书城科普读物物理多大点事
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第33章 一条蛙腿引发的风波

在物理学中,电势、电压和电动势的单位是伏特。此外,还有伏打电池和伏打定律。由于不少物理学单位是纪念科学家的,因而一般都以为“伏特”与“伏打”是纪念伏特与伏打这两个科学家。其实,伏特和伏打是一个人而不是两个人。伏打是意大利的物理学家,伏特是电压和电动势的单位,这样命名是为纪念伏打的,伏打和伏特是译音的不同。

那么,伏打是怎样制成这种电池的呢?这里要先介绍一下推动伏打研究的伽伐尼实验。

伽伐尼是意大利的物理学家和解剖学家,生于1737年。1792年伽伐尼在一次解剖青蛙时,当他用一根铁丝触及铁栏和蛙脚时(青蛙腰部的神经挂在黄铜钩上,钩的一端挂在铁栏上),发现蛙脚上的肌肉会显著地收缩、抽搐和颤动。

伽伐尼对此觉得很有兴趣,因为他觉得这对医学的研究可能有很大贡献。后来伽伐尼又发现,如将一种金属物体触及青蛙的肌肉,用另一种金属物体触及青蛙的神经,然后把两种金属相连结,那么这青蛙虽已死去,但它的肌肉仍会抽搐颤动。伽伐尼根据这一情况,联想到青蛙大腿肌肉在受到莱顿瓶放电的刺激时,也发生过同样的抽搐。于是他就猜想,蛙腿的抽搐和颤动可能是体内放电的一种反应,而且还认为青蛙的体内,可能含有一种类似“动物电”的东西。1793年,伽伐尼在伦敦皇家学会上谈了自己的这一发现和见解。当时,伏打也听到了伽伐尼教授的这一讲演。

最初,伏打接受了伽伐尼的上述见解和观点。但是通过一系列的试验,他发现若只用一种金属做试验,蛙腿并不产生抽搐现象。这说明肌肉抽搐并不是生物电引起的。到了1796年,伏打根据他自己做的实验证明,伽伐尼所观察到的现象,是由于两种不同的金属和电解质的接触所引起的。铜钩和铁栏是两种不同的金属,蛙腿中的液体是电解质。当两种不同的金属跟蛙腿上液体相接触时,便会有电流产生。蛙腿的收缩抽搐现象表明肌肉中有电流通过,蛙腿在这里起着电流指示器的作用。

由伽伐尼的实验事实和伏打所作的假设,应该得到这样的结论:利用两种不相同的金属,并同时将其一端插到电解质溶液中,另一端互相连接组成闭合回路,这时闭合回路中应有电流产生。后来,许多实验证明伏打的这个假设是正确的。但以后为了纪念伽伐尼的这个重要发现,便把凡是利用两种不同金属和电解质获得电流的装置都通称为伽伐尼电池。

伏打为了获得这种电流,开始是用几碗盐水,将几对不同的金属做成的电极连接起来。后来他又作了改进,剪了许多圆形的小铜片和小锌片,以及用盐水浸湿的圆形厚纸片,将它们按照铜片、纸片、锌片的次序叠起来制成了“伏打堆”,利用这个装置可以产生连续的电流。伏打电池的发明,使得科学家可以用比较大的持续电流来进行各种电学研究,促使电学研究有一个巨大的进展。

伏打的成就受到各界普遍赞赏,科学界用他的姓氏命名电势差(电压)的单位——“伏特”(就是伏打,音译演变的),简称“伏”。

科学小链接

对电鳗的研究

在非洲和南美洲的热带河流中,有一种带电的鱼,当它遇到敌人时,会狠狠地给敌人一下电击。因此叫它电鳗。在莱顿瓶发明之后,人们开始考虑电鳗的电击是否与莱顿瓶的放电效应类似。拉罗歇尔和瓦尔斯首先研究了这个问题。当用一种导体把电鳗背部与其腹部相连接时,就发生了放电现象,这说明电鳗的电击与莱顿瓶放电是同一本源的。