伏打電池示意圖

伏打

 

電的發(fā)現(xiàn)可以說是人類歷史的革命，由它產(chǎn)生的動(dòng)能每天都在源源不斷的釋放，人對(duì)電的需求夸張的說其作用不亞于人類世界的氧氣，如果沒有電，人類的文明還會(huì)在黑暗中探索。

某種意義上說，電學(xué)的發(fā)展，經(jīng)歷了靜電、電流（動(dòng)電）、電磁三個(gè)階段。很久以前，世界各國(guó)就有許多道士、術(shù)士研究電的現(xiàn)象。可是，結(jié)果乏善可陳，少之又少。直到十七和十八世紀(jì)，西方國(guó)家在電學(xué)方面才有了重要的發(fā)展和突破，即奠定了靜電的實(shí)踐和理論基礎(chǔ)。公元1600年，英國(guó)科學(xué)家吉爾伯特發(fā)明了驗(yàn)電器，這為對(duì)電的研究提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)；公元1660年，德國(guó)科學(xué)家居里克制造摩擦起電機(jī)；公元1732年，美國(guó)科學(xué)家富蘭克林提出電流的概念，認(rèn)為電是一種沒有重量的流體，并證明雷電和摩擦起電是同一回事；公元1745 年和 1746 年，荷蘭萊頓大學(xué)物理學(xué)教授馬森布羅克與德國(guó)卡明大教堂副主教馮· 克萊斯特分別研制出可以存儲(chǔ)靜電的萊頓瓶；公元1767年，蒲力斯特里與庫侖發(fā)現(xiàn)了靜態(tài)電荷間的作用力與距離平方成反比的定律。這些研究無一例外都認(rèn)為，電沒有什么實(shí)際用處。同時(shí)。由于人們只能應(yīng)用摩擦發(fā)電機(jī)，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)以發(fā)電，這種方式相當(dāng)麻煩，所得的電量也受限制。

公元1786年，意大利物理學(xué)家、醫(yī)生伽伐尼在實(shí)驗(yàn)室解剖青蛙，把剝了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神經(jīng)時(shí)，蛙腿劇烈地痙攣，同時(shí)出現(xiàn)電火花。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為痙攣起因于動(dòng)物體上本來就存在的電，他還把這種電叫做“動(dòng)物電”。五年后，他把自己長(zhǎng)期從事蛙腿痙攣的研究成果發(fā)表。這個(gè)新奇發(fā)現(xiàn)，引起科學(xué)界大為震驚。公元1799年，意大利物理學(xué)亞歷山德羅·朱塞佩·安東尼奧·安納塔西歐·伏打在過了四十五歲生日后，受伽伐尼的影響，決定沿著“動(dòng)物電”的路子研究下去。

伏打把一個(gè)金屬鋅環(huán)放在一個(gè)銅環(huán)上，再用一塊浸透鹽水的紙或呢絨環(huán)壓上，再放上鋅環(huán)，銅環(huán)，如此重復(fù)下去，10個(gè)、20個(gè)、30個(gè)疊成了一個(gè)柱狀，便產(chǎn)生了明顯的電流。這就是后人所稱的伏打電堆或伏打電池（因音譯不同，也稱為伏特電堆或伏特電池）。這柱疊得越高，電流就越強(qiáng)。這是為什么呢？原來伏打經(jīng)過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)立了一個(gè)了不起的電位差理論。就是說不同金屬接觸，表面就會(huì)出現(xiàn)異性電荷，也就是說有電壓。他還找到了這樣一個(gè)序例：.鋁、鋅、錫、鎘、銻、鉍、汞、鐵、銅、銀、金、鉑、鈀。在這個(gè)序列中任何一種金屬與后面的金屬相接觸時(shí)，總是前面帶上正電，后面帶負(fù)電。這是世界上第一個(gè)電氣元素表。只要有了電位差、電勢(shì)差，即電壓，就會(huì)有電流。如此，人們對(duì)電的認(rèn)識(shí)一下于就躍出了靜電的領(lǐng)域，就不再是摩擦毛皮上的電，雷雨中的電，萊頓瓶里的電，也不只是動(dòng)物身上的電，而是能控制流動(dòng)的電。科學(xué)家阿拉果在1831年寫的某篇文章中這樣稱贊伏打電堆：“.……這種由不同金屬中間用一些液體隔開而構(gòu)成的電堆，就它所產(chǎn)的奇異效果而言，乃是人類發(fā)明的的最神奇的儀器。”

1800年3月20日，伏打正式對(duì)外宣布：電荷就像水，在電線中流動(dòng)，會(huì)由電壓高的地方向電壓低的地方流動(dòng)，產(chǎn)生電流，即為電勢(shì)差。為此，他寫成一篇論文《論不同金屬材料接觸所激發(fā)的電》，寄給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)，不幸受到當(dāng)時(shí)皇家學(xué)會(huì)負(fù)責(zé)論文工作的一位秘書尼克爾遜有意的擱置，后來伏打以自己名義發(fā)表，終于使尼克爾遜的竊取行為遭受學(xué)術(shù)界的唾棄。

當(dāng)年11月20日，法國(guó)皇帝拿破侖在巴黎召見伏打，當(dāng)面觀看電堆實(shí)驗(yàn)。激動(dòng)的拿破侖當(dāng)場(chǎng)命令法國(guó)學(xué)者成立專門的委員會(huì)，進(jìn)行大規(guī)模的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并頒發(fā)6000法郎的獎(jiǎng)金和勛章給伏打，發(fā)行了以伏打像為主體的紀(jì)念金幣。

伏打電堆的發(fā)明，引起了科學(xué)界的電池研發(fā)之路。伏打電堆堪稱人類的第一種電池。公元1836年，英國(guó)科學(xué)家丹尼爾對(duì)“伏打電堆”進(jìn)行改良：使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，制造出第一個(gè)不極化，能保持平衡電流的鋅銅電池。這種電池使用一段時(shí)間后，電壓下降電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電，可以反復(fù)使用，所以稱它為“蓄電池”。公元1887年，英國(guó)人赫勒森發(fā)明了最早的干電池，其電解液為糊狀，不會(huì)溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應(yīng)用。公元1890年，發(fā)明大王愛迪生發(fā)明了可充電的鐵鎳干電池，把電池的發(fā)明推向一個(gè)新階段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，干電池已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)大的家族，到目前為止已經(jīng)約有100多種，比如鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、鎂-錳干電池、鋅-空氣電池、鋅-氧化汞電池、鋅-氧化銀電池、鋰-錳電池等。這些干電池，其實(shí)就是改良版的伏打電堆：用氯化銨的糊狀物代替了當(dāng)初的鹽水，用石墨棒代替了當(dāng)初的銅板作為正極，而外殼仍然用鋅皮作為電池的負(fù)極。

伏打電堆提供了產(chǎn)生恒定電流的電源——化學(xué)電源，它的強(qiáng)度的數(shù)量級(jí)比從靜電起電機(jī)能得到的電流大得多。人們從伏打電堆中獲得穩(wěn)定的持續(xù)的電流，是電學(xué)從對(duì)靜電的研究進(jìn)入到對(duì)動(dòng)電的研究。公元1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，這又引發(fā)了公元1831年英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象并發(fā)明發(fā)電機(jī)，使電磁學(xué)發(fā)展走上了突飛猛進(jìn)的道路；發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)標(biāo)志著電氣文明的開始，并導(dǎo)致第二次產(chǎn)業(yè)革命，改變?nèi)祟惿鐣?huì)的結(jié)構(gòu)。從這方面講，伏打電堆把電學(xué)引進(jìn)了一個(gè)新時(shí)代。

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伏打電堆 把電學(xué)推進(jìn)新時(shí)代

圖文簡(jiǎn)介

伏打電堆的發(fā)明，引起了科學(xué)界的電池研發(fā)之路。伏打電堆堪稱人類的第一種電池。