Herald era kejuruteraan elektrik Alessandro Volta

Untuk ulang tahun ke-200 sumber pertama arus elektrik

Jan Schneiberg, D. Charlet

Alessandro Volta adalah, seperti yang mereka katakan sekarang, seorang tokoh ikonik dalam sejarah elektrik, kejuruteraan elektrik dan telekomunikasi.

Menjelang suku terakhir abad ke-18, banyak yang telah diketahui tentang sifat-sifat "kuasa elektrik" yang misterius. Mesin geseran elektrostatik direka untuk menghasilkan cas elektrik (Francis Gouxby, England), fenomena kekonduksian elektrik ditemui (Stephen Gray, England) dan konsep dua jenis elektrik diberikan - "kaca" dan "resin" - seterusnya " positif" dan "negatif" (Charles Dufay, Perancis). Peranti storan untuk cas elektrik telah dicipta - kapasitor pertama, yang dipanggil "Balang Leyden" (Ewald Kleist, Pomerania, dan Pieter van Mussenbroek, Holland), kilat telah "dijinakkan" (B. Franklin, Amerika Syarikat) dengan menggunakan penangkal petir (dalam perbendaharaan kata harian "penang petir") . Akhirnya, Undang-undang Pertama Elektrostatik telah ditubuhkan (Charles Coulomb, Perancis).

Tetapi penemuan zaman Volta - "elektrik hubungan" - nampaknya merumuskan semua hasil yang dicapai sebelum ini dan memberi dorongan kuat kepada kajian baru yang lebih mendalam tentang sifat elektrik dan kemungkinan aplikasi praktikalnya.

Alessandro Volta dilahirkan pada 18 Februari 1745 di ladang keluarga nenek moyangnya, berhampiran bandar kecil Como di utara Itali. Dia berasal dari keluarga bangsawan, ibunya ialah Duchess Maddalena Inzai. Pada tahun-tahun terawalnya, Alessandro mengalami kelewatan perkembangan fizikal dan mental; dia mula bercakap hanya pada usia empat tahun. Kemudian perkembangannya berjalan sangat cepat. Bertentangan dengan kerjayanya yang ditakdirkan sebagai seorang paderi, dia mula berminat dengan eksperimen fizikal dan, sudah pada usia 18 tahun, berkoresponden dengan salah seorang ahli fizik elektrik yang paling terkenal pada masa itu, seorang penunjuk perasaan eksperimen elektrik awam yang menakjubkan, Abbot Jean Nollet.

Alessandro Volta

Dari 1774 hingga 1779 Volta ialah seorang guru fizik di Royal School of Como. Pada usia 26 tahun, beliau menerbitkan karya saintifik pertamanya, "Kajian empirikal kaedah untuk mengujakan elektrik dan menambah baik reka bentuk mesin." Dia membuat ciptaan pertamanya yang serius pada tahun 1772. Ia adalah elektroskop pemeluwap yang dipanggil dengan penyedut penyedut (menyambungkan elektroskop dengan kapasitor), yang mempunyai kepekaan yang jauh lebih besar daripada elektroskop sebelumnya dengan gabus atau bola elderberi yang digantung pada benang. Peranti ini mempunyai sifat metrik, kerana pesongan penyedut minuman dengan sudut sehingga 30° ternyata berkadar dengan cas elektroskop. Elektroskop adalah selama bertahun-tahun alat pengukur utama yang digunakan oleh Volta sendiri dan penyelidik lain.

Pada usia tiga puluh tahun, Volta menjadi terkenal. Dia mencipta elektrofor resin, atau, sebagaimana pencipta itu sendiri memanggilnya, "elettroporo perpetuo," yang bermaksud "pembawa elektrik kekal." Mesin elektroforik menggunakan fenomena elektrifikasi melalui aruhan, manakala dalam mesin elektrostatik yang digunakan, elektrik dihasilkan melalui geseran. Peranti ini sangat mudah dan juga sangat asli. Ia terdiri daripada dua cakera logam. Satu, katakan bahagian bawah, ditutup dengan lapisan resin. Apabila digosok dengan tangan, sarung tangan kulit atau bulu, cakera dicas dengan elektrik negatif. Jika anda membawa cakera atas kepadanya, yang terakhir akan mengecas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 1 a. Apabila elektrik yang tidak terikat dialihkan ke dalam tanah (Rajah 1 b), sekurang-kurangnya dengan jari penguji, cakera atas akan bercas positif. Anda boleh mengangkatnya dan mengeluarkan caj daripadanya (Gamb. 1 c). Dengan mengulangi kitaran menurunkan dan menaikkan cakera atas berkali-kali, anda boleh meningkatkan cas sama banyak kali.

nasi. 1. Rajah menerangkan operasi elektrofor Volta

Volta menunjukkan bahawa elektroforanya "terus berfungsi walaupun tiga hari selepas dicas." Dan selanjutnya: "Mesin saya memungkinkan untuk mendapatkan elektrik dalam sebarang cuaca dan menghasilkan kesan yang lebih baik daripada cakera dan bola terbaik (elektrostatik - nota pengarang) mesin." Jadi, elektrofor adalah peranti yang memungkinkan untuk mendapatkan nyahcas elektrik statik yang kuat. Volta yang diekstrak daripadanya "mencetuskan sepuluh atau dua belas ketebalan jari dan lebih banyak lagi..." Elektrofor Volta berfungsi sebagai asas untuk pembinaan seluruh kelas induksi, yang dipanggil "electrophores" ", kereta.

Ulasan polemik. Sesetengah ahli sejarah fizik dan kejuruteraan elektrik percaya bahawa Volta tidak mencipta elektrofor, tetapi hanya menambah baik peranti yang dicipta lebih awal oleh ahli akademik St. Petersburg Franz Epinus. Sesungguhnya, pada tahun 1758, Epinus mencadangkan teori menghantar "elektrik melalui pengaruh" - dengan kaedah induksi elektrostatik, iaitu, dalam istilah moden, dia mencipta kaedah. Dia juga membina peranti pertama yang membuktikan kemungkinan ini. Ia terdiri daripada mangkuk logam di mana jisim acuan sulfur berelektrik dimasukkan dan kemudian dikeluarkan. Kedua-dua cawan dan sulfur itu ternyata bercas elektrik.

Walau bagaimanapun, Epinus tidak melampaui demonstrasi makmal, dan peranti yang diciptanya tidak menerima aplikasi praktikal. Volta, berdasarkan kaedah yang dicipta oleh Epinus, mencipta elektrofora asli, yang memberikan kesan teknikal baru berbanding dengan prototaip, yang, menurut semua kanun undang-undang paten, diiktiraf sebagai ciptaan. Ini adalah tipikal untuk sejarah teknologi. Setelah dicipta, kaedah itu memungkinkan untuk menggunakan prinsipnya untuk mencipta, iaitu, mencipta, pelbagai peranti. Sebagai contoh, P. Schilling mencipta kaedah telegrafi elektromagnet dan peranti pertama untuk pelaksanaannya. Kemudian, atas prinsip yang sama, C. Wheatstone dan W. Cook mencipta telegraf penunjuk, dan Morse mencipta telegraf percetakan. Kesemua mereka dianggap sebagai pencipta.

Volta sendiri mengakui bahawa Apinus menyedari idea elektroforus, tetapi tidak membina peranti lengkap.

Pada tahun 1776, Volta mencipta pistol gas - "pistol Volta", di mana gas metana meletup dari percikan elektrik.

Pada tahun 1779, Volta telah dijemput untuk mengambil kerusi fizik di universiti dengan sejarah seribu tahun di bandar Pavia, tempat dia bekerja selama 36 tahun.

Seorang profesor yang progresif dan berani, dia memecahkan bahasa Latin dan mengajar pelajar dari buku yang ditulis dalam bahasa Itali.

Volta banyak mengembara: Brussels, Amsterdam, Paris, London, Berlin. Di setiap bandar, pertemuan para saintis menyambutnya, meraikannya dengan penghormatan, dan menghadiahkannya pingat emas. Walau bagaimanapun, "jam terbaik" Volta masih di hadapan; ia akan datang dalam lebih daripada dua dekad. Dalam pada itu, dia berpindah dari penyelidikan elektrik selama lima belas tahun, menjalani kehidupan yang diukur sebagai profesor dan terlibat dalam pelbagai perkara yang menarik minatnya. Pada usia lebih dari empat puluh, Volta berkahwin dengan Teresa Pellegrina yang mulia, yang melahirkan tiga anak lelaki.

Dan sekarang - sensasi! Profesor itu menemui risalah Galvani yang baru diterbitkan "On Electric Forces in Muscular Movement." Transformasi kedudukan Volta adalah menarik. Pada mulanya dia melihat risalah itu dengan keraguan. Kemudian dia mengulangi eksperimen Galvani dan sudah pada 3 April 1792 dia menulis kepada yang terakhir: "... sejak saya menjadi saksi mata dan melihat keajaiban ini, saya, mungkin, telah beralih dari ketidakpercayaan kepada fanatik."

Namun, negeri ini tidak bertahan lama. Pada 5 Mei 1792, dalam kuliah universitinya, dia memuji eksperimen Galvani, tetapi kuliah seterusnya, pada 14 Mei, dijalankan secara polemik, menyatakan idea bahawa katak kemungkinan besar hanya penunjuk elektrik. , "sebuah elektrometer, berpuluh kali lebih sensitif daripada elektrometer yang paling sensitif dengan daun emas."

Tidak lama kemudian, mata yang tajam ahli fizik melihat sesuatu yang tidak menarik perhatian ahli fisiologi Galvani: menggeletar kaki katak diperhatikan hanya apabila ia disentuh oleh wayar yang diperbuat daripada dua logam berbeza. Volta mencadangkan bahawa otot tidak mengambil bahagian dalam penciptaan elektrik, dan penguncupan mereka adalah kesan sekunder yang disebabkan oleh rangsangan saraf. Untuk membuktikannya, dia melakukan eksperimen terkenal di mana rasa masam dikesan pada lidah apabila timah atau plat plumbum digunakan pada hujungnya, dan syiling perak atau emas digunakan pada bahagian tengah lidah atau pipi dan plat dan syiling disambungkan dengan wayar. Kami merasakan rasa yang sama apabila kami menjilat dua kenalan bateri pada masa yang sama. Rasa masam bertukar menjadi "beralkali", iaitu, mengeluarkan rasa pahit, jika objek logam ditukar pada lidah.

Pada Jun 1792, hanya tiga bulan selepas Volta mula mengulangi eksperimen Galvani, dia tidak lagi mempunyai sebarang keraguan: “Oleh itu, logam bukan sahaja konduktor yang sangat baik, tetapi juga enjin elektrik ia bukan sahaja menyediakan laluan elektrik yang paling mudah;

cecair, ... tetapi mereka sendiri menyebabkan ketidakseimbangan yang sama dengan mengekstrak cecair ini dan memperkenalkannya, sama seperti yang berlaku apabila menggosok idioelektrik" (inilah yang mereka panggil badan yang dielektrik oleh geseran pada zaman Volta - nota pengarang).

Oleh itu, Volta menetapkan undang-undang tegasan sentuhan: dua logam yang berbeza menyebabkan "ketidakseimbangan keseimbangan" (dalam istilah moden, mereka mencipta perbezaan potensi) antara kedua-duanya, selepas itu dia mencadangkan memanggil elektrik yang diperoleh dengan cara ini bukan "haiwan", tetapi " logam”. Ini memulakan perjalanan tujuh tahunnya ke ciptaan yang benar-benar hebat.

Siri pertama eksperimen unik untuk mengukur perbezaan potensi sentuhan (CPD) menghasilkan kompilasi "siri Volta" yang terkenal, di mana unsur-unsur disusun dalam urutan berikut: zink, kerajang timah, plumbum, timah, besi, gangsa, tembaga, platinum, emas, perak, merkuri, grafit (Volta tersilap mengklasifikasikan grafit sebagai logam - nota pengarang).

Setiap daripada mereka, bersentuhan dengan mana-mana ahli siri berikutnya, menerima caj positif, dan yang berikutnya menerima caj negatif. Contohnya, besi (+) / kuprum (-); zink (+) / perak (-), dsb. Volta dipanggil daya yang dijana oleh sentuhan dua logam electroexcitatory, atau daya gerak elektrik. Daya ini menggerakkan elektrik supaya perbezaan voltan tercipta antara logam. Volta seterusnya menetapkan bahawa perbezaan voltan akan menjadi lebih besar apabila logam terletak antara satu sama lain. Contohnya, besi/kuprum - 2, plumbum/timah - 1, zink/perak - 12.

Pada tahun 1796-1797 Undang-undang penting telah didedahkan: beza keupayaan antara dua sebutan siri adalah sama dengan jumlah beza potensi semua sebutan pertengahan:

A/B + B/C + C/D + D/E + E/F = A/F.

Sesungguhnya, 12 = 1 + 2 + 3 + 1 + 5.

Di samping itu, eksperimen telah menunjukkan bahawa perbezaan voltan tidak berlaku dalam "siri tertutup": A/B + B/C + C/D + D/A = 0. Ini bermakna bahawa melalui beberapa sentuhan logam semata-mata adalah mustahil untuk mencapai voltan yang lebih tinggi daripada sentuhan langsung hanya dua logam.

Dari sudut pandangan moden, teori elektrik sentuhan yang dicadangkan oleh Volta adalah salah. Dia mengira kemungkinan memperoleh tenaga secara berterusan dalam bentuk arus galvanik tanpa menggunakan apa-apa jenis tenaga lain.

Namun, pada penghujung tahun 1799, Volta berjaya mencapai apa yang diingininya. Dia mula-mula menetapkan bahawa apabila dua logam bersentuhan, satu menerima lebih banyak tekanan daripada yang lain. Sebagai contoh, apabila menyambungkan plat kuprum dan zink, plat kuprum mempunyai potensi 1, dan plat zink mempunyai potensi 12. Banyak eksperimen seterusnya menyebabkan Volta membuat kesimpulan bahawa arus elektrik berterusan hanya boleh timbul dalam litar tertutup yang terdiri. pelbagai konduktor - logam (yang dia panggil konduktor kelas pertama) dan cecair (yang dia panggil konduktor kelas kedua).

Oleh itu, Volta, tanpa disedari sepenuhnya, datang kepada penciptaan unsur elektrokimia, tindakan yang berdasarkan penukaran tenaga kimia kepada tenaga elektrik.

nasi. 2. Jenis sel galvanik yang digambarkan oleh Volta dalam surat kepada Bank: di atas - bateri cawan, di bawah - varian "tiang voltan".

Volta dapat memperoleh voltan yang ketara dengan meletakkan satu lajur bulatan pasangan sesentuh logam yang sama, berorientasikan identik dan dipisahkan oleh pengatur fabrik basah. Volta sendiri menggambarkan intipati ini menggunakan contoh bateri cawannya (Rajah 2 di atas). Cawan kiri mengandungi satu plat tembaga, potensinya ialah 1. Dalam tiga cawan seterusnya, plat kiri adalah zink, yang kanan adalah tembaga; dalam cawan terakhir - zink; setiap zink satu dalam satu cawan disambungkan oleh haluan logam kepada satu kuprum dalam cawan seterusnya. Plat zink pertama mempunyai potensi 12. Volta mengandaikan bahawa dua plat logam yang dipisahkan oleh cecair memperoleh potensi yang sama. Akibatnya, kuprum kedua juga akan mempunyai potensi 12, dan zink kedua akan mempunyai potensi 12 + 11 = 23; zink ketiga 12 + 2 * 11 = = 34; yang keempat 12 + 3 * 11 = 45, dsb. Sebagai contoh, zink ke-10 akan memperoleh potensi 12 + 9 * 11 = 111.

Volta melaporkan penemuannya dalam surat bertarikh 20 Mac 1800 kepada Presiden Royal Society of London, Joseph Banks. Dalam mesej "Mengenai elektrik yang teruja dengan sentuhan mudah bahan konduktif mudah," dia menulis: "... Saya... berbesar hati melaporkan beberapa keputusan yang menakjubkan yang saya perolehi. Yang utama daripada keputusan ini... ialah penciptaan peranti yang beroperasi secara berterusan... ., mencipta cas yang tidak boleh dihancurkan, memberikan impuls berterusan kepada cecair elektrik." Dan selanjutnya: "Peluru yang saya katakan - dan ini akan mengejutkan anda - ... tidak lebih daripada koleksi konduktor yang baik dari pelbagai jenis, disusun dengan cara tertentu dua puluh, empat puluh atau enam puluh bulatan tembaga atau, malah lebih baik, perak, masing-masing dilipat dengan bulatan timah atau zink yang lebih baik, dan bilangan lapisan air yang sama atau beberapa cecair lain yang mengalir lebih baik daripada air, contohnya, larutan garam, alkali, dsb., atau kepingan kadbod, kulit , dsb., cecair ini dilembapkan dengan baik, dan lapisan ini terletak di antara kedua-dua logam yang berbeza bagi setiap pasangan Ini sahaja yang membentuk instrumen baharu saya. Volta sendiri pada mulanya mencadangkan untuk memanggil perantinya, atau peluru, atau instrumen sebagai "organ elektrik buatan", kemudian menamakannya sebagai "lajur elektromotif." Kemudian, orang Perancis mula memanggil peranti ini sebagai "lajur galvanik" atau "lajur voltan".

Volta bertanggungjawab untuk memperkenalkan konsep "kapasiti", "litar", "daya elektromotif", "perbezaan voltan".

Kehormatan dan kemasyhuran datang kepada pencipta. Di Perancis, pingat dicetak sebagai penghormatan kepadanya, dan konsul pertama Direktori, Jeneral Bonaparte, menubuhkan dana sebanyak 200,000 franc untuk "penemu cemerlang" dalam bidang elektrik dan menganugerahkan hadiah pertama kepada pengarang tiang itu. Volta menjadi kesatria Legion of Honor, Palang Besi, menerima gelaran senator dan dikira, menjadi ahli Akademi Sains Paris dan St. Petersburg, ahli Royal Society of London, yang menganugerahkan Coplay kepadanya. Pingat emas.

Penciptaan "lajur voltan" adalah peristiwa revolusioner dalam sains elektrik, ia menyediakan asas untuk kemunculan kejuruteraan elektrik moden dan mempunyai kesan yang besar terhadap keseluruhan sejarah tamadun manusia. Tidak menghairankan bahawa ahli akademik Perancis yang kontemporari Volta, D. Arago, menganggap lajur Voltaik "... peranti paling luar biasa yang pernah dicipta oleh manusia, tidak termasuk teleskop dan enjin wap."

Pada sepertiga pertama abad ke-19, "Lajur Volta" kekal sebagai satu-satunya sumber arus elektrik, yang berjaya digunakan untuk eksperimen dan penemuan mereka oleh saintis utama - V. Petrov, X. Davy, A.-M. Ampere, M. Faraday.

Antaranya, yang pertama memperbaiki "lajur voltan" ialah Vasily Petrov, seorang profesor fizik di Akademi Perubatan-Pembedahan St. Beliau menegaskan bahawa arus yang lebih kuat boleh diperoleh daripada bateri yang lebih berkuasa. Pada tahun 1802, beliau mencipta sumber arus voltan tinggi yang unik (kira-kira 1700 V), yang beliau panggil sebagai "bateri besar." Bateri ini terdiri daripada 2100 sel tembaga-zink (bateri yang wujud di Eropah pada masa itu mempunyai 15-20 elemen). Dalam eseinya "Berita Eksperimen Galvani-Volta," yang diterbitkan pada tahun 1803, V. Petrov menerangkan fenomena arka elektrik yang ditemui olehnya dan menunjukkan bahawa dengan "cahaya terang, serupa dengan cahaya matahari atau nyalaan, bilik gelap boleh cukup jelas diterangi.” Ini menandakan permulaan dua arah: peleburan elektrik logam dan pemulihannya daripada bijih dan penciptaan lampu arka elektrik.

Volta cukup bertuah untuk hidup untuk melihat penemuan paling penting yang dibuat menggunakan ciptaannya: tindakan arus pada jarum magnet, putaran bersama konduktor dengan arus dan magnet (prototaip motor elektrik), pembangunan asas Ampere daripada elektrodinamik. Pada tahun 1819 Volta meninggalkan jawatan profesornya.

Beliau meninggal dunia di kota asalnya pada tahun 1827 pada usia 82 tahun.

Legenda tentang Volta beredar semasa hayatnya. Untuk membuktikan teorinya tentang "sentuh elektrik," pada tahun 1794 beliau menjalankan eksperimen "Kuartet Basah". Empat lelaki dengan tangan basah berdiri dalam bulatan. Kemudian yang pertama mengambil pinggan zink dengan tangan kanannya, dan menyentuh lidah yang kedua dengan kirinya; yang kedua menyentuh bola mata yang ketiga, yang memegang kaki katak yang dibedah, dan yang keempat meraih badannya dengan tangan kanannya, dan dengan kirinya membawa pinggan perak ke plat zink, yang pertama memegang dengan kanannya. tangan. Pada saat bersentuhan, yang pertama menggigil tajam, yang kedua mengernyit dari rasa "lemon" di mulutnya, yang ketiga mendapat percikan dari matanya, yang keempat merasakan sensasi yang tidak menyenangkan, dan katak itu seolah-olah hidup dan menggeletar. Pemandangan ini mengejutkan saksi mata.

Sumbangan saintifik Volta sangat dihargai oleh orang sezamannya - dia dianggap ahli fizik terhebat di Itali selepas Galileo. Berdasarkan ciptaan Volta, sehingga akhir abad ke-19, kira-kira dua ratus jenis "Lajur Volta" - sumber arus elektrokimia - telah dicadangkan.

Memori Volta telah diabadikan pada tahun 1881 di Kongres Antarabangsa Juruelektrik di Paris, di mana salah satu unit elektrik yang paling penting - unit voltan - diberi nama "volt".

Penciptaan "lajur voltan" menamatkan era elektrostatik dan menandakan permulaan era kejuruteraan elektrik.

Jadi pada pergantian abad ke-18-19 berlaku peralihan daripada elektrik untuk sains kepada elektrik untuk manusia - untuk industri, kehidupan seharian dan budaya.

kesusasteraan

1. Llozzi M. Sejarah fizik. Per. daripada bahasa Itali - M.: Mir, 1970.
2. Lebedev V. Elektrik, kemagnetan dan kejuruteraan elektrik dalam perkembangan sejarah mereka. - M.-L.: N.-t. Rumah Penerbitan NKTP USSR, 1937.
3. Kartsev V. Pengembaraan persamaan hebat. - M.: Pengetahuan, 1978.
4. Dorfman Ya. G. Sejarah fizik dunia dari zaman purba hingga akhir abad ke-18. - M.: Nauka, 1974.
5. Samarin M. S. Volt, Ampere, Ohm dan unit kuantiti fizik lain dalam teknologi komunikasi. - M.: Radio dan komunikasi, 1988.
6. Rosenberg F. Sejarah fizik. Bahagian III, isu. I. - M.-L.: N.-t. Rumah Penerbitan NKTP USSR, 1935.
7. Veselovsky O. N., Shneyberg Ya. Esei mengenai sejarah kejuruteraan elektrik. - M.: Rumah penerbitan MPEI, 1993.
8. Kamus biografi saintifik. Vol. 14, 1976.

Doktor Sains Fizikal dan Matematik V. OLSHANSKY

KEMENANGAN MISTERI

Volta menunjukkan ciptaannya kepada Napoleon - Tiang Volta.

Luigi Galvani (1737-1798).

Lucia Galeazzi, isteri Galvani.

Dalam eksperimennya, Galvani menggunakan mesin elektrofor yang serupa dengan yang ini.

Galvani, isterinya dan seorang pembantu menjalankan eksperimen di makmal rumah mereka. A. Muzzi, 1862.

Seekor katak yang disediakan untuk eksperimen dengan mesin elektrofor dan balang Leyden. Melukis daripada risalah Galvani.

Skim eksperimen untuk mengkaji elektrik atmosfera. Pengesan adalah kaki katak, sarafnya disambungkan ke batang petir, dan otot disambungkan melalui konduktor ke air di dalam perigi. Melukis daripada risalah Galvani.

Alessandro Volta (1745-1827).

Kutub volta yang terdiri daripada cakera logam yang dipisahkan oleh bulatan kain basah.

Pada tahun 1801, satu peristiwa yang menarik berlaku di Paris, berulang kali diterangkan oleh ahli sejarah sains: di hadapan Napoleon Bonaparte, persembahan karya "Organ elektrik buatan meniru organ elektrik semulajadi belut atau pari" telah dibentangkan dengan demonstrasi model organ ini. Napoleon dengan murah hati memberi ganjaran kepada pengarang: pingat telah dipukul sebagai penghormatan kepada saintis dan hadiah 80,000 ecus telah ditubuhkan. Semua masyarakat saintifik terkemuka pada masa itu, termasuk Akademi Sains St. Petersburg, menyatakan keinginan untuk melihatnya dalam barisan mereka, dan universiti terbaik di Eropah bersedia untuk menyediakan jabatan mereka. Beliau kemudiannya menerima gelaran kiraan dan dilantik sebagai ahli Senat Kerajaan Itali. Nama lelaki ini terkenal hari ini, dan pelbagai versi organ elektrik tiruan yang meniru yang semula jadi dihasilkan dalam berbilion-bilion kuantiti. Kita bercakap tentang Alessandro Volta dan ciptaannya - Voltaic Column, prototaip semua bateri dan penumpuk moden. Apakah kaitan lajur Voltaik dengan organ elektrik ikan - lebih lanjut mengenainya kemudian, tetapi buat masa ini mari kita perhatikan fakta bahawa demonstrasi itu dilakukan dengan penuh keangkuhan dan di hadapan orang ramai yang ramai.

Lajur voltan kononnya menghasilkan voltan 40-50 volt dan arus kurang daripada satu ampere. Apakah sebenarnya yang perlu ditunjukkan oleh Volta untuk menangkap imaginasi semua orang? Bayangkan bahawa ia bukan Volta, tetapi anda, berdiri di hadapan Napoleon dengan kotak yang penuh dengan bateri terbaik dan ingin menunjukkan sesuatu yang menakjubkan dengan mereka. Mentol lampu, motor, pemain, dan lain-lain belum ada idea lagi. Secara kasarnya, di manakah Volta boleh meletakkan baterinya?

Mesin elektroforik telah lama diketahui pada masa itu; balang Leyden telah dicipta lebih daripada 50 tahun sebelumnya. Segala-galanya yang berkaitan dengan percikan api, gemersik, bola elektrik yang bercahaya, dan lompatan serentak sekumpulan besar orang akibat renjatan elektrik telah ditunjukkan lebih daripada sekali dan tidak menyebabkan walaupun sebahagian kecil penghormatan dan anugerah tersebut. Mengapakah kejayaan itu jatuh kepada bahagian Tiang Volta?

Rupa-rupanya, rahsia kejayaan ialah Volta mengulangi sebelum Napoleon eksperimen untuk menghidupkan semula anggota yang terputus dengan bantuan tenaga elektrik yang kecil. "Saya melakukannya bukan sahaja pada katak, tetapi juga pada belut dan ikan lain, pada cicak, salamander, ular dan, lebih penting lagi, pada haiwan berdarah panas kecil, iaitu tikus dan burung, " tulis saintis itu pada tahun 1792, di tahun 1792. permulaan penyelidikan yang akhirnya membawa kepada ciptaan yang hebat. Bayangkan pelbagai bahagian yang terputus dari pelbagai haiwan terbaring sama sekali tidak bergerak, sebagaimana layaknya anggota yang terputus dari mana daya hidup telah mengalir. Sentuhan kecil lajur Voltaik - dan daging menjadi hidup, menggeletar, mengecut dan menggigil. Adakah terdapat lebih banyak eksperimen yang menakjubkan dalam sejarah sains?

Tetapi semua orang tahu bahawa idea eksperimen ini bukan milik Volta, tetapi Luigi Galvani. Kenapa dia tidak diberi penghormatan dahulu, atau sekurang-kurangnya di sebelah Volta? Sebabnya bukan Galvani sudah meninggal dunia pada masa itu - jika dia masih hidup, anugerah Napoleon kemungkinan besar akan diberikan kepada Volta. Dan ini bukan tentang Napoleon - pada tahun-tahun berikutnya dia bukan satu-satunya yang meninggikan Volta dan memperkecilkan Galvani. Dan ada sebab untuk itu.

"KOLAM KATAK" yang degil

Daripada buku teks fizik, lebih kurang yang berikut diketahui tentang Luigi (atau, dalam bentuk Latin, Aloysius) Galvani: pakar perubatan Itali, ahli anatomi dan fisiologi pada akhir abad ke-18; Dia terjumpa fenomena itu, yang dipanggil "Eksperimen Galvani," secara tidak sengaja dan tidak dapat menjelaskannya dengan betul, kerana dia meneruskan dari hipotesis palsu tentang kewujudan sejenis elektrik haiwan. Tetapi ahli fizik Alessandro Volta dapat memahami fenomena itu dan mencipta peranti berguna berdasarkannya.

Nampaknya gambar itu jelas: ahli anatomi sedang memotong katak (apa lagi yang boleh dilakukan oleh ahli anatomi?), secara tidak sengaja terjumpa fakta bahawa kaki itu berkedut di bawah pengaruh arus, dan tidak memahami apa-apa - dia bukan seorang ahli fizik, bagaimana dia boleh memahami intipati sesuatu. Volta, seorang ahli fizik, mengulangi segala-galanya dengan teliti, menerangkan semuanya dengan betul dan juga mengesahkannya dengan amalan. Dan fakta bahawa ahli anatomi dan doktor, sama ada kerana kedegilan atau tidak berfikir, terus bertegas dengan dirinya sendiri, benar-benar mencirikannya dengan buruk.

Tidak jelas mengapa manusia ternyata begitu menyokong doktor ini sehingga ia memberikan namanya kepada arus pengaliran, dan seluruh bidang fizik, dan alat untuk mengukur arus, dan proses teknologi yang paling penting bagi pemendapan elektrokimia salutan logam. , dan juga sumber semasa yang dicipta oleh Volta. Tidak seorang pun daripada ahli fizik yang paling terkenal - baik Newton, mahupun Descartes, mahupun Leibniz, mahupun Huygens, mahupun kekasih fizik klasik, James Clerk Maxwell - tidak dikaitkan dengan begitu banyak istilah.

Tetapi inilah perkara yang lucu: apabila ia datang kepada bidang bukan fizikal, istilah yang dikaitkan dengan nama Galvani agak dihormati dan stabil: galvanoterapi, mandi galvanik, galvanotaxis. Jika ia menyangkut fizik, maka bagi setiap istilah galvanik terdapat istilah antigalvanik: bukan galvanometer, tetapi ammeter; bukan arus galvanik, tetapi arus pengaliran; bukan sel galvanik, tetapi sumber arus kimia. Semakin ortodoks sebuah buku teks fizik, semakin kecil kemungkinannya untuk mencari di dalamnya bukan sahaja sebarang sebutan tentang kebaikan saintifik Galvani, tetapi juga istilah galvanik. Pihak berkuasa rasmi empayar Sir Isaac Newton, atau "guild men" sebagaimana Goethe memanggil mereka, jelas menafikan kewarganegaraan kepada Luigi Galvani, tetapi seseorang sentiasa menulis namanya di dinding kuil sains dan mengingatkan kewujudannya.

Dan sekarang kita akan bercakap tentang penyelidikan yang dijalankan hampir dua ratus tahun selepas penerbitan karya Gilbert. Mereka dikaitkan dengan nama profesor anatomi dan perubatan Itali Luigi Galvani dan profesor fizik Itali Alessandro Volta.

Di makmal anatomi Universiti Boulogne, Luigi Galvani menjalankan eksperimen, penerangannya mengejutkan saintis di seluruh dunia. Katak dibedah di atas meja makmal. Objektif eksperimen adalah untuk menunjukkan dan memerhati saraf telanjang anggota badan mereka. Di atas meja ini terdapat mesin elektrostatik, dengan bantuan percikan yang dicipta dan dikaji. Mari kita petik kenyataan Luigi Galvani sendiri dari karyanya "Tentang Daya Elektrik semasa Pergerakan Otot": "... Salah seorang pembantu saya secara tidak sengaja menyentuh saraf femoral dalaman katak dengan mata katak itu tersentak tajam. ” Dan selanjutnya: "... Ini mungkin apabila percikan diekstrak daripada kapasitor mesin."

Fenomena ini boleh dijelaskan seperti berikut. Atom dan molekul udara di kawasan di mana percikan berlaku dipengaruhi oleh medan elektrik yang berubah, akibatnya ia memperoleh cas elektrik dan berhenti menjadi neutral. Ion yang terhasil dan molekul bercas elektrik tersebar pada jarak tertentu yang agak pendek dari mesin elektrostatik, kerana apabila bergerak, berlanggar dengan molekul udara, ia kehilangan casnya. Pada masa yang sama, ia boleh terkumpul pada objek logam yang terlindung dengan baik dari permukaan bumi, dan dilepaskan jika litar elektrik konduktif ke tanah berlaku. Lantai di makmal itu kering, kayu. Dia menebat dengan baik bilik tempat Galvani bekerja dari tanah. Objek di mana cas terkumpul adalah pisau bedah logam. Walaupun sedikit sentuhan pisau bedah pada saraf katak menyebabkan "pelepasan" elektrik statik terkumpul pada pisau bedah, menyebabkan kaki ditarik tanpa sebarang kemusnahan mekanikal. Fenomena pelepasan sekunder itu sendiri, yang disebabkan oleh induksi elektrostatik, sudah diketahui pada masa itu.

Bakat cemerlang seorang penguji dan menjalankan sebilangan besar kajian yang pelbagai membolehkan Galvani menemui satu lagi fenomena penting untuk pembangunan lanjut kejuruteraan elektrik. Eksperimen sedang dijalankan untuk mengkaji elektrik atmosfera. Mari kita petik Galvani sendiri: "... Penat... penantian yang sia-sia... mula... untuk menekan cangkuk tembaga yang tersangkut pada saraf tunjang pada jeriji besi - kaki katak mengecut." Keputusan eksperimen, yang dijalankan bukan di luar, tetapi di dalam rumah tanpa ketiadaan mesin elektrostatik yang berfungsi, mengesahkan bahawa pengecutan otot katak, serupa dengan penguncupan yang disebabkan oleh percikan mesin elektrostatik, berlaku apabila badan katak disentuh. serentak oleh dua objek logam yang berbeza - dawai dan plat tembaga, perak atau besi. Tiada siapa yang melihat fenomena sedemikian sebelum Galvani. Berdasarkan hasil pemerhatian, dia membuat kesimpulan yang berani dan tidak jelas. Terdapat satu lagi sumber elektrik, ia adalah elektrik "haiwan" (istilah ini bersamaan dengan istilah "aktiviti elektrik tisu hidup"). Otot yang hidup, Galvani berpendapat, adalah kapasitor seperti balang Leyden, elektrik positif terkumpul di dalamnya. Saraf katak berfungsi sebagai "konduktor" dalaman. Menghubungkan dua konduktor logam ke otot menyebabkan arus elektrik berlaku, yang, seperti percikan dari mesin elektrostatik, menyebabkan otot mengecut.

Galvani bereksperimen untuk mendapatkan hasil yang tidak jelas hanya pada otot katak. Mungkin inilah yang membolehkannya mencadangkan menggunakan "persediaan fisiologi" kaki katak sebagai meter untuk jumlah elektrik. Ukuran jumlah tenaga elektrik, untuk penilaian yang menunjukkan penunjuk fisiologi yang serupa, adalah aktiviti menaikkan dan menurunkan kaki apabila ia bersentuhan dengan plat logam, yang secara serentak disentuh oleh cangkuk yang melalui saraf tunjang katak, dan kekerapan menaikkan kaki setiap unit masa. Untuk beberapa waktu, penunjuk fisiologi seperti itu digunakan walaupun oleh ahli fizik terkemuka, dan khususnya oleh Georg Ohm.

Eksperimen elektrofisiologi Galvani membolehkan Alessandro Volta mencipta sumber elektrokimia pertama tenaga elektrik, yang seterusnya membuka era baru dalam pembangunan kejuruteraan elektrik.

Alessandro Volta adalah salah seorang yang pertama menghargai penemuan Galvani. Dia mengulangi eksperimen Galvani dengan berhati-hati dan menerima banyak data yang mengesahkan keputusannya. Tetapi sudah dalam artikel pertamanya "On Animal Electricity" dan dalam surat kepada Dr. Boronio bertarikh 3 April 1792, Volta, tidak seperti Galvani, yang menafsirkan fenomena yang diperhatikan dari sudut pandangan elektrik "haiwan", menyerlahkan fenomena kimia dan fizikal. Volta menetapkan kepentingan menggunakan logam yang tidak serupa (zink, kuprum, plumbum, perak, besi) untuk eksperimen ini, di mana kain yang direndam dalam asid diletakkan di antaranya.

Berikut adalah apa yang ditulis oleh Volta: “Dalam eksperimen Galvani, sumber elektrik adalah katak Namun, apakah itu katak atau mana-mana haiwan secara umum, ini adalah saraf dan otot, dan ia mengandungi pelbagai sebatian kimia saraf dan otot katak yang dibedah digabungkan dengan dua logam yang berbeza, maka apabila litar sedemikian ditutup, kesan elektrik ditunjukkan Dalam eksperimen terakhir saya, dua logam yang berbeza juga mengambil bahagian - ini adalah staniol (plumbum) dan perak, dan peranan cecair dimainkan oleh air liur lidah Dengan menutup litar dengan plat penyambung, saya mencipta keadaan untuk pergerakan berterusan cecair elektrik dari satu tempat ke tempat lain dalam air atau dalam cecair yang serupa dengan air liur Apakah kaitan elektrik "haiwan" dengannya?

Eksperimen yang dijalankan oleh Volta membolehkan kita merumuskan kesimpulan bahawa punca tindakan elektrik adalah rantaian logam yang tidak serupa apabila ia bersentuhan dengan kain lembap atau kain yang direndam dalam larutan asid.

Dalam salah satu surat kepada rakannya, doktor Vasaghi (sekali lagi contoh minat doktor dalam elektrik), Volta menulis: "Saya telah lama yakin bahawa semua tindakan datang dari logam, dari sentuhan yang masuk cecair elektrik. badan yang lembap atau berair Atas dasar ini, saya percaya dirinya mempunyai hak untuk mengaitkan semua fenomena elektrik baru kepada logam dan menggantikan nama "elektrik haiwan" dengan ungkapan "elektrik logam".

Menurut Volta, kaki katak adalah elektroskop yang sensitif. Pertikaian sejarah timbul antara Galvani dan Volta, serta antara pengikut mereka - pertikaian mengenai elektrik "haiwan" atau "logam".

Galvani tidak berputus asa. Dia benar-benar mengecualikan logam daripada eksperimen dan juga membedah katak dengan pisau kaca. Ternyata walaupun dengan eksperimen sedemikian, sentuhan saraf femoral katak dengan ototnya membawa kepada penguncupan yang jelas, walaupun jauh lebih kecil daripada dengan penyertaan logam. Ini adalah rakaman pertama fenomena bioelektrik yang berdasarkan elektrodiagnostik moden kardiovaskular dan beberapa sistem manusia lain.

Volta cuba merungkai sifat fenomena luar biasa yang ditemui. Dia dengan jelas merumuskan masalah berikut untuk dirinya sendiri: "Apakah punca kemunculan elektrik?" Saya bertanya kepada diri sendiri dengan cara yang sama seperti yang anda lakukan oleh Reflections kepada satu penyelesaian: dari sentuhan dua logam yang berbeza , sebagai contoh, perak dan zink , keseimbangan elektrik dalam kedua-dua logam terganggu Pada titik sentuhan logam, elektrik positif diarahkan dari perak ke zink dan terkumpul pada kedua, manakala elektrik negatif tertumpu pada perak Ini bermakna bahawa bahan elektrik bergerak ke arah tertentu diletakkan plat perak dan zink di atas satu sama lain tanpa pengatur jarak perantaraan, iaitu, plat zink bersentuhan dengan yang perak, maka kesan keseluruhannya dikurangkan kepada sifar kesan elektrik atau jumlahnya, setiap plat zink harus disentuh dengan hanya satu perak dan secara berurutan menambah bilangan pasangan yang terbesar. Ini dicapai dengan tepat dengan meletakkan sehelai kain basah pada setiap plat zink, dengan itu memisahkannya daripada plat perak pasangan seterusnya." Kebanyakan daripada apa yang dikatakan Volta tidak kehilangan kepentingannya walaupun sekarang, berdasarkan idea saintifik moden.

Malangnya, pertikaian ini telah terganggu dengan tragis. Tentera Napoleon menduduki Itali. Kerana enggan bersumpah setia kepada kerajaan baharu, Galvani kehilangan kerusinya, dipecat dan tidak lama kemudian meninggal dunia. Peserta kedua dalam pertikaian itu, Volta, hidup untuk melihat pengiktirafan penuh terhadap penemuan kedua-dua saintis. Dalam pertikaian sejarah, kedua-duanya betul. Ahli biologi Galvani memasuki sejarah sains sebagai pengasas bioelektrik, ahli fizik Volta - sebagai pengasas sumber arus elektrokimia.

Secara umum diterima bahawa penemuan Galvani, yang membuat zaman dalam perkembangan doktrin elektrik, adalah buah kebetulan. Pendapat ini mungkin berdasarkan kata-kata pembuka risalah Galvani:"Saya memotong dan membedah katak itu... dan, bermakna sesuatu yang berbeza sama sekali, diletakkan di atas meja yang diletakkannya kereta elektrik... Salah seorang pembantu saya, dengan hujung pisau bedah, secara tidak sengaja menyentuh saraf femoral dalaman katak ini... Satu lagi perasan... ini mungkin berlaku apabila percikan api dikeluarkan dari konduktor mesin... Terkejut fenomena baru, dia segera menarik perhatian saya kepadanya, walaupun saya merancang sesuatu yang sama sekali berbeza dan terserap dalam fikiran saya."

Walau bagaimanapun, kemalangan penemuan itu adalah sangat tidak penting; Galvani yang sama atau orang lain pasti akan datang kepada penemuan fenomena itu. Bukan kebetulan bahawa Galvani mempunyai mesin elektrik, sama seperti bukan kebetulan bahawa dia merancang sejenis eksperimen dengan ubat. Tidak dinafikan bahawa idea-idea materialis Perancis tentang materialiti proses mental mendorong pemikiran saintifik untuk mendedahkan, pertama sekali, sifat fizikal sensasi, dan kejayaan yang dicapai oleh ahli fisiologi, mikroskop dan ahli kimia dalam memahami proses kehidupan yang penting seperti darah. peredaran, pencernaan, dan pernafasan merangsang carian sedemikian. Kajian fenomena elektrik, yang telah membawa guruh dan kilat dari ketinggian ke tanah, menyediakan bahan untuk kesimpulan tentang peranan penting elektrik dalam biologi. Penguncupan otot semasa nyahcas elektrik ("kejutan elektrik") mengemukakan idea bahawa dalam tingkah laku ikan pari elektrik, belut dan ikan keli kita juga berhadapan dengan renjatan elektrik. Dan, sememangnya, eksperimen John Walsh (Walsh) Dan Larochelle membuktikan sifat elektrik kesan ikan pari, dan ahli anatomi Pemburu memberikan penerangan yang tepat tentang organ elektrik haiwan ini. Penyelidikan Walsh Dan Gunther telah diterbitkan dalam "Phil. Trans." pada tahun 1773. Penemuan ahli falsafah secara tidak sengaja Sulzer pada tahun 1752, beliau menyifatkan bahawa menyentuh hujung lidah dua logam yang berbeza menyebabkan sensasi rasa masam yang pelik, kerana penulis merasakan minat saintifik penemuan ini dalam era mengkaji tindakan rangsangan fizikal. Di antara rangsangan fizikal ini, elektrik menduduki tempat pertama, dan perubatan praktikal meletakkan harapan besar pada kaedah rawatan elektrik.

Tahap minat dalam kaedah rawatan elektrik boleh dinilai, sebagai contoh, dengan surat Marata Kepada Roumu de Saint Laurent bertarikh 9 November 1783, di mana dia melaporkan penyelidikan fizikalnya dan sikap Akademi terhadapnya. Dari surat dan dokumen yang dilampirkan padanya, jelaslah bahawa doktor dan ahli fizik Marat, "rakan orang ramai" yang terkenal di masa depan, berjaya menggunakan kaedah rawatan fizikal dan membangunkan kaedah yang menarik untuk penyelidikan eksperimen ke dalam sifat api, cahaya dan elektrik. Eksperimen Marat menarik banyak perhatian, termasuk dari tokoh seperti Franklin. Terutama mengenai isu elektroperubatan, Marat bercakap dalam surat ini mengenai niatnya "untuk melibatkan diri dalam bidang elektrik dalam bidang perubatan, sains yang begitu sangat berminat dengan masyarakat". Mengkritik karya Abbé Berthelon yang memenangi anugerah, yang "melepaskan elektrifikasi sebagai ubat universal untuk semua penyakit," Marat melaporkan karyanya, yang menerima hadiah dari Akademi Rouen, yang mencadangkan topik pertandingan: "Untuk menentukan ijazah dan keadaan di mana elektrik boleh dikira dalam rawatan penyakit.” Seperti yang dapat kita lihat, minat dalam elektroperubatan pada era Galvani adalah penting.

Surat Marat, di mana dia menuduh akademi tidak mempedulikan merit saintifiknya, menarik dari segi lain. Teknik pemerhatian yang dibangunkan oleh Marat di dalam bilik gelap memungkinkan, menurutnya, untuk melihat jirim api dan elektrik, untuk memerhatikan pembelauan pada tepi prisma. Idea-idea Marat ini adalah gema yang tidak diragukan dari daya tarikannya dengan pelbagai "cecair," termasuk cecair psikik. Akademi, yang tidak menemui kemungkinan untuk mengesahkan eksperimen Marat, terpaksa membentuk suruhanjaya berwibawa untuk mengesahkan eksperimen penipu terkenal Mesmer. Mesmer, yang tiba di Paris pada tahun 1771, bijak menggunakan teori saintifik yang bergaya tentang cecair berapi, elektrik, magnet dan lain-lain dan mendakwa bahawa dia telah menemui jenis baru agen halus - "magnetisme haiwan." “Kemagnetan haiwan,” kata Mesmer, “boleh terkumpul, menumpukan dan dipindahkan tanpa bantuan jasad perantaraan ia dipantulkan seperti cahaya...” Tidak perlu dikatakan bahawa "kemagnetan haiwan adalah ubat universal dan penyelamat umat manusia." Mesmer adalah satu kejayaan besar, peminatnya mengumpul sejumlah besar wang untuknya, menganiaya penentang mesmerisme sehingga mereka menyerang Berthollet; raja menawarkan kepadanya pencen seumur hidup sebanyak 20 ribu franc kerana mendedahkan rahsia itu.

Selepas pemergiannya dari Perancis, sebuah suruhanjaya kerajaan telah dibentuk yang terdiri daripada empat pakar perubatan dan ahli akademik - Leroy, Bory, Lavoisier dan Bailly. Bailly membentangkan laporan kepada suruhanjaya itu pada Ogos 1784. Laporan ini membangkitkan bantahan dan bantahan daripada mesmerists, kerana suruhanjaya itu, selepas analisis teliti fakta, membuat kesimpulan bahawa ejen tetap tidak wujud dan kes-kes penyembuhan berkhayal gugup olehnya berasal dari khayalan. Secara umumnya, laporan suruhanjaya itu tidak bercakap tentang kemustahilan kemagnetan haiwan; hipotesis sedemikian tidak bercanggah dengan pandangan saintifik pada masa itu, tetapi ia tidak menemuinya tidak berubah tindakan dalam fakta yang dia sahkan, dan oleh itu menyatakan ketiadaan ejen fizikal dalam fakta ini.

Oleh itu, pada masa Galvani memulakan eksperimennya (1786), tidak ada kekurangan percubaan untuk mentafsir fenomena mental dan fisiologi secara fizikal. Perubatan praktikal membuat kesimpulannya dari kejayaan sains semula jadi dan dari pandangan saintifik pada zaman itu;

Tidak hairanlah Profesor Anatomi dan Perubatan di Universiti Bologna Luigi Galvani(lahir 19 September 1737, meninggal dunia 4 Disember 1798) luar biasa kagum dengan pemerhatian yang dibuat oleh rakan-rakannya, dengan penerangan tentang risalah terkenalnya "On the Forces of Electricity in Muscular Movement" bermula. Seperti yang dinyatakan dengan betul oleh Volta kemudian, fakta menggigilkan kaki katak yang dibedah semasa nyahcas elektrik bukanlah sesuatu yang baru dari sudut pandangan fizikal: ini adalah fenomena aruhan elektrik, iaitu fenomena yang dipanggil pukulan balik. , dibongkar Magon pada tahun 1779. Tetapi Galvani mendekati fakta itu bukan sebagai ahli fizik, tetapi sebagai ahli fisiologi dia berminat dengan keupayaan ubat mati untuk menunjukkan kontraksi penting di bawah pengaruh elektrik.

Dia meneroka keupayaan ini dengan kesabaran dan kemahiran yang paling besar, mengkaji penyetempatannya dalam penyediaan, keadaan keseronokan, tindakan pelbagai bentuk elektrik dan khususnya elektrik atmosfera. Eksperimen klasik Galvani menjadikannya bapa elektrofisiologi, yang kepentingannya pada zaman kita sukar untuk dipandang tinggi. Tetapi Galvani, semasa mengkaji kesan atmosfera pada dadah, mendapat penemuan yang luar biasa. Menunggu dengan sia-sia untuk pengecutan otot dalam cuaca cerah, dia, "penat... menunggu yang sia-sia... mula menekan cangkuk tembaga yang tersangkut ke dalam saraf tunjang ke jeriji besi" * ... "Walaupun saya," katanya selanjutnya, "singkatan yang sering diperhatikan, tetapi tidak ada yang sepadan dengan perubahan keadaan atmosfera dan elektrik... Apabila saya memindahkan haiwan itu ke bilik tertutup, meletakkannya di atas pinggan besi dan mula menekan cangkuk yang melalui saraf tunjang ke atasnya, kontraksi yang sama, pergerakan yang sama muncul." Dari sini Galvani, setelah melakukan beberapa siri eksperimen, sampai pada kesimpulan tentang kewujudan sumber baru dan jenis elektrik baru Kesimpulan ini diketuai oleh eksperimen membina litar tertutup badan dan logam dan penyediaan katak. "Jika anda memegang katak yang tergantung dengan jari anda dengan satu kaki supaya cangkuk yang melalui saraf tunjang menyentuh satu pinggan perak, dan kaki yang lain boleh dengan bebas menyentuh pinggan yang sama, maka sebaik sahaja kaki ini menyentuh pinggan tersebut. , otot serta-merta mula mengecut. Pada masa yang sama, kaki naik dan naik dan kemudian, jatuh lagi di atas pinggan, pada masa yang sama ia bersentuhan dengan yang terakhir, sekali lagi untuk sebab yang sama bangkit, dan dengan itu terus naik dan turun secara bergantian, supaya kaki ini, sedikit sebanyak, kekaguman dan kegembiraan mereka yang memerhatikannya bermula, nampaknya, bersaing dengan sejenis bandul elektrik."

* (Dalam cerita asal Galvani (lihat Rosenberger, P) tidak ada menyebut tentang cangkuk tembaga dan muncul kemudian dalam risalahnya, dari mana petikan yang kami petik dipetik.)

Dalam bentuk yang begitu kompleks, sumber elektrik baru telah ditemui, mewujudkan pelepasan tahan lama dalam litar tertutup pengalir. Sememangnya, ahli fisiologi Galvani tidak dapat mengakui idea bahawa punca fenomena itu terletak pada sentuhan logam yang berbeza, dan mencadangkan bahawa otot adalah sejenis bateri balang Leyden, yang sentiasa teruja dengan tindakan otak, iaitu. dihantar melalui saraf.

Teori elektrik haiwan menyediakan asas untuk elektroperubatan praktikal, dan penemuan Galvani mencipta sensasi. Antara penganut teori baru yang bersemangat itu ialah Volta yang terkenal, yang segera memulakan ujian dan kajian kuantitatif menyeluruh tentang fenomena itu. Beliau menjalankan penyelidikan ini dengan lengkap dengan teknologi elektrometrik moden. Dalam artikel pertamanya ("On Animal Electricity," sepucuk surat kepada Dr. Baronio bertarikh 3 April 1792, dan dua artikel "On Animal Electricity," yang diterbitkan dalam Brunvelli's Physico-Medical Journal), Volta berkongsi pandangan Galvani. Walau bagaimanapun, sudah di sini pemergian masa depan dari teori ini digariskan aspek fizikal kesannya dibawa ke hadapan. Pertama sekali, Volta menetapkan bahawa katak yang dibedah dengan betul mewakili, boleh dikatakan, elektrometer haiwan, jauh lebih sensitif daripada mana-mana elektrometer paling sensitif yang lain."

Volta kemudiannya menetapkan kepentingan sentuhan logam yang tidak serupa."Perbezaan dalam logam sedemikian sangat diperlukan; jika kedua-dua plat diperbuat daripada logam yang sama, maka ia berbeza, sekurang-kurangnya dalam kaedah penggunaannya..." (iaitu, dalam keadaan permukaan sentuhan) . Volta seterusnya menunjukkan bahawa arus cecair elektrik disebabkan oleh sentuhan logam yang berbeza dan boleh menghasilkan bukan sahaja pengecutan otot, tetapi juga kerengsaan saraf yang lain. Khususnya, Volta mengulangi eksperimen Sulzer (belum mengetahui bahawa eksperimen ini telah pun dijalankan) dan menarik perhatian kepada "bahawa rasa ini terus dirasai malah semakin meningkat sepanjang masa sementara kedua-dua logam ini, timah dan perak, kekal melekat. satu ke lidah hujung, satu lagi ke bahagian lain yang terakhir dan semasa mereka bersentuhan antara satu sama lain, membentuk beberapa arka pengalir. Ini membuktikan bahawa peralihan cecair elektrik dari satu tempat ke tempat lain berlaku secara berterusan dan tanpa gangguan." Akhirnya, Volta ditetapkan kekutuban kesan: menukar pinggan di tempat menyebabkan perubahan rasa daripada masam kepada beralkali. Berdasarkan fakta ini, teori balang Leyden yang berotot Volta nampaknya tidak dapat dipertahankan.

Dalam artikel berikutnya: "Penerangan tentang penemuan Galvani" (dua surat kepada ahli Royal Society - Cavallo), "Artikel ketiga mengenai elektrik haiwan" (surat kepada Prof. Aldini, anak saudara Galvani) dan "Artikel baharu mengenai elektrik haiwan" ( tiga surat kepada Vassali - Profesor di Universiti Turin), Volta sepenuhnya memecahkan teori elektrik haiwan dan memberikan tafsiran fizikal kesannya. Dalam surat keduanya kepada Cavallo, Volta menulis: “... Saya menemui undang-undang baru yang sangat luar biasa, yang sebenarnya tidak berkaitan dengan elektrik haiwan, tetapi kepada elektrik biasa sejak peralihan bendalir elektrik ini, peralihan yang tidak serta-merta, seperti pelepasan, tetapi kekal dan berterusan selagi komunikasi antara kedua-dua plat dikekalkan, berlaku tanpa mengira sama ada plat ini digunakan pada bahan haiwan yang hidup atau mati, atau pada yang lain. bukan logam, tetapi pengalir yang baik, seperti, sebagai contoh, kepada air atau badan yang dibasahi dengannya.” Dan Volta secara langsung memulakan surat pertamanya kepada Vassali (bertarikh 10 Februari 1794) dengan soalan: "Apa pendapat anda tentang apa yang dipanggil elektrik haiwan Bagi saya, saya telah lama yakin bahawa semua tindakan timbul sebagai hasilnya? daripada sentuhan logam dengan beberapa badan yang lembap atau air itu sendiri."

Kerengsaan fisiologi saraf adalah akibat daripada arus yang mengalir, dan kerengsaan ini "semakin kuat, semakin jauh dua logam yang digunakan dijarakkan antara satu sama lain dalam siri di mana kami telah meletakkannya di sini: zink, kerajang timah, timah biasa. dalam plat, plumbum, besi, loyang dan pelbagai kualiti gangsa, tembaga, platinum, emas, perak, merkuri, grafit." terkenal ini julat voltan Volta dan undang-undang voltan yang ditemuinya membentuk teras keseluruhan kesan. Organ haiwan, menurut Volta, "adalah elektrometer pasif, mudah, sangat sensitif semata-mata, dan bukan mereka yang aktif, tetapi logam, iaitu, daripada sentuhan yang terakhir impuls awal cecair elektrik berlaku, dalam satu perkataan, bahawa logam tersebut bukanlah konduktor ringkas atau penghantar arus, tetapi enjin elektrik sebenar...". Dalam salah satu nota artikel ini, Volta sekali lagi menekankan bahawa dia datang kepada idea voltan hubungan lebih daripada tiga tahun lalu dan sudah pada tahun 1793 dia memberikan siri logamnya.

Oleh itu, intipati kesannya terletak, menurut Volta, pada sifat konduktor "untuk menyebabkan dan menggerakkan cecair elektrik di mana beberapa konduktor kelas dan jenis yang berbeza bertemu dan bersentuhan antara satu sama lain."

"Oleh itu ternyata bahawa jika tiga atau lebih daripada mereka, dan, lebih-lebih lagi, yang berbeza, bersama-sama membentuk litar pengalir, jika, sebagai contoh, antara dua logam - perak dan besi, plumbum dan loyang, perak dan zink, dll. - satu atau lebih konduktor, tepatnya daripada kelas yang dipanggil kelas konduktor lembap, kerana ia mewakili jisim cecair atau mengandungi beberapa lembapan (badan haiwan dan semua bahagian segar dan berair termasuk di antaranya), jika, saya katakan, konduktor kelas kedua ini berada di tengah dan bersentuhan dengan dua konduktor kelas pertama yang diperbuat daripada dua logam yang berbeza, maka akibatnya arus elektrik yang berterusan timbul dalam satu arah atau yang lain, bergantung pada sisi mana kesan ke atasnya. lebih kuat akibat daripada hubungan sedemikian."

Jadi dengan jelas dan jelas, Volta merumuskan syarat-syarat untuk kemunculan arus terus: kehadiran litar tertutup pelbagai konduktor, dan sekurang-kurangnya satu mesti menjadi konduktor kelas kedua dan bersentuhan dengan pelbagai konduktor kelas pertama. Apabila galvanis membantah eksperimen di mana pergerakan otot teruja oleh arka konduktor homogen dan juga, seperti dalam eksperimen Valli, dengan sentuhan pelbagai persediaan tanpa konduktor logam, Volta menunjukkan bahawa dalam eksperimen ini terdapat heterogenitas. Hujung satu arka pengalir adalah berbeza, hampir mustahil untuk mencapai kehomogenan lengkap mereka juga boleh timbul apabila konduktor yang berbeza dari kelas kedua bersentuhan. "... Konduktor bukan logam, konduktor cecair atau mengandungi kelembapan sedikit sebanyak, yang kita panggil konduktor kelas kedua, dan mereka sahaja, digabungkan antara satu sama lain, akan menjadi patogen, sebagai logam, atau konduktor kelas pertama dalam kombinasi dengan konduktor kelas kedua...".

Pada masa akan datang, Volta, untuk menghapuskan sebarang keraguan tentang bukan fisiologi, tetapi intipati fizikal semata-mata, tidak termasuk persediaan haiwan, yang sehingga kemudian berfungsi sebagai penunjuk semasa. Dia sedang membangunkan teknik untuk mengukur beza potensi sentuhan dengan elektrometer kapasitornya. Volta melaporkan eksperimen klasik ini dalam surat kepada Gren pada tahun 1795 dan Aldini pada tahun 1798.

Pada 20 Mac 1800, Volta menulis suratnya yang terkenal kepada Bank yang menerangkan tiangnya, sebuah ciptaan yang benar-benar merevolusikan sains elektrik. Dalam surat kepada Barth bertarikh 29 Ogos 1801, Volta melaporkan undang-undang voltan yang ditemuinya untuk konduktor kelas pertama . Pada 7 dan 21 November 1801, di Paris, beliau memberikan dua kuliah tentang tiangnya dan undang-undang tekanan. Laporan pertama tentang kuliah ini diterbitkan oleh Pfaff dalam jilid IX Annals Hilbert untuk tahun 1801, yang kedua oleh Bio dalam jilid X Annals yang sama. Dengan itu menamatkan sejarah penemuan yang luar biasa dan, pada masa yang sama, sejarah aktiviti saintifik Galvani dan Volta *.

* (Alexander Volta dilahirkan di Como pada 19 Februari 1745. Sejak umur 18 tahun, dia telah berkoresponden dengan Nolle dalam isu fizik pada tahun kesembilan belasnya dia menulis puisi Latin tentang penemuan fizikal dan kimia moden. Kerja pertama pada tahun 1764 dikhaskan untuk balang Leyden, kerja seterusnya pada tahun 1771 ialah "Kajian empirikal kaedah untuk mengujakan elektrik dan menambah baik reka bentuk mesin." Sejak 1774 - guru fizik di Como. Pada tahun 1777 beliau mencipta elektrofor, kemudian kapasitor dan elektrofor dengan kapasitor. Semasa menyelidik gas mudah terbakar, dia mencipta pistol elektrik, lampu hidrogen dan eudiometer. Sejak 1777 - profesor fizik di Pavia. Pada tahun 1793 beliau terlibat dalam eksperimen mengenai pengembangan gas. Pada tahun lapan puluhan, dia mencipta probe api. Untuk ciptaan tiang itu, beliau menerima anugerah daripada Napoleon dan dipilih sebagai ahli Institut. Selepas ciptaannya yang terkenal, beliau bersara daripada kerja saintifik dan hanya pada tahun 1817 beliau menerbitkan dua kajian mengenai hujan batu dan kekerapan ribut petir. Pada tahun 1819 beliau meninggalkan jawatan profesornya. Dia meninggal dunia pada 5 Mac 1827, pada hari yang sama dengan Laplace.)

Sifat kesan yang ditemui adalah sangat kompleks, dan pada tahap sains fizikal, kimia dan fisiologi, adalah mustahil untuk mendedahkan gambaran fenomena itu. Dalam pertikaian tentang sifat fenomena itu, kedua-dua pihak pada asasnya betul. Galvani menjadi pengasas elektrofisiologi, dan Volta menjadi pengasas doktrin elektrik. Dalam labirin eksperimen dan pemerhatian yang bercanggah, Volta menemui jalan yang betul, menemui undang-undang fizik eksperimen bagi voltan, dan memberikan penerangan yang betul tentang litar arus elektrik. Masih terdapat perdebatan hebat di hadapan mengenai isu punca dan sifat perbezaan potensi sentuhan, tetapi tidak ada lagi keraguan tentang kewujudannya, dan dalam lajur volta sains menerima alat penyelidikan yang berkuasa, yang tidak lambat digunakan. .

Sehingga akhir abad ke-18, ahli fizik yang mengkaji fenomena elektrik hanya mempunyai sumber elektrik statik - kepingan ambar, bebola sulfur bercantum, mesin elektrofor, balang Leyden. Ramai saintis bereksperimen dengan mereka, bermula dengan ahli fizik dan doktor Inggeris William Gilbert (1544–1603). Mempunyai sumber sedemikian yang kami gunakan, adalah mungkin untuk menemui, sebagai contoh, undang-undang Coulomb (1785), tetapi adalah mustahil untuk menemui walaupun undang-undang Ohm (1826), apatah lagi undang-undang Faraday (1833). Kerana cas statik terkumpul adalah kecil dan tidak dapat memberikan arus yang bertahan sekurang-kurangnya beberapa saat.

Keadaan berubah selepas kerja profesor perubatan di Universiti Bologna, Luigi Galvani (1737-1798), yang menemui, seperti yang dia percaya, "elektrik haiwan." Risalahnya yang terkenal dipanggil "Tentang Kekuatan Elektrik dalam Pergerakan Otot." Dalam beberapa eksperimen Galvani, penerimaan pertama gelombang radio di dunia berlaku. Penjana adalah percikan daripada mesin elektrofor, antena penerima adalah pisau bedah di tangan Galvani, dan penerima adalah kaki katak. Pembantu Galvani menjalankan eksperimen dengan mesin elektrik pada jarak yang agak jauh dari katak yang dibedah. Pada masa yang sama, isteri Galvani, Lucia, menyedari bahawa kaki katak itu mengecut pada saat percikan api melompat di dalam mesin, supaya peranan kedua-dua peluang dan pemerhatian dapat dilihat.

Ahli fizik Itali Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745–1827) mula berminat dengan eksperimen Galvani. Dia sudah menjadi saintis terkenal: pada tahun 1775 dia mereka bentuk elektrofor resin, iaitu, dia menemui bahan electret, pada tahun 1781 - elektroskop sensitif, dan tidak lama kemudian - kapasitor, elektrometer dan instrumen lain. Pada tahun 1776, dia juga menemui kekonduksian elektrik nyalaan, dan pada tahun 1778, buat pertama kalinya, dia memperoleh metana tulen daripada gas yang dia kumpul di paya dan menunjukkan keupayaan untuk menyalakannya daripada percikan elektrik. Volta pada mulanya adalah penyokong kuat teori Galvani tentang "elektrik haiwan". Tetapi pengulangan eksperimennya sendiri meyakinkan Volta bahawa eksperimen Galvani harus dijelaskan dengan cara yang sama sekali berbeza: kaki katak bukan sumber, tetapi hanya penerima elektrik. Sumbernya ialah logam berbeza yang bersentuhan antara satu sama lain. "Logam bukan sahaja konduktor yang sangat baik," tulis Volta, "tetapi juga enjin elektrik."

Ini adalah pernyataan utama yang memungkinkan untuk mencipta sel galvanik, bateri dan akumulator yang mengelilingi kita di semua sisi dan sepanjang hayat kita. Prinsip operasi mereka diterangkan dalam buku teks sekolah, dan dengan lebih terperinci daripada yang diperlukan untuk perbincangan lanjut. Intipatinya adalah mudah: dalam medium pengalir (elektrolit) terdapat dua konduktor berbeza (elektrod), yang bertindak balas dengannya sedemikian rupa sehingga ia dicas dengan caj yang bertentangan. Jika anda menyambungkan elektrod ini (anod dan katod) dengan konduktor luaran (beban), arus akan mula mengalir melaluinya.

Membantah Galvani, Volta mula-mula menyingkirkan katak itu, menggantikannya dengan lidahnya sendiri. Sebagai contoh, dia meletakkan syiling emas atau perak pada lidahnya, dan syiling tembaga di bawah lidahnya. Sebaik sahaja dua syiling disambungkan dengan seutas wayar, rasa masam serta-merta terasa di mulut, biasa bagi sesiapa yang pernah merasai sentuhan bateri lampu suluh di lidah. Kemudian Volta mengecualikan sepenuhnya "elektrik haiwan" daripada eksperimen, hanya menggunakan instrumen dalam eksperimennya.

Terdapat satu langkah lagi sehingga penciptaan pada tahun 1800 sumber kekal pertama arus elektrik. Ini berlaku apabila Volta menyambung pasangan zink dan plat kuprum secara bersiri, dipisahkan oleh spacer dari kadbod atau kulit, yang direndam dalam larutan alkali atau air masin. Reka bentuk ini dipanggil "tiang voltan" selepas pencipta. Reka bentuknya berat, cecair itu diperah keluar dari gasket, jadi Volta menggantikannya dengan cawan dengan larutan asid, di mana jalur atau bulatan zink dan tembaga (atau perak) dicelupkan. Cawan disambungkan secara bersiri, dan untuk memastikan terminal bateri rapat, Volta meletakkan elemen individunya dalam bulatan. Reka bentuk ini dipanggil "mahkota Voltik" kerana bentuknya.

Selepas penemuannya, Volta kehilangan minat terhadapnya dan menarik diri daripada kerja saintifik, meninggalkan saintis lain untuk mengembangkan doktrin elektrik. Tetapi sumbangan Alessandro Volta kepada kajian elektrik adalah sangat penting sehingga unit voltan dinamakan sempena namanya. Dan apabila Napoleon melihat di perpustakaan Akademi Sains imej karangan bunga laurel dengan tulisan "Kepada Great Voltaire," dia memadamkan beberapa huruf, jadi ia ternyata: "Kepada Great Volta." Lajur voltan dan variasinya telah membolehkan ramai saintis menjalankan eksperimen dengan sumber arus terus yang tahan lama. Dengan penemuan inilah bermulanya era elektrik. Mungkin ulasan yang paling bersemangat tentang penemuan Volta ditinggalkan oleh ahli biografinya, ahli fizik Perancis Dominique François Arago (1786–1853): “Satu lajur yang terdiri daripada bulatan tembaga, zink dan kain basah. Apa yang diharapkan a priori daripada gabungan sedemikian? Tetapi koleksi ini, pelik dan nampaknya tidak aktif, lajur logam yang tidak serupa ini dipisahkan oleh sejumlah kecil cecair, membentuk peluru yang lebih hebat daripada yang tidak pernah dicipta oleh manusia, malah tidak termasuk teleskop dan enjin wap.

“Bateri besar”

Volta bertindak sangat bijak dengan menghantar surat pada Mac 1800 kepada Joseph Banks (1743–1820), presiden Royal Society of London, pusat saintifik terkemuka pada masa itu. Dalam surat itu, Volta menerangkan pelbagai reka bentuk sumber elektriknya, yang dipanggilnya galvanik untuk mengenang Galvani. Banks adalah ahli botani, jadi dia menunjukkan surat itu kepada rakan-rakannya - ahli fizik dan ahli kimia William Nicholson (1753–1815) dan doktor dan ahli kimia, Presiden Kolej Diraja Pakar Bedah Anthony Carlyle (1768–1842). Dan sudah pada bulan April, menurut penerangan Volta, mereka membuat bateri dari 17, dan kemudian dari 36 bulatan zink yang disambungkan dengan siri dan syiling separuh mahkota, yang kemudiannya diperbuat daripada 925 perak. Di antara mereka diletakkan pad kadbod yang direndam dalam air masin.

Semasa eksperimen, Nicholson menemui pembebasan gelembung gas berhampiran sentuhan zink dan konduktor kuprum. Dia menentukan bahawa ia adalah hidrogen - dan dengan baunya, kerana hidrogen yang diperoleh dengan melarutkan zink dalam asid atau alkali selalunya mempunyai bau. Zink biasanya mengandungi campuran arsenik, yang dikurangkan kepada arsin, dan produk penguraiannya berbau seperti bawang putih. Pada September 1800, ahli fizik Jerman Johann Ritter (1776–1810) mengumpul gas yang dibebaskan semasa elektrolisis air daripada elektrod bateri lain dan menunjukkan bahawa ia adalah oksigen. Pada tahun yang sama, ahli kimia Inggeris William Cruikshank (1745–1800) meletakkan plat zink dan kuprum dalam kotak panjang mendatar - sementara ia mudah untuk menggantikan elektrod zink yang dibelanjakan (separuh larut dan ditutup dengan produk tindak balas). Apabila tidak digunakan, elektrolit disalirkan dari kotak supaya tidak membuang zink. Cruikshank menggunakan larutan ammonium klorida sebagai elektrolit, dan kemudian mencairkan asid. Faraday mengesyorkan campuran larutan lemah (1–2%) asid sulfurik dan nitrik. Dengan elektrolit ini, zink perlahan-lahan dibubarkan, membebaskan gelembung kecil hidrogen. Hidrogen juga dibebaskan pada anod kuprum, dan emf satu sel bateri hanya 0.5 V.

Evolusi hidrogen pada zink dikaitkan dengan polarisasi elektrod ini, yang meningkatkan rintangan dalaman dan menurunkan potensi unsur. Untuk mengelakkan fenomena ini, ahli fizik dan jurutera elektrik British William Sturgeon (1783–1850), pencipta elektromagnet pertama, menggabungkan plat zink. Pada tahun 1840, doktor Inggeris Alfred Smee (1818–1877) menggantikan elektrod tembaga dengan elektrod perak yang disalut dengan lapisan kasar platinum. Ini mempercepatkan pembebasan gelembung hidrogen daripada larutan dan meningkatkan emf. Bateri sedemikian digunakan secara meluas dalam teknologi penyaduran elektrik. Oleh itu, arca telah dibuat di Katedral St. Isaac di St. Petersburg menggunakan kaedah penyaduran elektrik. Kaedah menghasilkan salinan elektrolitik dalam logam telah dibangunkan oleh ahli akademik St. Petersburg Moritz Hermann (Boris Semenovich) Jacobi pada tahun 1838, hanya semasa pembinaan katedral. Anda boleh membaca lebih lanjut mengenai teknik ini di laman web "Perpustakaan dengan buku tentang arca".

Salah satu bateri terbaik pada zamannya telah dipasang oleh pakar perubatan dan ahli kimia Inggeris terkenal William Hyde Wollaston (Wollaston, 1766–1828), terkenal dengan penemuan paladium dan rhodium, serta teknologi untuk menghasilkan benang logam terbaik yang digunakan dalam instrumen sensitif. Dalam setiap sel, elektrod zink dikelilingi pada tiga sisi oleh elektrod kuprum dengan celah kecil di mana gelembung hidrogen dilepaskan ke udara.

Ahli fizik Inggeris terkenal Humphry Davy (1778–1829) mula-mula menjalankan eksperimen dengan bateri yang diberikan kepadanya oleh Volta sendiri; kemudian dia mula menghasilkan yang semakin berkuasa reka bentuknya sendiri - daripada plat kuprum dan zink yang dipisahkan oleh larutan ammonia berair. Bateri pertamanya terdiri daripada 60 elemen sedemikian, tetapi beberapa tahun kemudian dia memasang bateri yang sangat besar, sudah terdiri daripada seribu elemen. Dengan bantuan bateri ini, dia buat pertama kalinya dapat memperoleh logam seperti litium, natrium, kalium, kalsium dan barium, dan dalam bentuk amalgam - magnesium dan strontium.

Salah satu bateri terbesar dicipta pada tahun 1802 oleh ahli fizik dan jurutera elektrik Vasily Vladimirovich Petrov (1761–1834). "Bateri besar"nya yang mengandungi 4,200 plat tembaga dan zink bersaiz "satu setengah inci" terletak di dalam kotak kayu yang sempit. Seluruh bateri terdiri daripada empat baris, setiap satu kira-kira 3 m panjang, disambung secara bersiri dengan kurungan tembaga. Secara teorinya, bateri sedemikian boleh menghasilkan voltan sehingga 2500 V, tetapi pada hakikatnya ia memberikan kira-kira 1700. Bateri gergasi ini membolehkan Petrov menjalankan banyak eksperimen: dia menguraikan pelbagai bahan dengan arus, dan pada tahun 1803 dia menghasilkan arka elektrik untuk pertama kali di dunia. Dengan bantuannya, adalah mungkin untuk mencairkan logam dan menerangi bilik besar dengan terang. Walau bagaimanapun, penyelenggaraan bateri ini sangat memerlukan tenaga kerja. Semasa eksperimen, plat teroksida dan perlu dibersihkan dengan kerap. Selain itu, seorang pekerja boleh membersihkan 40 pinggan dalam masa sejam. Bekerja 8 jam sehari, pekerja ini sahaja akan menghabiskan sekurang-kurangnya dua minggu menyediakan bateri untuk eksperimen seterusnya.

Mungkin sel volta yang paling luar biasa dibuat oleh ahli kimia Jerman Friedrich Wöhler (1800–1882). Pada tahun 1827, dengan memanaskan aluminium klorida dengan kalium, dia memperoleh aluminium logam - dalam bentuk serbuk. Dia mengambil masa 18 tahun untuk mendapatkan aluminium dalam bentuk jongkong. Dalam unsur Wöhler, kedua-dua elektrod diperbuat daripada aluminium! Selain itu, satu direndam dalam asid nitrik, satu lagi dalam larutan natrium hidroksida. Kapal dengan larutan disambungkan dengan jambatan garam.

Daniel, Leclanche dan lain-lain

Asas sel galvanik moden telah dibangunkan pada tahun 1836 oleh John Frederick Daniel (1790–1845), seorang ahli fizik, ahli kimia dan ahli meteorologi Inggeris (dia juga mencipta meter kelembapan - hygrometer). Daniel berjaya mengatasi polarisasi elektrod. Dalam unsur pertamanya, sekeping esofagus lembu jantan yang diisi dengan asid sulfurik cair dengan batang zink di tengah dimasukkan ke dalam bekas kuprum yang mengandungi larutan kuprum sulfat. Faraday mencadangkan untuk mengasingkan zink dengan kertas pembalut, yang liang-liangnya juga boleh membenarkan ion elektrolit melaluinya. Tetapi Daniel mula menggunakan bekas tanah liat berliang sebagai diafragma. Ambil perhatian bahawa pada tahun 1829, Antoine César Becquerel (1788–1878), datuk kepada Antoine Henri Becquerel yang lebih terkenal, yang menemui radioaktiviti dan berkongsinya dengan Curies pada tahun 1903, bereksperimen dengan elektrod tembaga dan zink yang direndam dalam larutan kuprum nitrat dan zink sulfat, masing-masing, pada tahun 1829. Hadiah Nobel dalam Fizik. Elemen Daniel menghasilkan voltan stabil 1.1 V untuk masa yang lama Untuk ciptaan ini, Daniel telah dianugerahkan anugerah tertinggi Royal Society - Pingat Emas Copley. Sepanjang 180 tahun yang lalu, banyak pengubahsuaian elemen ini telah muncul; pada masa yang sama, pemaju mereka mencuba cara yang berbeza untuk menghilangkan kapal berliang.

Dengan kemunculan talian telegraf, keperluan timbul untuk sumber arus yang lebih mudah dan murah, tanpa sekatan berliang, dengan satu elektrolit dan dengan hayat perkhidmatan yang panjang. Pada tahun 1872, unsur Daniel telah digantikan oleh unsur biasa Josiah Latimer Clark (1822–1898): elektrod positif - merkuri, negatif - 10% zink amalgam, emf 1.43 V. Dan pada tahun 1892 ia digantikan oleh unsur merkuri-kadmium Edward. Weston (1850–1936) dengan emf 1.35 V. Pengubahsuaiannya, dipanggil elemen Weston biasa, masih digunakan sebagai piawai voltan - pada beban rendah ia memberikan voltan yang sangat stabil dalam julat 1.01850–1.01870 V, dikenali dengan ketepatan sehingga aksara kelima.

Satu versi unsur Daniel, yang tidak mempunyai septum berliang, telah dibangunkan pada tahun 1859 oleh ahli fizik dan pencipta Jerman Heinrich Meidinger (1831–1905). Di bahagian bawah kapal terdapat elektrod tembaga dan kristal tembaga sulfat (ia berasal dari corong), elektrod zink dipasang di bahagian atas. Larutan tepu sulfat kuprum yang berat kekal di bahagian bawah: resapan ion kuprum ke elektrod zink dilawan oleh pelepasan ion ini semasa operasi unsur, dan sempadan antara penyelesaian menonjol dengan sangat ketara. Oleh itu nama sumber jenis ini - unsur graviti. Unsur Meidinger boleh beroperasi secara berterusan selama beberapa bulan tanpa penyelenggaraan atau penambahan reagen. Unsur ini digunakan secara meluas di Jerman dari 1859 hingga 1916 sebagai sumber kuasa untuk rangkaian telegraf kereta api. Sumber serupa wujud di Perancis dan Amerika Syarikat - di bawah nama elemen Callot dan Lockwood. Unsur yang dicadangkan pada tahun 1839 oleh ahli fizik dan ahli kimia Inggeris William Robert Grove (1811–1896) mempunyai ciri-ciri yang baik. Elektrod di dalamnya adalah zink dan platinum, dipisahkan oleh partition berliang dan masing-masing direndam dalam larutan asid sulfurik dan nitrik.

Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899), yang terkenal dengan penemuan dan ciptaannya (analisis spektrum, pembakar, dll.), menggantikan elektrod platinum yang mahal dengan karbon tekan. Elektrod karbon juga terdapat dalam bateri moden, tetapi di Bunsen ia direndam dalam asid nitrik, yang memainkan peranan penyahpolarisasi (kini ia adalah mangan dioksida). Unsur-unsur Bunsen telah digunakan secara meluas di makmal untuk masa yang lama. Mereka boleh menyediakan, walaupun untuk masa yang singkat, arus yang besar. Unsur-unsur Bunsen, sebagai contoh, digunakan oleh Charles Martin Hall (1863-1914), yang menemui kaedah elektrolitik untuk menghasilkan aluminium. Banyak sel sedemikian disambungkan untuk membentuk bateri; Pada masa yang sama, hampir 16 g zink diperlukan untuk 1 g aluminium terpencil! Ahli kimia dan pencipta Perancis Edme Hippolyte Marie-Davy (1820–1893) menggantikan asid nitrik dalam unsur Bunsen dengan pes merkuri(I) sulfat dan asid sulfurik; Elektrolit ialah larutan zink sulfat. Pada tahun 1859, perbandingan telah dibuat bagi bateri 38 sel ini (emf setiap 1.4 V) dengan bateri 60 sel Daniel. Yang pertama bekerja selama 23 minggu, yang kedua - hanya 11. Walau bagaimanapun, kos tinggi dan ketoksikan garam merkuri menghalang penggunaan meluas unsur-unsur tersebut.

Ahli fizik Jerman Johann Christian Poggendorff (1796–1877) menggunakan larutan kalium dikromat dalam asid sulfurik sebagai depolarizer dalam unsurnya. Poggendorff dikenali sebagai penerbit majalah itu Annalen der Physik und Chemie- Dia memegang jawatan ini selama 36 tahun. Elemen Poggendorff menghasilkan EMF tertinggi (2.1 V) dan untuk masa yang singkat - arus tinggi. Kelebihan penting ialah keupayaan untuk mengeluarkan elektrod zink daripada larutan untuk membersihkan atau menggantikannya.

Warren de la Rue (1815–1889), yang pertama kali mengambil gambar Bulan dan Matahari, memasang bateri besar sebanyak 14 ribu sel pada tahun 1868. Elektrod di dalamnya adalah perak disalut dengan perak klorida dan zink tergabung, dan elektrolit adalah larutan natrium klorida, zink klorida atau kalium hidroksida. Sel zink-perak klorida masih digunakan hari ini; ia disimpan dalam keadaan kering dan diaktifkan dengan mengisi dengan air tawar atau laut, selepas itu elemen itu boleh beroperasi sehingga 10 bulan. Elemen sedemikian boleh digunakan oleh mangsa kemalangan air. Sel yang lebih murah tetapi kurang berkuasa menggunakan elektrod Cu/CuCl.

Salah satu sumber semasa kimia yang paling terkenal ialah unsur mangan-zink, yang diterangkan pada tahun 1868 oleh ahli kimia Perancis Georges Leclanche (1839–1882) dan dibangunkan olehnya beberapa tahun sebelumnya. Dalam sel ini, elektrod karbon dikelilingi oleh depolarizer mangan dioksida, dicampur dengan serbuk karbon untuk kekonduksian elektrik yang lebih baik. Untuk mengelakkan campuran daripada hancur apabila menuang elektrolit (larutan ammonium klorida), ia diletakkan bersama-sama dengan anod dalam bekas berliang. Elemen Leclanche berkhidmat untuk jangka masa yang lama, tidak memerlukan penyelenggaraan dan boleh menghasilkan arus yang agak besar. Cuba untuk menjadikannya lebih mudah, Leclanche memutuskan untuk memekatkan elektrolit dengan pes. Ini mengubah perkara dengan cara yang revolusioner: Unsur-unsur Leclanchet tidak lagi takut terbalik secara tidak sengaja, ia boleh digunakan dalam sebarang kedudukan. Ciptaan Leclanche segera mendapat kejayaan komersial, dan pencipta itu sendiri, meninggalkan profesion utamanya, membuka kilang untuk pengeluaran unsur. Sel mangan-zink Leclanchet adalah murah dan dihasilkan dalam kuantiti yang banyak. Walau bagaimanapun, memanggil mereka "kering" tidak sepenuhnya betul: elektrolit di dalamnya adalah "separa cecair", tetapi dalam sel kering sebenar ia harus pepejal. Leclanche meninggal dunia pada usia 43 tahun, sebelum penciptaan unsur-unsur tersebut.

Dari 1802 hingga 1812, beberapa bateri kering telah dibina, yang paling terkenal ialah tiang zamboniev, atau zamboniev (lihat "Kimia dan Kehidupan" No. 6, 2007). Ahli fizik Itali dan paderi Giuseppe Zamboni (1776–1846) pada tahun 1812 memasang lajur beberapa ratus bulatan kertas, di satu sisi terdapat lapisan nipis zink, dan di sisi lain campuran mangan dioksida dan gula-gula getah. Elektrolit ialah lembapan yang terkandung dalam kertas. Tiang sedemikian menghasilkan voltan tinggi, tetapi hanya arus yang sangat kecil. Tiang Zambonilah yang membolehkan cawan-cawan itu berbunyi dalam loceng, yang terletak di Makmal Clarendon di Oxford, selama hampir dua abad. Walau bagaimanapun, bateri sedemikian tidak sesuai untuk tujuan praktikal.

Sel galvanik kering pertama yang boleh digunakan dalam amalan telah dipatenkan pada tahun 1886 oleh jurutera Jerman Karl Gassner (1855-1942). Tindak balas kimia yang berlaku di dalamnya adalah sama seperti dalam reka bentuk sebelumnya: Zn + 2MnO 2 + 2NH 4 Cl → 2MnO(OH) + Cl 2. Dalam kes ini, elektrod zink secara serentak berfungsi sebagai bekas luar. Elektrolit adalah campuran tepung dan gipsum; larutan ammonium dan zink klorida telah diserap di atasnya (gipsum kemudiannya digantikan dengan kanji). Penambahan zink klorida kepada elektrolit dengan ketara mengurangkan kakisan elektrod zink dan memanjangkan jangka hayat sel. Elektrod positif ialah rod karbon, yang dikelilingi oleh jisim mangan dioksida dan jelaga dalam beg kertas. Unsur itu dimeterai di atas dengan bitumen. Kapasiti unsur telah dikompensasikan oleh saiznya. Unsur garam Gassner, secara umum, bertahan hingga ke hari ini dan dihasilkan dalam kuantiti berbilion keping setiap tahun. Tetapi pada abad kedua puluh, mereka telah bersaing dengan unsur alkali, yang kadang-kadang tersilap dipanggil "beralkali", tanpa perlu melihat dalam kamus apabila menterjemah dari bahasa Inggeris.

Sebagai kesimpulan, kami perhatikan bahawa bateri galvanik satu reka bentuk atau yang lain adalah sumber utama elektrik sehingga penciptaan dinamo.

Daya elektromotif. - "Elemen".