伏特電池

伏特電池是意大利物理學(xué)家伏特在1800年發(fā)明的，在早期被稱為“電堆”。他把金屬條浸入強(qiáng)酸溶液中時(shí)，他發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)金屬條間產(chǎn)生了穩(wěn)定而又強(qiáng)勁的電流。他又用不同的金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銅和鋅是最合適的金屬，并發(fā)明了伏特電池，而伏特電池即為現(xiàn)在的原電池的原型。

伏打電池

伏打電池是由幾組圓板對堆積而成，每一組圓板包括兩種不同的金屬板。所有的圓板之間夾放著幾張鹽水泡過的布，潮濕的布具有導(dǎo)電的功能。伏打電池的原理為：在食鹽水中， 金屬鋅和金屬銀的電勢不同，存在一個(gè)電勢差，當(dāng)金屬鋅和金屬銀之間以一個(gè)導(dǎo)體（通常為金屬）聯(lián)通時(shí)，電子就會從電勢低的一段端向電勢高的一端移動，形成電流，而使電路中的電燈泡發(fā)亮。伏打電池中電極的電動勢通常通過能斯特方程來計(jì)算。

伏打電池與伏特電池的區(qū)別

西元1799年，伏打以含食鹽水的濕抹布，夾在銀和鋅的圓形版中間，堆積成圓柱狀，制造出最早的電池－伏打電池。

將不同的金屬片插入電解質(zhì)水溶液形成的電池，通稱伏打電池。

伏特與伏特電池

背景：

當(dāng)時(shí)對於電已經(jīng)有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識（靜電、導(dǎo)電、電的種類），加上對雷電的正確了解，尤其是避雷針的研制成功，消除人們對於雷電的畏懼。特別是蓄電裝置的發(fā)現(xiàn)后，科學(xué)家開始動腦筋去想如何能夠有效地運(yùn)用電。

青蛙腿的啟示：

義大利波洛尼亞大學(xué)的解剖學(xué)教授賈法尼（Luigi Galvani 1737..1798）經(jīng)常利用電擊研究生物反應(yīng)，1780年秋天無意間發(fā)現(xiàn)，即使沒通電源的情況下，剝下來的青蛙腿也會發(fā)生痙攣的現(xiàn)象，后來經(jīng)過十年的研究，在1791年發(fā)表成果。他一直認(rèn)為這是一種由動本身的生理現(xiàn)象所產(chǎn)生的電，稱為動物電，因此開發(fā)了一支新的科學(xué) 電生理學(xué) 的研究。同時(shí)也帶動了電流研究的開始，觸使電池的發(fā)明。關(guān)於這次意外的發(fā)現(xiàn)說法如下；

一次尋常的閃電，使賈法尼解剖室臺上的起電機(jī)發(fā)生電氣火花的同時(shí)，放在桌子上與鉗子和鑷子環(huán)連接觸的一只青蛙腿發(fā)生痙攣，而此時(shí)起電機(jī)與青蛙腿之間并無導(dǎo)體連接。接著他把青蛙腿的一只腳吊高，再用黃銅鉤刺在脊髓上，并使其接觸銀制的臺板，讓另一只腳可以在臺板上方自由活動，當(dāng)它碰到銀臺時(shí)，腳的肌肉就起收縮而離開臺板，但是離開臺板后即又再度伸長碰到銀臺，如此反覆搖擺。如果將鉤與臺改換成同一種金屬，就看不到這種現(xiàn)象。

伏特和賈法尼的爭辯：

義大利利帕維亞大學(xué)的物理學(xué)教授伏特（Alessandro Vlota 1745..1827），反覆重做賈法尼的實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)電并不是發(fā)生於動物組織內(nèi)，而是由於金屬或是木炭的組合而產(chǎn)生的。於是伏特完全不使用動物的組織，僅用不同的金屬相接觸，使用萊頓瓶及金箔檢電器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在接觸面上會產(chǎn)生電壓，稱為接觸壓。這種裝置可以同時(shí)用不同的幾種的金屬，提高實(shí)驗(yàn)效果，但是總無法產(chǎn)生連續(xù)不斷的電流。

伏特同時(shí)注意到賈法尼的實(shí)驗(yàn)中也是使用不同的金屬，而實(shí)驗(yàn)中的青蛙腿可以看作一種潮濕的物質(zhì)，所以就使用能夠?qū)щ姷柠}水液體代替動物組織試驗(yàn)之，終於因此發(fā)現(xiàn)了電池的原理，做出了著名的伏特電堆與伏特電池。

賈法尼和伏特是朋友，賈法尼相當(dāng)堅(jiān)持自己的看法，伏特的反對意見觸使賈法尼更進(jìn)一步的研究，這一次他乾脆不用任何金屬做導(dǎo)體，剝出一條青蛙腿的神經(jīng)，一端縛在另一條腿的肌肉上，另一端和脊髓相接，結(jié)果腿仍然會有抽搐現(xiàn)象，證明了表現(xiàn)在青蛙腿上的電刺激，可以僅僅來自動物本身，這就是所謂的賈法尼電池、賈法尼電流（Galvanic Cell、Galvanic Current、Gagnometer）。賈法尼創(chuàng)造出動物電，導(dǎo)使電生理學(xué)的建立。

伏特電堆與伏特電池：

伏特電堆是由幾組圓板對堆積而成，每一組圓板包括兩種不同的金屬板。所有的圓板之間夾放著幾張鹽水泡過的布，潮濕的布具有導(dǎo)電的功能。伏特進(jìn)一步試驗(yàn)不同金屬對所產(chǎn)生的電動勢效果，得到以下的關(guān)系；

Zn -- Pb -- Sn -- Fe -- Cu -- Ag -- Au

同時(shí)他也試過不同的導(dǎo)電液，后來就用硫酸液代替鹽水。至於電堆的原理，伏特則認(rèn)為是由於金屬接觸的機(jī)械原因所導(dǎo)致的，一直到后來赫爾姆霍茲才指出這是錯(cuò)誤，而認(rèn)為這是化學(xué)作用所引起的。

1800年伏特將十幾年研究成果，寫成一篇論文「論不同金屬材料接觸所激發(fā)的電」，寄給英國皇家學(xué)會，不幸受到當(dāng)時(shí)皇家學(xué)會負(fù)責(zé)論文工作的一位秘書尼克爾遜有意的擱置，后來伏特以自己名義發(fā)表，終於使尼克爾遜的竊取行為遭受學(xué)術(shù)界的唾棄。

當(dāng)時(shí)法國國王拿破侖平素喜歡學(xué)者，1800年11月20日在巴黎召見伏特，當(dāng)面觀看實(shí)驗(yàn)頓覺感動，立即命令法國學(xué)者成立專門的委員會，進(jìn)行大規(guī)模的相關(guān)實(shí)驗(yàn)（有眼光！）。同時(shí)也頒發(fā)6000法郎的獎金和勛章給伏特，發(fā)行了紀(jì)念金幣，而伏特也被作為電壓的單位，直到現(xiàn)在我們還在如此引用。

伏特電池之后：

在伏特之前，人們只能應(yīng)用摩擦發(fā)電機(jī)，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)以發(fā)電，再將電存放在萊頓瓶中，以供使用，這種方式相當(dāng)麻煩，所得的電量也受限制。伏特電池的發(fā)明改進(jìn)了這些缺點(diǎn)，使得電的取得變成非常方便，現(xiàn)在電氣所帶來的文明，伏特電池是一個(gè)重要的起步，他帶動后續(xù)電氣相關(guān)研究的蓬勃發(fā)展，后來利用電磁感應(yīng)原理的電動機(jī)，和發(fā)電機(jī)研發(fā)成功也得歸功於它，而發(fā)電機(jī)之后電氣文明的開始，導(dǎo)致第二次產(chǎn)業(yè)革命改變?nèi)祟惿鐣慕Y(jié)構(gòu)。

丹麥丹聶爾（J.F.Daniell）和盧克歇爾（Leclanche） 發(fā)明乾電池。西元1859年 普蘭第（R.L.G.Plante）發(fā)明鉛蓄電池。

英國的化學(xué)家德斐（Humphry Davy 1778..1829）后續(xù) 的研究發(fā)現(xiàn)了幾種堿金屬，導(dǎo)致電氣化學(xué)工業(yè)的興起。德斐在電流的磁效應(yīng)上面的研究有過重要的貢獻(xiàn)。