等有次序地叠起来,他发现,叠在一起的金属片越多,电流就越大。因此,他把此装置称为“电堆”。
1800年,他把自己的发明用长信寄给了英国皇家学会主席班克斯,班克斯读后大加赞赏,并正式把长信发表在皇家学会学报上。从此,电池的前身开始问世,“伏打电堆”享誉欧洲。
1802年,俄国物理学家彼得洛夫根据伏打的发明,制成了一个由4200个锌圈和铜圈组成的大电堆。同时,美国的黑尔博士制成了另一个大电堆,其电能足以熔化金属。
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