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第7章 伏特

姓名:伏特

出生地:意大利科莫

生卒年:1745—1827年

历史评价LiShiPingJia

为了纪念伏特在电学上的贡献,根据他的姓氏把电动势、电势差、电压的单位命名为伏特(volt)。

伏特1745年2月18日出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。

伏特所受的教育主要是拉丁文、语言学和文学。他有时写作法文和意大利文的十四行诗,以及拉丁文颂诗。他对科学的爱好似乎是自然而然发生的,十九岁时他写了一首关于化学发现的六韵步的拉丁文小诗。他居住的科莫周围地区甚为繁华,与瑞士的交通也非常便捷。奥地利政府当时信奉自由主义,因此这地区的富豪们都过着一种悠闲舒适的生活。

伏特电堆

伏特在青年时期就开始了电学实验,他读了他能够找到的许多书,对这工作深感兴趣。他的好友加托尼送给他一些仪器,并在家里让出了一间房子来支持他的研究。伏特十六岁时开始与一些著名的电学家通信,其中有巴黎的诺莱和都灵的贝卡里亚。

贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学家,他劝告伏特少提出理论,多做实验。事实上,伏特年青时期的理论思想远不如他的实验重要。随着岁月的流逝,伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制造各种有独创性的仪器,用现代的话来讲,要点在于他对电量、电压或张力、电容以及关系式Q=CV都有了明确的了解。1769年发表第一篇科学论文。

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伏特发明电池的故事

有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文,说动物肌肉里贮存着电,可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文,伏特非常兴奋,便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并不像加伐尼所说的那样,而是两种不同的金属接触产生的电流,才使蛙腿的肌肉充电而收缩。

为了证明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了解电的来源。一天,他拿出一块锡片和一枚银币,把这两种金属放在自己的舌头上,然后叫助手将金属导线把它们连接起来,刹时,他感到满嘴的酸味儿。接着,他将银币和锡片交换了位置,当助手将金属导线接通的一瞬间,伏特感到满嘴的咸味。

伏特经过反复实验,终于发明了被后人称作“伏特电堆”的电池,这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片,一层一层堆起来的蓄电池。这种电池,今天仍然在使用着。

伏特制造的仪器的一个杰出例子是起电盘。一块导电板放在一个由摩擦起电的充电树脂“饼”上端,然后用一个绝缘柄与金属板接触,使它接地,再把它举起来,于是金属板就被充电到高电势,这个方法可以用来使莱顿瓶充电。这种操作可以不断地重复。这一发明是非常精巧的,以后发展成为一系列静电起电机。

伏特强烈地感到,他必须定量地测定电量,于是他设计了一种静电计,这就是各种绝对电计的鼻祖,它能够以可重复的方式测量电势差。他还为他的静电计建立了一种刻度,根据电盘的发明,根据他的描述,我们可以确定他的单位是今天的13350伏。

由于电盘的发明,1774年伏特担任了科莫皇家学校的物理教授,1779年任帕维亚大学物理学教授。他的名声开始扩展到意大利以外,苏黎世物理学会选举他为会员。

伏特的兴趣并不只限于电学。他通过观察马焦雷湖附近沼泽地冒出的气泡,发现了沼气。他把对化学和电学的兴趣结合起来,制成了一种称为气体燃化的仪器,可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。

伏特在三十二岁时去瑞士游历,见到了伏尔泰和一些瑞士物理学家。回来后他被任命为帕维亚大学物理学教授,这是伦巴第地区最著名的大学。他担任这个教授职务一直到退休,正是在那里他做出了他的划时代的发现。

伏特于1792年去国外做另一次长途游历,这次并不限于邻近的瑞士,而是到了德国、荷兰、法国和英国。他访问了一些最著名的同行,有时还和他们共同做实验。他当时还被选为法国科学院的通讯院士,不久又被选为伦敦皇家学会的外国会员。

伏特电池

伏特在四十五岁生日后不久,读到了伽伐尼1791年的文章,这促使他去做出了最大的发明和发现。他开始还有些犹豫,但不久他就开始了工作,用伏特的话说,他实验的内容“超出了当时已知的一切电学知识,因而它们看来是惊人的”。

起初他同意伽伐尼用蛙做莱顿瓶的观点,但几个月后,他开始怀疑蛙主要是一种探测器,而电源则在动物之外,他还注意到,如果两种相互接触的不同金属放在舌上,就会引起一种特殊的感觉,有的是酸性的,有时是碱性的。

他假定,两种不同的金属,例如铜和锌接触时会得到不同的电势。他测量了这种电势差,得到的结果与我们现在所知的接触电势差没有多大差别。至少当连接肌肉和神经的金属电弧是双金属时,只要假定蛙是一种非常灵敏的静电计,伽伐尼实验就得到了解释。当然,伽伐尼回答说,甚至当金属电弧是单金属时,他也能够观察到肌肉的收缩。这是一种严峻的反对意见,伏特对这些指出了金属的不纯和其他原因来为自己辩解。

伏特对这个问题进行了更深入的研究,1800年3月20日他宣布发明了伏特电堆,这是历史上的神奇发明之一。

伏特最伟大的成就(伏特电堆)是在他达到相当高龄(五十五岁)时得到的,它立即引起所有物理学家的欢呼。1801年他去巴黎,在法国科学院表演了他的实验,当时拿破仑也在场,他立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金,于是伏特成为拿破仑的被保护人,正如二十年前,他曾经是奥地利皇帝约瑟夫二世的被保护人一样。

——传世佳言——

水的电解,是在历史上第一个提供稳定连续电流的电源装置——伏特电池于1800年诞生以后才实现的。伏特电池的发明归功于两位意大利科学家。一位是解剖学家和医学教授伽伐尼,一位是物理学家伏特。

1804年他要求辞去帕维亚大学教授而退休时,拿破仑拒绝了他的要求,赐予他更多的名誉和金钱,并授予他伯爵称号。拿破仑倒台后,伏特使自己与归国的奥地利人和睦相处,没有发生多少麻烦。因此他安然地度过了那个激烈变化的历史时期,无论是谁当权,他都受到了尊敬,同时他对政治毫不关心,只专心于他的研究。

伏特最后的八年是在他的坎纳戈别墅和科莫附近度过的,他完全过一种隐居的生活。1827年3月5日,伏特去世,终年82岁。

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