鉅大LARGE | 點擊量:6583次 | 2018年09月12日
世界上第一個電池是如何發明的
其實,古人對電并不陌生——實際上,“電子”這個詞在希臘語中的意思是“琥珀”,因為古希臘人知道,用布摩擦琥珀就能產生靜電。
本杰明·富蘭克林將風箏送入雷雨云,由此證明了閃電也是電的一種形式,不過直到現在,人類還是沒有成功馴服閃電。要想研究“電流”的性質,科學家必須設法制造出持續的小劑量電流。
生物電
1780年,意大利科學家路易吉·伽伐尼在博洛尼亞大學完成了第一步,他提出,動物是由電驅動的。伽伐尼無意中發現,解剖臺上的青蛙腿抽搐了一下,當時附近正好有一臺靜電發電機。伽伐尼打算把青蛙掛在銅鉤上晾干,結果銅鉤正好碰到了一塊鐵,兩種金屬接觸的瞬間,青蛙腿再次抽搐起來。于是伽伐尼大膽猜測,青蛙的身體會產生電,雖然它很久以前就已經死了。時任帕維亞大學自然哲學(物理)教授的亞歷山德羅·伏特對抽搐的青蛙腿很感興趣,但他并不相信動物會產生電流。伏特認為,電實際上是兩種金屬接觸產生的。從1793年到1794年,伏特發表了幾篇論文來闡述自己的想法,并開始進行下一步的研究。
不同的金屬
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
伏特將一片鋅和一片銀(例如硬幣)放在一起,然后用舌頭輕輕舔了舔。與兩種金屬接觸的瞬間,他感覺舌尖微微有些刺痛。為了獲得更強的效果,伏特想出了個聰明的主意:他制造了許多個這樣的“金屬三明治”,然后把它們疊到了一起。
不過,鋅—銀—鋅—銀的組合無法達到理想的效果,因為每組金屬產生的電很快就會被下一組反向疊放的金屬抵消,所以伏特需要用能夠導電的非金屬介質把這些金屬片兩兩隔開,換句話說,他需要的是某種非金屬導體。伏特選擇了泡過鹽水的紙板。所以,“三明治”的結構變成了鋅—銀—紙板—鋅—銀—紙板—鋅,如此排列下去。他稱之為“伏特堆”,又叫“電池”。
伏特制造的原始電池相當粗糙,它產生的電壓或許只有幾伏,不過足以讓他感受到電擊的力量。伏特用導線把電池兩頭連接起來的時候,導線的接頭也冒出了火花。
1799年,伏特就搗鼓出了電池的雛形,后來他曾為拿破侖做過演示,法國皇帝深受震撼。不過更重要的是,1800年3月20日,伏特寫了一封長信給英國皇家學會的會長約瑟夫·班克斯爵士,詳細介紹了自己的實驗。6月26日,班克斯在皇家學會大聲朗讀了這封法語信的英文譯本:
“我把幾十個小圓片疊了起來……銀片的直徑大約是1英寸(約2.54厘米)鋅片的大小和它差不多,數量也完全相同。我還準備了一些……圓形的紙板……它們可以吸收并儲存大量……鹽水。”
電擊之痛
伏特在信中寫道,可以用一根粗導線將電池組與一碗水連起來。“現在,如果把一只手浸到碗里,再用金屬片輕輕觸碰金屬堆的另一頭,浸在水里的那只手就會感覺到明顯的電擊和刺痛,直達手腕,有時候刺痛甚至會傳播到手肘的高度……”
他還說:“如果在這套裝置的兩頭分別接上一根探針,然后把兩根探針放進耳朵里,那么你的聽力就會大受影響。”
現在回頭去看,伏特所做的不過是電了自己幾下,制造了一點點火花,似乎完全不足為奇。但好戲這才剛剛開始。班克斯讀過這封信以后,其他科學家立即開始動手制造電池,他們制造的電池產生了持續的電流,這是破天荒第一次。
有了這樣的電池,科學家就能深入研究各種材料的性質,尋找導體和絕緣體。除此以外,他們還能探查電流本身的性質,研究電勢(它的單位是“伏”,也就是“伏特”的簡稱)、電流(安培)、電阻(歐姆)和其他相關知識。
化學里的電
漢弗里·戴維在倫敦的皇家研究所制作了一個巨大的電池,并用它做了一些令人嘆為觀止的化學實驗。戴維推測,不同的金屬接觸后一定會發生某種化學反應,因此產生了電流。所以他覺得可以用電流來誘發化學反應,根據這個思路,戴維首次分離出了金屬鈉和鉀。
今天我們使用的大部分物品似乎都離不開電。伏特的實驗或許是科學史上最為重大的發現。
以上內容摘自未讀·探索家新書《薛定諤的貓:改變物理學的50個實驗》
《薛定諤的貓:改變物理學的50個實驗》:
從科學史的角度,依照時間序介紹了有史以來最具突破性的重大物理學實驗,回溯物理學的發展歷程,50個實驗按時間順序排列,像50個里程碑,幫助讀者搭建起基本的物理學史體系。
這些實驗為物理學各領域奠定了基礎,也是人類科技發展的重要基石,例如:阿基米德浮力實驗、光速測定實驗、法拉第電磁實驗、楊氏雙縫實驗、尋找以太實驗、薛定諤的貓實驗等。
不論你感興趣的是光學、力學、電子學還是天文學,這本書都能讓你找到許多有趣且深具啟發性的解答。
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