电池

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所属分类:科学故事
摘要

对青蛙用刑后诞生的电池 稍微有点儿电学常识的人都知道,电压的单位名称叫“伏特”;用过干电池的人都看到过每个电池上都有“1.5伏”、“6伏”或“9伏”的标志。然而,恐怕并非所有的人都知道胺?亍北臼且桓鋈说拿?帧?br> 伏特乃是实用电池的发明人。 电池发明之前,人们获得电能的方法只有两种:一种是从静电机上通过摩擦收集电荷;另一种是从电容器的老祖先??莱顿瓶中收集电行。1745到1746年间,德国的克莱斯特、马森布罗克等人先后发现人接触电时有麻酥酥的触电感觉,这件事成了当时

    对青蛙用刑后诞生的电池    稍微有点儿电学常识的人都知道,电压的单位名称叫“伏特”;用过干电池的人都看到过每个电池上都有“1.5伏”、“6伏”或“9伏”的标志。然而,恐怕并非所有的人都知道胺?亍北臼且桓鋈说拿?帧?br>    伏特乃是实用电池的发明人。    电池发明之前,人们获得电能的方法只有两种:一种是从静电机上通过摩擦收集电荷;另一种是从电容器的老祖先??莱顿瓶中收集电行。1745到1746年间,德国的克莱斯特、马森布罗克等人先后发现人接触电时有麻酥酥的触电感觉,这件事成了当时有名的新闻。而且,有不少魔术师携带着起电器和莱顿瓶周游各地卖艺,为人们做触电麻感表演。但是,从一般人利用电的角度讲,上述两种方法却都不太便利。    为此,许多科学家都在积极寻找新的电源,意大利博洛尼亚大学教授林尔伐尼,就是热心奋斗者中的一个。    1780年秋的一天,枷尔伐尼无意中将他妻子作药用的青蛙放置在了实验桌上的起电器旁,当他妻子用小刀剥青蛙皮时,死青蛙的腿党抽搐了起来。教授妻子非常吃惊,急忙把这个情况告诉了枷尔伐尼。伽尔伐尼怀疑这是电的作用。于是他作了许多试验来观察研究这种现象。他把剥了皮的青蛙剖开悬挂起来,并将青蛙的腿用铁丝与地面联接起来,当有雷电出现的时候,他看到青蛙的腿在不断抽搐。后来,则尔伐尼又把剥了皮的青蛙用黄钢丝钧挂起来,并用铁丝联接至地面。这时他发现,即使是在晴朗的日子里,也有可能看到青蛙的腿在不时地痉挛抽搐,只不过青蛙的腿并不是在每次试验中都抽搐。有一次枷尔伐尼在实验中用铁器触碰挂在青蛙脊柱上的铁约,这时他意外地看到青蛙的腿频繁地抽搐了起来。通过对这些现象的分析,枷尔代尼否定了自己开始时的推想,认为青蛙腿的抽搐与空中的电没有关系,但动物体内确实贮存着电,用金属接触它们,电就会跑出来。他把这种电称为“动物电”。    1791年,枷尔伐尼将这些实验的情况及自己的结论写成论文,公布于学术界。    这篇论文引起了欧洲学者的广泛关注和好评。学者们争先恐后地重复伽尔伐尼的实验并进行观察,但是他们的实验有的成功,有的不成功。    伏特是意大利帕维亚大学的物理学教授,年轻时对电学就有过研究。作为一个研究电学的物理学家,伏特也想亲自来做一做这个实验。    1792年的一天,伏特一大早就来到了实验室,助手们惊讶地发现今天他手里拿的不是物理实验用的器材,而是一个关着十几只活蹦乱跳的青蛙的笼子。    伏特反复地作枷尔伐尼的实验,有时出现上面所说的那种情况,有时则没有。因此伏特怀疑枷尔伐尼实验的可靠性。伏特认为伽尔伐尼所说的“动物电”,也许根本不是那么一回事。如果伽尔伐尼说的不对,那就应该把真正的原因找出来。    这时伏特回想起1750年德国人费尔兹的发现:将两块由不同金属制作的舌型板接触起来时,有电流出现,而相同金属的舌型板相接触时则没有电流出现。当时人们认为此现象是不可思议的。伏特重作了这个实验,他仍旧是把两块不同的金属板接触起来,仔细观察,想看看到底是怎么回事。    此后,伏特全力研究起金属和电的关系。一天,他把自己当作实验对象,在自己身上做起试验来,他拿出一块铝片和一枚银币,让助手把这两种金属放在自己的舌头上,然后用金属导线把他们连接起来。助手见伏特伸着舌头,一本正经的样子,活像一只张大嘴想吞吃虫子的青蛙,不禁暗暗发笑。    伏特却是异常认真,他仔细地体味着口中的滋味。突然,伏特“呸”的一声,把嘴里的小金属物全都吐了出来。原来,他感到了满嘴的酸味。不一会儿,他又让助手找来一把银勺,用它换下了那枚银币。这次他将银勺和铝片交换了位置,重新又做了一次“青蛙吃虫”的“游戏”。当助手将金属导线接通的一瞬间,伏特感到嘴里像含了一口盐水。这些实验证明,两种金属在一定的条件下就能产生电流。伏特坚信:只要能把这种电流引出来,就能造福于人类。    经过一次又一次的实验,伏特终于找到了“动物肌肉里贮存着电”的秘密所在。原来,并不是蛙腿上的电跑到金属中来了,而是两种不同的金属接触后所产生的电流刺激了蛙腿,才使它们的肌肉因充电而收缩。伏特利用验电器完成了这个实验。而且他还发现:当用锌板与铜板相接触而出现电流时,锌板一侧为负电,铜板一侧为正电。而采用其他金属时,根据所用金属种类的不同,两侧分别为正或负。    伏特于1794年发表了自己的研究成果,并指出枷尔代尼所说的“动物电”是搞错了,他把自己发现的电称为“金属电”,他还编制出了一个接触生电的材料系列,它们的顺序是:锌、锡、铅、铁、铂、金、银、石墨、木炭等,接触生电所选用的材料,在上述系列中两种材料相隔得越远所产生的电流越大。另外,他还发现位于该系列末端的两种材料虽然不是金属,但也和金属一样,能够接触生电。    1798年,伏特当众做了一个著名的实验:用一块银币和一块与它一样大小的锌板,中间夹着一张潮湿的纸板,做成一组最原始的电池。伏特用20组、30组、60组这样的电池连接在一起,他发现这个实验装置产生了以往所没有过的强电流,这时如果用手指去触及这一大串电池的两端,就会明显地感到麻酥酥地。如果用一根导线连着一端去触及另一端,就会看到闪光的电火花。这就是世界上最早发明的电池。    麻酥酥的触电感觉和瞬间的火花给了伏特极大的鼓舞,他知道,人们要寻找的新电源已经来到了他的实验室里。他又日夜埋头试验,努力使这种新电源得到完善。他发觉潮湿纸板里的水容易被挤出来,影响电流的产生,于是就改用类似杯子的容器。以后他又发现用食盐水代替普通水,会产生更多的电火花。这样,伏特研制的电池已经达到实用的地步了。    1800年,伏特在伦敦公布了他的发明。一个月后,伏特电池就已被人们用来把水分解为氧气和氢气了。这种电池不仅在英国各地传开,而且很快就传到了法国,受到好评,还获得了拿破仑奖章和奖金。    后来,人们为了表彰伏特此项发明对物理学、电学及人类生活所作出的突出贡献,使用他的名字作为电压的单位。    伏特的成绩激励着后人不断努力:    1836年英国的丹尼尔对伏特电池作了改良,制造出丹尼尔电池,以后陆续又有本森电池和格罗布电池等问世。但是,那时电池的电压总是随着使用时间的延长而逐渐下降,人们还没有找到解决的办法。    1860年,法国的布朗特埃发明了用铅制造的电池。这种电池的特性是:当电压下降时,可以给它通以反向的电流,使电池的电压再回升上来(即所谓的充电),因为这种电池能充电,所以又被称为蓄电池。    不过,不论是蓄电池还是一般的电池,在阳板金属棒和阴极金属棒之间都必须灌充液体,因此搬运很不方便,特别是蓄电池使用的液体大多是硫酸,在挪动时很危险。    为了克服这个缺点,1891年日本的屋井先藏发明了一种干电池,这种屋井式干电池与1878年法国的拉古兰久发明的拉古兰欠电池的原理是一样的。但是屋井先藏把拉古兰欠电池的氯化扶液体换成了糊状的氯化接,并严加密封。    干电池的发明是很有影响的,逐渐为世界各国所采用。屋井先藏对于干电池进行了坚持不懈的研究,1926年他改用碳棒作干电池的阳极,进而完善了干电池的发明。

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