流电研究:伽伐尼、伏打

时间:2023-12-14 00:49:02

电流的发现纯属偶然。1752年,有一位名叫祖尔策的意大利学者,把一片铅和一片银放在舌尖上。当这两片金属的另一头连在一起时,他发现舌尖的感觉很奇怪,既不是铅的味道,也不是银的味道。他反复试验,发现确实有这种现象。由于找不到解释,他就没有再把这件事情放在心上。实际上,他的舌尖上流通了两个金属相接触而产生的接触电,味觉因而发生了变化。

流电研究:伽伐尼、伏打

又过了近30年,意大利博洛尼亚大学的医学教授伽伐尼也遭遇了这种现象。伽伐尼是一位解剖学家。1780年9月20日,他正和他的两个助手做解剖青蛙的实验。他将解剖完的青蛙放在解剖桌上后,一名助手无意中让解剖刀碰到了一条蛙腿的神经,四条蛙腿顿时猛烈地抽动。伽伐尼感到奇怪,又重复了这一实验,发现了同样的现象。他将蛙腿用铜丝挂在铁格窗上,想看看雷雨时蛙腿的反应,结果发现雷电发作时,蛙腿抽动。这表明蛙腿抽动是电击所致。但他进一步发现,没有雷电时,蛙腿也抽动,无论晴天雨天。他又在封闭的屋子里做实验,发现用相同的金属不能使蛙腿抽动,而不同的金属能使蛙腿抽动,只是程度有所不同。

金属与蛙腿接触肯定有放电过程发生,但电来自何处呢?伽伐尼是一位解剖学家,可能更相信电来自有机体内部,因此,他提出,动物体内部存在着“动物电”,这种电只有用一种以上的金属与之接触时才能激发出来。他认为,这种电与摩擦电完全一样,只是起因不同。今天我们知道,伽伐尼关于动物电的看法是错误的。然而,正是他的工作极大地促进了人们对该问题的深入研究。

伽伐尼的发现轰动一时,引起了他的同胞、意大利物理学家伏打的特别注意。伏打当时是意大利帕维亚大学的自然哲学教授,已经在静电研究中初露头角。他发明的起电盘有储存电荷的作用,可以替代莱顿瓶。为此,他于1791年获得皇家学会的科普利奖章,并被选为会员。伽伐尼的实验传开后,伏打也重复了该实验,但他对伽伐尼的解释不太满意。虽然当时的人们联想到海里的电鳗等带电的鱼,因而很快就接受了伽伐尼的“动物电”概念,但伏打对此仍深表怀疑。

1792年,他从实验上证明了,伽伐尼电本质上是因为两种金属与湿的动物体相连造成的,蛙腿只起验电器的作用。1794年,他决定只用金属而不用肌肉组织做实验,立即发现电流的产生与生物组织无关。这样一来,在伽伐尼与伏打之间便发生了一场争论。双方都有支持者,但实验证据对伏打越来越有利。

伏打用各种金属做实验,结果得出了著名的伏打序列:锌、锡、铅、铜、银、金……他发现,只要将这个序列里前面的金属与后面的金属相接触,前者就带正电,后者带负电;在序列中的距离越远,带电越多。1800年,伏打制成了著名的伏打电堆。他在3月20日致皇家学会会长的信中说,在进行接触电实验的过程中,他制造了一种新装置,这种装置可以自发地生电。“30片,40片,60片或更多的铜片,最好是用一些银片,每片都与一块锡片,更好是用一些锌片,还有等数目的水层,或比纯水更能传导的其他某种液体如盐水、碱水等,或用浸透这种液体的卡片或革片相接触。当这种水层夹在每副由两种不同金属的耦合之间时(三种导体的交替必须按照同样次序),我的仪器就造成了。”此后,伏打又将他的电堆做了进一步的改进,使其更便于使用。

伏打电堆的出现,使人们第一次有可能获得稳定而持续的电流,从而为研究动电现象打下了基础。同时,它也推动了电化学的发展。电流的出现标志着一个电气时代的来临,伏打电堆在科学史上具有十分重要的地位。