亚历山德罗·伏打：电池的发明

今天，电池已经广泛地使用于人们日常生活之中。手电筒、收音机、电信仪表等，都离不开电池。不过，这种电池是经过多次改进而制成的，称为干电池。最初的电池可不是现在这个样子。从电池的“池”字可以看到，它最初是与液体联系在一起的。最初的电池，是把金属片放在装满盐水或稀硫酸的瓶子里，通过化学反应，将化学能变成电能的装置。发明这种装置的人，就是亚历山德罗·伏打。

意大利北部阿尔卑斯山南麓，有一座古老的城市，名叫科莫。科莫属于伦巴地区，经济比较繁荣。1745年2月18日，伏打就出生在这里。他的父亲是一位伯爵。伏打兄弟姐妹共8人，除他以外，都是神职人员。他的哥哥路易乔是个大主教。这个贵族家庭虽已趋于破落，但却为青少年时代的伏打提供了优越的生活环境和学习条件。

据说，伏打4岁时才会说话。家里的人都以为他很迟钝，智力不高。可是，7岁以后，他在学习上很快就赶上并超过了其他的孩子。上学时，他特别喜爱自然科学，而且喜欢同别人争论。伏打14岁时，就曾表示要当一个物理学家。他阅读了英国科学家普利斯特利的电学著作后，对电学产生了浓厚的兴趣。24岁时发表了第一篇论文，题为《关于电火的引力及其有关的现象》。这篇论文，在当时的科学界引起广泛注意，产生了很大影响。

1774年，29岁的伏打成为科莫皇家学校的一名物理教师。第二年，他发明了一种靠静电感应原理提供电源的装置。这个装置的制作方法是，将松香、松节油和蜡混合熔化，装在一个金属圆盆内，冷却之后，成为表面平滑的圆饼。再用锡做一个圆板，板面比圆饼面略小，板上安个玻璃柄，将锡板盖在圆饼上。做成后，只要用猫皮或毛布摩擦圆饼面，再把锡板放在圆饼之上，用手指按一下，再握着玻璃柄把锡板提起来，这时锡板上便会产生电。重复以上动作，便能继续得到电荷。伏打把这个装置叫做“起电盆”(也叫“起电盘”)。此外，他还发现并分离了甲烷气体，进行过各种气体的爆炸试验。

早年，伏打除了在故乡科莫从事科研活动外，还在帕维亚进行过科学研究和实验，并且发明和制作了许多仪器。其中有一种重要仪器，叫做“验电器”。这个仪器可以检验很小的电量。帕维亚离科莫不远，是米兰南面的一座城市，历史悠久，文化发达。1779年，伏打被聘任为帕维亚大学物理学教授。

为了了解自然科学研究方面的进展情况和最新信息，伏打还到欧洲一些国家去进行参观访问，广泛接触许多成就卓著的专家学者。他同法国的著名化学家拉瓦锡有过交往。拉瓦锡曾将自己的一幅画像赠送给他，以资留念，并在题词中称伏打为“我的学生和朋友”。1782年，他曾到过斯洛伐克，访问了著名的班斯卡希提亚夫尼察矿业学院。也就在这一年，他成为法国科学院的院士。后来，伏打又到了英国，并于1791年被选为英国皇家学会会员。由于他在电学和化学上的科学贡献，曾荣获英国皇家学会的科普利奖章。

意大利波伦亚大学有位教授，名叫伽瓦尼。他提出了动物身上带电的说法。早在1780年，伽瓦尼偶然观察到，在放电火花附近，，或者在雷雨来临时，青蛙腿与金属环相接触，就会发生颤动。几年之后，他又发现只要用两种不同金属组成的环与蛙腿接触，蛙腿也会颤动起来。这个现象表明，伽瓦尼事实上已经发现了电流，可是他并没有认识到这一点。他认为，这可能是青蛙的肌肉中含有一种“动物电”。1791年，伽瓦尼发表了关于青蛙神经和肌肉切片试验的论文，宣称青蛙体内存在着电。于是，便产生了所谓“动物电”的学说。

伽瓦尼是伏打的朋友。当伏打得知伽瓦尼有关“青蛙试验”的消息时，最初是赞成“动物电”学说的。可是，在进行过多次实验之后，便否定了伽瓦尼的说法。他认为，青蛙腿之所以发生颤动，是因为有两种不同的金属相接触，因而产生了电流的缘故，并不是青蛙体内存在着电。1794年，伏打单独用金属进行实验，发现不需要通过动物组织，也能产生电流。于是，他认为电流的产生与动物的肌肉组织无关，从而提出了金属生电的看法。

伏打和伽瓦尼的争论，引起了动物生电派与金属生电派之间的很多争论。论战的一方以伽瓦尼为首，并得到德国科学家洪堡的支持；另一方以伏打为首，得到法国科学家库伦的支持。这场争论发生在18世纪末，是非常自然的事情，因为当耐尚处在电学研究的初期，人们对电的本质和来源并不十分了解。对于绝大多数人来说，电还是一种神秘的东西啊。

伽瓦尼为了证明动物电的存在，在实验中用两只青蛙，使它们的腿筋互相接触，发现也能得到电流。这是什么缘故呢?难道不是说明青蛙身上确实有电吗?伏打虽然一时还解释不了其中的原因，但是坚信动物生电的说法不对。他继续进行实验，以便找到推翻动物生电说的理由。伽瓦尼则坚持自己的观点。直到1798年伽瓦尼去世后，两派的争论还在继续。

伏打为了证实没有所谓的“动物电”，进行了一系列的观察和实验。有一天他在自己身上做了一次奇特的实验。他把一小块银板放在自己的舌头上面，将一小块铅板放在舌头下面。当这两块金属板的边缘接触时，他的舌头便觉得有点奇怪的滋味。如果两块板的边缘不接触，就没有那种滋味了。他把银板和铅板的位置互相调换一下，它们的边缘接触时又能得到另一种滋味。他还发现，如果两块板为同一种金属，便不会产生任何影响。伏打根据这个实验进行推论，认为他自己的舌头并没有电，它只不过是两种金属板接触后所产生的电的传导体而已。由此，伏打得出结论，伽瓦尼进行实验时，青蛙腿之所以发生颤动，并不是青蛙本身有电，而是因为两种金属接触后所产生的电，通过青蛙这个导电体时所产生的一种现象。

伽瓦尼的动物生电说和伏打的金属生电说之间的争论，最后以伏打的胜利而告终。伏打在这场争论中，为了使金属生电说更有说服力，他使用了许多种金属进行实验。通过这些实验，他又获得了一些新的发现。其中有些发现，在电学研究的初期非常重要，值得提出来说一说。(www.xing528.com)

伏打在实验中发现，各种金属产生电荷的情况很不相同。有些金属能产生很多的电，而有些金属则只能够产生很少的电。不仅如此，不同金属所产生的电，还具有不同的性质。例如，锌与铜接触后，产生了电。但是，锌产生的电，与玻璃和丝绸相摩擦后所产生的电相似。而铜产生的电，则与火漆或松香被羊毛或猫皮摩擦后所产生的电相似。那时候，把前一种电叫做“玻璃质的电”，后一种则称为“松香质的电”。这两种电是互相吸引的。后来，有人将这两种不同性质的电，分别称为“阳电”(也叫“正电”)和“阴电”(也叫“负电”)。所谓“玻璃质的电”就是阳电，而所谓“松香质的电”则是阴电。

经过多次实验之后，伏打将几种主要金属，按它们电位差的大小，排列出一个序列。这就是：锌、铅、锡、铁、铜、银、金。在这个序列中，任何两种金属相接触，总是位于序列前面的带阳电(正电)，位于序列后面的带阴电(负电)。他还发现，在这个序列中，相距愈远的两种金属接触时，能够收到更强的生电效果；最强的效果，发生在序列中处于首位的金属(锌)与处于末位的金属(金)相接触的时候。

伏打的这些发现，不仅进一步为金属生电的观点找到了更多的根据，而且为他发明电池打下了良好的基础。

伏打虽然不同意伽瓦尼的动物电学说，但是却从多次重复伽瓦尼的“青蛙试验”中受到启发，并进一步进行金属接触生电的实验和研究。正如他自己说过的，假如没有伽瓦尼的工作基础，他就不会产生搞自己这种电池的念头。由此可见，同伽瓦尼的争论，对于伏打来说，是很有积极意义的。

伏打发明电池，经历了一个不断探索和改进的过程。

1799年，他在进行两种不同金属接触生电的实验中，设计制造了一种装置，称为“电堆”。起初他想，既然两种不同的金属相接触，就能生电，那么，如果把这两种金属一对对地重叠起来，不是就可以得到更强的电流吗?于是，他选择锌和铜两种金属，进行实验。

他将一块圆形铜板放在桌面上，铜板上面放一块在硫酸和水里浸湿的布，布的上面再放一块圆形锌板。这样就构成了一组。接着，又按同样方式将铜板、湿布、锌板叠起来，构成另一组。这样，依次一组组地加上去，最后积成一个大堆。这堆东西的顶端为锌板，底端是铜板。锌板和铜板各系一根金属线。当这两根金属线接触或分开时，线端上便出现了电火花。这表明，电堆中已经有电流产生了。这种利用化学作用来产生电流的装置，便叫做“伏打电堆”。

可是，这种电堆有个很大的缺点，就是不能持久。因为在硫酸和水里浸湿的布，很快就干了，干了就不能发挥作用，所以电流也就产生不出来了。于是，伏打继续研究改良电堆的方法，使它能够长久地产生电流。

经过多次实验，他终于找到了解决的办法。他取一个玻璃瓶，里面盛满盐水(或者稀硫酸)。再将一个锌片和一个铜片对着竖立在瓶内的盐水里面，互不接触。然后，用一根金属线将锌片和铜片的上端连接起来。于是，电流就不断地产生出来了。在盐水里面，有电由锌片流到铜片上去；在盐水外面，则有电由铜片流向锌片。这种产生电流的玻璃容器，称为“伏打电瓶”。接着，伏打又将许多这种电瓶连接起来，使之组成一个环形。这样，电流便由一对锌片与铜片依次传到另一对锌片与铜片上去。由于电瓶增多，电流的强度便加大了。这种装置，被称为“伏打连环电瓶”。

“伏打电瓶”是1800年发明的。后来，人们把它叫做“伏打电池”。这年3月，伏打写信给当时英国皇家学会会长班克斯勋爵，宣布了他的这项发明。虽然在“伏打电池”问世以前，大约1745年，荷兰莱顿大学教授马森布洛克曾经发明一种“莱顿瓶”，可以生电，供科学实验之用，但是“莱顿瓶”放电很快，不能提供恒稳的电流。由于伏打电池可以提供经久不衰的电流，因此它传到英国后，很快便在科学实验中得到普遍的应用。

伏打电池的发明，对电学的发展起到了积极的推动作用。科学家们利用伏打电池提供的持续电源，进行各种实验，获得了许多重要发现。其中，电化学和电磁学的研究进展，就与伏打电池的使用有着密切的关系。这一切，都与伏打的贡献分不开。