重现伏特的堆电池

没有电我们就不能生活。意大利发明家亚历山德罗·沃尔塔发现了如何利用他著名的伏打电堆的力量……
2015年3月2日

采访

夏洛特·康纳利,剑桥大学

我们向前推进了几年,有了一个发现沃尔特的桩改变了无数人的生活。1799年,科学家们发现了一种方法,可以产生我们今天离不开的东西——电。历史学家夏洛特·康纳利(Charlotte Connelly)在接受克里斯·史密斯(Chris Smith)采访时组装了第一节电池的复制品;但她首先解释了18世纪人们对电的理解……

夏洛特——每个人都知道雷暴和闪电。他们知道那是电。他们知道电鳗之类的东西,但最重要的是,在18世纪80年代,一个叫路易吉·伽伐尼的意大利人用青蛙的腿做了实验,他发现如果你把两块不同的金属放在青蛙腿神经的两端,青蛙的腿就会抽搐。

克里斯-这不是那个曾经把青蛙腿挂在金属钩子上挂在花园金属栅栏上的家伙吗,他看到它们在雷雨天气里抽搐?

夏洛特-每个人都应该有自己的爱好。当然,是的。他是在有了这个发现之后才这么做的。所以,他看到了抽搐。他想,“哦,我想知道这是不是电的”然后他建立了联系,然后他做了雷暴的实验。他的理论是,有一种特殊的动物电从青蛙的腿上发出,引起了这种反应。

克里斯-那是如何从动物电的概念转变为环境中显现的电,以及如何利用水龙头发电的呢?

夏洛特——嗯,很多人对伽伐尼的发现感到非常兴奋,有一个人,亚历山德罗·沃尔塔正在做更多的实验。一开始,他想,“是的,这种动物电是有道理的。”然后随着时间的推移,他开始质疑它,并想,“嗯,也许它并不像它可能的那样普遍。”于是,他想:“有没有办法不用青蛙的腿就能得到类似的结果呢?”他想也许这两种不同的金属有什么关系。所以,他提出了电的接触理论,关于两种不同金属之间的接触。

克里斯-你能为我们重现这个实验吗?

夏洛特-我可以。所以,我用了稍微不同的原料。沃尔塔所做的,是一个真正的厨房顶部实验。他拿了一些当时流通的银币。他拿了一些锌,切成同样的大小因为他认为两种不同金属之间的接触是很重要的。他把一个放在另一个上面,然后他想,嗯,青蛙的腿里有一些液体。于是,他拿了一些硬纸板,把它弄湿了。他发现在盐水中效果更好。

Chris -所以实际上,看看这个,我们面前的是一大堆正方形。这些是一英寸,一英寸半的正方形——那是什么金属?那很重。这就是锌。这是银色的,然后我们有这些铜色的床单。它们是铜的吗?

夏洛特:它们是铜的。铜比银便宜得多,后来很多人开始使用铜。

克里斯-然后我们有这些东西看起来像你在医院里贴在伤口上的那种东西。它们是你放在伤口上的东西。

夏洛特:没错。它们的大小恰好相同,而且不像硬纸板,它们不会粘在锌上。

克里斯-这些是沃尔特的纸板。

夏洛特-没错。我们拿一块锌,把它放在下面。然后因为我们的理论比Volta更先进一些,我们把纸板片放在两者之间。首先,我们把它浸在盐水里,然后把它放在上面。

克里斯:接下来我们要做的就是在纸板上面放一块铜。

夏洛特-没错。所以,我们有一层三样东西,锌,纸板,铜,然后我们继续,我们再做一次——锌,纸板,铜,锌,纸板,铜。

Chris -这是你之前神奇地做的。这是相当大的。这个有6英寸高。

夏洛特-这是一层20个细胞。这三层我已经做了20遍了。

克里斯:从科学的角度来说,电池的每一层到底发生了什么?

夏洛特:那么,在每个电池中,都有一些自由电子通过势能移动到表面的一边也就是从锌到铜。因为我们有很多堆积在一起,这种情况发生得更多,所以你得到-用今天的术语-更高的电压,没有猜测电压来自哪里的标记,因为我们正在谈论亚历山德罗·伏特。所以堆越大,层数越多,电压或电动势就越大。然后,当你创造一个电路时,所有的势能都会释放,你会有一点感觉,我认为我们应该让别人体验一下。

克里斯:谁愿意自愿帮我们修理电池?你叫什么名字?

阿米莉亚-阿米莉亚。

夏洛特-我们要让阿米莉亚把两只手的一根手指放到盐水里。所以,她是一个很好的指挥。现在,用你的左手,我想让你拿起这段锌线,它连接在这堆锌的底部。用你的右手,我要你触摸最上面的一块铜。

阿米莉亚-感觉就像我刚刚经历过两次的静电电击。

夏洛特:很好,我想如果你够勇敢的话,我们可以得到更大的冲击,你觉得呢?

阿米莉亚-是的。

夏洛特-那么,我给你一枚铜币,让你右手拿着。沃尔塔发现如果你用金属片碰触电桩他会受到更强的电击。还是一样。

阿米莉亚-确实感觉更强烈了。

夏洛特:很好。所以伏特没有办法测量这些东西放出多少电。所以,他说了这样的话,“我的指关节受到了电击,或者手腕受到了电击。”你觉得这样形容它合适吗?感觉有更进一步吗?

艾米莉亚-是的。

克里斯-非常感谢你,阿米莉亚。有没有办法可以测量或证明我们确实在发电,让家里的人相信我们?

夏洛特:嗯,我有一个蜂鸣器,如果我把它接上,希望它会发出有趣的声音。现在,我要把它的末端浸在盐水里,帮助它传导。所以,如果我把负极的一端连接到锌离子上把正极的一端连接到顶部,(哔)

克里斯-不。火警没有响。它正在起作用。夏洛特,这是如何改变人们对电的看法的,而且,一旦他们能制造出像这样的细胞和像我们在这里制造的这些光伏堆这样的电池,它能让他们做什么?

夏洛特-嗯,它发展得很快,因为它是一件你可以在家里用非常简单的设备做的事情。所以,很多人开始实验,几周之内,几个人,尼科尔森和卡莱尔是他们的名字,拿了一堆这样的东西,把它们的末端插在水里,发现它会释放氢和氧我们之前学过,如果你把它们放在一起,就会得到水。这导致了各种各样的实验和一门叫做电化学的新学科。汉弗莱·戴维以有一大堆钱而闻名。1807年,也就是仅仅7年后,他就开始分离出各种各样的新元素钾和钠是第一批分离出来的元素。

评论

添加注释