胡紫霞
銘銘的玩具車沒電了。他把里面的電池取出來,正想扔掉,爸爸制止了他,讓他把電池放在遙控器或鐘表里繼續(xù)使用。銘銘忽然意識到,家里使用電池的地方真多啊!那電池到底是誰發(fā)明的呢?
爸爸:電池是生活中常用的一種電源,泛指能產生電能的小型裝置,是盛有電解質溶液和金屬電極以產生電流的容器,能將化學能轉化成電能。金屬電極有正極、負極之分。電池結構簡單,攜帶方便,充放電操作簡便易行,不受外界氣候和溫度的影響,能提供穩(wěn)定的電壓和電流,在現代社會生活的各個方面發(fā)揮著很大作用。真正意義上的電池,是由意大利物理學家亞歷山德羅·伏特發(fā)明的。
伏特:人類在兩千多年前就已經不斷在研究“電”這種東西了。到了18世紀中期,人們對于電已經有相當的認識(靜電、導電等)。1746年,萊頓大學的馬森布羅克利用一個帶水的玻璃瓶,成功收集到了起電機產生的電荷。后來,人們把這個可以蓄電的瓶子稱作“萊頓瓶”。
爸爸:那時電池還沒發(fā)明出來,人類還沒有能夠提供穩(wěn)定電流的電源?!叭R頓瓶”就是用來儲存電的一種裝置,可以說是最早的電容器。
伏特:是的。而我發(fā)明電池則受到了我的朋友——意大利醫(yī)生伽伐尼的啟發(fā)。
伽伐尼:1780年的一天,我和學生正在做青蛙解剖實驗,當用手術刀碰到青蛙腿時,突然爆出了微弱的電火花,蛙腿還抽搐了起來。我想,既然能看到電火花,說明有電的參與,于是進行深入研究。實驗做了整整11年,我們換了自然界的雷電、起電機產生的電,用不同的金屬去觸碰青蛙,都能觀察到蛙腿跳動,而用非金屬就觀察不到這個現象。我認為,是因為動物軀體內部能產生一種電,我稱之為“生物電”。
伏特:1791年,伽伐尼關于“生物電”的論文發(fā)表后,引起了物理學家們極大的興趣,也引起了很大的爭議。動物身上都帶電,怎么可能呢?通過多次實驗,我認為伽伐尼的“生物電”之說并不正確,青蛙腿之所以會動應該是手術臺和手術刀這兩塊金屬的相遇,還有青蛙肌肉中某種液體在起作用。我把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗,發(fā)現只要有一種金屬與溶液發(fā)生了化學反應,金屬片之間就能夠產生電流。
銘銘不由點了點頭,聽得入了迷。
伏特:1799年,我把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里,發(fā)現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。于是,我就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片,平疊起來。用手觸摸兩端時,會感到強烈的電流刺激。我用這種方法成功制成了世界上第一個電池——“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯的電池組。
爸爸:“伏特電堆”是最早的化學電源,成為早期電學實驗、電報機的電力來源。1820年,奧斯特發(fā)現電流的磁效應;1831年,法拉第發(fā)現電磁感應定律,都是在此基礎上得來的。電壓單位“伏特”就是以您的名字來命名的。
伏特:“伏特電堆”雖然能產生持續(xù)電流,但性能不穩(wěn)定。兩金屬極接通后,過不久其表面就會被化學反應產生的氣泡所包圍,電壓就會下降,電流就減小了。1860年,法國的普蘭特發(fā)明出用鉛做電極的鉛酸電池:當電池使用一段時間電壓下降時,可以給它通以反向電流,使電壓回升。這是世界上最早的可充電電池,可反復使用,由此開創(chuàng)了一個全新的時代。
銘銘:爸爸,不是說現在電池界最紅的金屬是“鋰”嗎?
爸爸:沒錯,鋰是所有金屬里最輕的,且特別活潑。古迪納夫在1980年發(fā)明出了一種新型的鋰電池,具有電壓高、體積小、自放電小、可長時間存放等優(yōu)點,在近30年中取得了巨大發(fā)展,如今小到手機、電腦、相機,大到電動汽車,都是使用的鋰電池。
伏特:電池已經誕生了200多年,現在科學家仍然在不斷探索、開發(fā)更新型的電池。無論是過去還是現在,電池的目標都沒有改變:隨時隨地讓人享受電能的巨大恩惠。