لوئیجی گالوانی - محقق بیوالکتریکی

او در 9 سپتامبر 1737 در بولونیا (ایالات پاپ) به دنیا آمد و در 4 دسامبر 1798 با 61 سال زندگی در آنجا زندگی کرد و درگذشت. در شغل او پزشک، فیزیکدان و فیلسوف بود که در آن زمان بسیار رایج بود. نام لاتین او Aloysius Galvani است.

لوئیجی گالوانی اولین کسی بود که کاوش کرد بیوالکتریکی. در سال 1780، لوئیجی آزمایشاتی را بر روی بدن قورباغه های مرده انجام داد. او جریان الکتریکی را از ماهیچه های آنها عبور داد و پنجه های آنها منقبض شد و ماهیچه ها شروع به انقباض کردند. این اولین قدم برای مطالعه سیگنال های سیستم عصبی بود.

بیوگرافی کوتاه

لوئیجی گالوانی (1737-1798)

دومینیکو و چهارمین همسرش باربارا فوشی به دنیا آمد. والدین لوئیجی اشراف زاده نبودند، اما پول کافی برای آموزش یکی از فرزندان خود داشتند. لوئیجی گالوانی می خواست آموزش دینی کلیسا را ​​دریافت کند، در آن دوران تا حد زیادی معتبر بود، و او به مدت 15 سال در یک موسسه مذهبی، یعنی در کلیسای کوچک پادری فیلیپینی (Oratorio dei Padri Filippini) تحصیل کرد. او در آینده قصد داشت نذرهای مذهبی بگیرد، اما والدینش او را متقاعد کردند که این کار را نکند و ادامه تحصیل دهد. در حدود سال 1755، لوئیجی وارد دانشکده هنر در دانشگاه بولونیا شد. در آنجا، لوئیجی دوره پزشکی را گذراند که در آن آثار را مطالعه کرد بقراط, گالنو ابن سینا (ابن سینا). لوئیجی علاوه بر مطالعه آثار، به طبابت، از جمله جراحی نیز مشغول بود. این به او اجازه داد تا بیشتر مطالعه و تحقیق کند بیوالکتریکی.

در سال 1759، لوئیجی گالوانی مدرکی در رشته پزشکی و فلسفه دریافت کرد که به او اجازه داد پس از دفاع از تز خود در دانشگاه سخنرانی کند و در 21 ژوئن 1761 از آن دفاع کرد. قبلاً در سال 1762 او به عنوان سخنران افتخاری در آناتومی و جراحی تبدیل شد. در همان سال با لوسیا گالیازی دختر یکی از اساتید دانشگاه ازدواج کرد. لوئیجی برای زندگی در خانه پروفسور Galeazzi نقل مکان کرد و به او در تحقیقاتش کمک کرد. پس از مرگ پدرشوهرش در سال 1775، لوئیجی گالوانی به جای گالزی درگذشته معلم شد.

مسئولیت گالوانی به عنوان عضوی از آکادمی علوم از سال 1776 شامل تحقیقات منظم در زمینه آناتومی عملی انسان بود. او ملزم به انتشار حداقل یک مطالعه در سال بود.

آزمایش با قورباغه

پس از چندین سال، لوئیجی گالوانی به کاربردهای پزشکی برق علاقه نشان داد. این حوزه تحقیقاتی از اواسط قرن 18 و پس از کشف اثرات الکتریسیته بر بدن انسان پدیدار شد.

نمودار آزمایش لوئیجی گالوانی با بدن قورباغه، در اواخر دهه 1780

افسانه ای وجود دارد که بر اساس آن آغاز آزمایش با بیوالکتریکیبر اساس حادثه ای بود که به شرح زیر رخ داد.

لوئیجی یک قورباغه مرده را روی میز گذاشت تا پوستش را برای تولید الکتریسیته ساکن آزمایش کند. قبلاً آزمایشاتی با الکتریسیته ساکن روی میز انجام شده بود و معلوم شد که دستیار او (دستیار) یک اسکالپل فلزی را با بار الکتریکی به عصب سیاتیک قورباغه در معرض دید لمس کرده است. حتماً قصد داشت آن را تشریح کند. اما بعد اتفاقی غیر منتظره افتاد. دستیار جرقه هایی را دید و پای قورباغه مرده طوری جمع شد که انگار زنده است.

این مشاهده اولین قدم برای شروع تحقیق بود بیوالکتریکی. ارتباطی بین فعالیت عصبی و الکتریسیته، بین حیات بیولوژیکی و سیگنال های الکتریکی کشف شده است. مشخص شد که فعالیت عضلات با کمک الکتریسیته و با کمک جریان الکترولیت ها انجام می شود. قبل از این، عموماً در علم پذیرفته شده بود که فعالیت عضلات از طریق ماده خاصی به نام عناصر هوا و آب انجام می شود.

گالوانی این اصطلاح را معرفی کرد - برق حیوانی(الکتریسیته حیوانی) برای توصیف نیرویی که ماهیچه ها را فعال می کند. این پدیده بعدها نامیده شد گالوانیزم (گالوانیزم) اما پس از گالوانی به پیشنهاد معاصرانش.

در حال حاضر، مطالعه اثرات گالوانیکی زیست شناسی در زمینه ای مانند الکتروفیزیولوژی انجام می شود. نام گالوانیزمبیشتر در زمینه تاریخی استفاده می شود تا در زمینه علمی.

گالوانی در مقابل ولتا

استاد فیزیک تجربی الساندرو ولتادر دانشگاه پاویا، او اولین دانشمندی بود که در صحت آزمایش های گالوانی تردید کرد و به تحقیقات خود ادامه داد.

هدف او این بود که مشخص کند آیا علت انقباض عضلانی واقعاً وجود دارد یا خیر بیوالکتریکی، یا در نتیجه تماس فلز رخ می دهد. فهمیده شد که سلول های زنده نمی توانند الکتریسیته تولید کنند، به این معنی که برق حیوانی وجود ندارد.

الساندرو ولتافرضیه من را آزمایش کردم و متوجه شدم که در واقع سلول های زنده قادر به تولید برق هستند، به این معنی که بیوالکتریکیوجود دارد، سلول های زنده منابع جریان هستند. فرضیه ولتا مبنی بر انقباض ماهیچه ها تنها در نتیجه الکتریسیته خارجی، هنگامی که یک جسم فلزی را با بار ساکن لمس می کنند، توسط او رد شد. تحقیقات بیشتر الساندرو ولتااو را به ایجاد یک باتری گالوانیکی سوق داد که از پدیده های الکتروشیمیایی مشابه آنچه در سلول های زنده رخ می دهد استفاده می کند.

در نتیجه تحقیقات، ولتا کشف کرد که هر سلول دارای پتانسیل سلولی خاص خود است که بیوالکتریکیدارای پایه های شیمیایی مشابه سلول های الکتروشیمیایی است که اختلاف پتانسیل تولید می کند. الساندرو ولتابه همکارش احترام گذاشت و این اصطلاح را معرفی کرد گالوانیزمبرای برجسته کردن شایستگی لوئیجی گالوانی در این کشف بیوالکتریکی. با این حال، ولتا به مقداری برق خاص در فرم اعتراض کرد مایع الکتریکی حیوانی، و حق با او بود. پاداش آن ایجاد منابع جریان شیمیایی - سلول های گالوانیکی بود. الساندرو ولتابرای اولین بار باتری های شیمیایی متشکل از سلول های گالوانیکی را ساخت. چنین باتری هایی نامیده می شد قطب ولت، منبعی با مقدار EMF بیش از 100 ولت از عناصر بسیاری مونتاژ شد که امکان مطالعه بیشتر پدیده های الکتریسیته را فراهم کرد.

آثار لوئیجی گالوانی

کار اصلی لوئیجی گالوانی بیوالکتریکی De Viribus Electricitatis در Motu Musculari Commentarius (فرمت PDF)، ترجمه شده به روسی رساله در مورد نیروهای الکتریسیته در حین حرکت عضلانی (فرمت djvu). شما می توانید این آثار را برای مطالعه عمیق دانلود کنید و افق دید خود را گسترش دهید.

تا پایان قرن هجدهم، فیزیکدانانی که پدیده های الکتریکی را مطالعه می کردند، تنها منابع الکتریسیته ساکن را در اختیار داشتند - قطعات کهربا، توپ های گوگرد ذوب شده، ماشین های الکتروفور، کوزه های لیدن. بسیاری از دانشمندان با فیزیکدان و پزشک انگلیسی ویلیام گیلبرت (1544-1603) با آنها آزمایش کردند. با داشتن چنین منابعی در اختیار ما، کشف قانون کولمب (1785) ممکن بود، اما حتی کشف قانون اهم (1826) غیرممکن بود، به غیر از قوانین فارادی (1833). زیرا بار استاتیکی انباشته شده اندک بود و نمی توانست جریانی حداقل چند ثانیه ای ایجاد کند.

وضعیت پس از کار پروفسور پزشکی در دانشگاه بولونیا، لوئیجی گالوانی (1737-1798) تغییر کرد که همانطور که او معتقد بود "الکتریسیته حیوانی" را کشف کرد. رساله معروف او «درباره نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی» نام داشت. در برخی از آزمایشات گالوانی، اولین دریافت امواج رادیویی در جهان اتفاق افتاد. ژنراتور جرقه های یک دستگاه الکتروفور، آنتن گیرنده چاقوی جراحی در دستان گالوانی و گیرنده پای قورباغه بود. دستیار گالوانی آزمایش هایی را با یک ماشین الکتریکی در فاصله ای از قورباغه تشریح شده انجام داد. در همان زمان، لوسیا همسر گالوانی متوجه شد که پاهای قورباغه درست در لحظه ای که جرقه ای در دستگاه می پرد منقبض می شود، به طوری که نقش شانس و مشاهده هم قابل مشاهده است.

فیزیکدان ایتالیایی الساندرو جوزپه آنتونیو آناستازیو ولتا (1745-1827) به آزمایشات گالوانی علاقه مند شد. او قبلاً دانشمند مشهوری بود: در سال 1775 یک الکتروفور رزینی طراحی کرد، یعنی مواد الکتریک را کشف کرد، در سال 1781 - یک الکتروسکوپ حساس، و کمی بعد - یک خازن، یک الکترومتر و ابزارهای دیگر. در سال 1776 او رسانایی الکتریکی شعله را نیز کشف کرد و در سال 1778 برای اولین بار متان خالص را از گازی که در باتلاق ها جمع آوری می کرد به دست آورد و توانایی احتراق آن را از جرقه الکتریکی نشان داد. ولتا در ابتدا از طرفداران سرسخت نظریه گالوانی در مورد «الکتریسیته حیوانی» بود. اما تکرار آزمایش‌های خود او ولتا را متقاعد کرد که آزمایش‌های گالوانی باید به روشی کاملاً متفاوت توضیح داده شود: پای قورباغه منبع نیست، بلکه فقط یک گیرنده برق است. منبع آن فلزات مختلفی است که با یکدیگر تماس دارند. ولتا نوشت: "فلزات نه تنها رسانای عالی هستند، بلکه موتورهای الکتریسیته نیز هستند."

این بیانیه کلیدی بود که امکان ایجاد سلول‌های گالوانیکی، باتری‌ها و انباشته‌هایی را فراهم کرد که از هر طرف و در طول زندگی ما را احاطه کرده‌اند. اصل عملکرد آنها در کتاب درسی مدرسه و با جزئیات بسیار بیشتر از آنچه برای بحث بیشتر لازم است توضیح داده شده است. ماهیت ساده است: در یک محیط رسانا (الکترولیت) دو هادی مختلف (الکترود) وجود دارد که با آن به گونه ای واکنش می دهند که با بارهای مخالف باردار می شوند. اگر این الکترودها (آند و کاتد) را با یک هادی خارجی (بار) وصل کنید، جریان شروع به عبور از آن می کند.

ولتا با اعتراض به گالوانی، ابتدا از شر قورباغه خلاص شد و آن را با زبان خود جایگزین کرد. مثلاً یک سکه طلا یا نقره بر زبان خود گذاشت و یک سکه مسی زیر زبان. به محض اینکه دو سکه با یک تکه سیم به هم وصل شدند، فوراً طعمی ترش در دهان احساس شد که برای هرکسی که تماس باتری چراغ قوه را روی زبان چشیده باشد آشناست. سپس ولتا "الکتریسیته حیوانی" را به طور کامل از آزمایشات حذف کرد و فقط از ابزار در آزمایشات خود استفاده کرد.

یک قدم تا اختراع اولین منبع دائمی جریان الکتریکی در سال 1800 باقی مانده بود. این اتفاق زمانی رخ داد که ولتا جفت صفحات روی و مس را به صورت سری به هم متصل کرد که توسط جداکننده های مقوا یا چرم جدا شده بودند که در محلول قلیایی یا آب نمک خیس شده بودند. این طرح به نام مخترع "ستون ولتایی" نامیده شد. طرح سنگین بود، مایع از واشرها فشرده شده بود، بنابراین ولتا آن را با فنجان هایی با محلول اسید جایگزین کرد، که در آن نوارها یا دایره های روی و مس (یا نقره) فرو می رفتند. فنجان ها به صورت سری به هم وصل شده بودند و ولتا برای نزدیک نگه داشتن پایانه های باتری، عناصر تکی خود را در یک دایره قرار داد. این طرح به دلیل شکل آن «تاج ولتی» نامیده شد.

پس از کشف خود، ولتا علاقه خود را به آن از دست داد و از کار علمی کناره گرفت و دانشمندان دیگر را به توسعه دکترین الکتریسیته رها کرد. اما سهم الساندرو ولتا در مطالعه الکتریسیته آنقدر قابل توجه است که واحد ولتاژ به نام او نامگذاری شده است. و وقتی ناپلئون در کتابخانه آکادمی علوم تصویری از یک تاج گل با کتیبه "به ولتر بزرگ" را دید ، چندین حرف را پاک کرد ، بنابراین معلوم شد: "به ولتا بزرگ". ستون ولتایی و تغییرات آن دانشمندان بسیاری را قادر به انجام آزمایشات با منبع جریان مستقیم طولانی مدت کرده است. با این کشف بود که عصر برق آغاز شد. احتمالاً مشتاقانه‌ترین بررسی درباره کشف ولتا توسط زندگی‌نامه‌نویس او، فیزیک‌دان فرانسوی، دومینیک فرانسوا آراگو (1786-1853) به جا مانده است: «ستونی متشکل از دایره‌هایی از مس، روی و پارچه مرطوب. از چنین ترکیبی به طور پیشینی چه انتظاری باید داشت؟ اما این مجموعه، عجیب و ظاهراً غیرفعال، این ستون از فلزات غیرمشابه که با مقدار کمی مایع جدا شده است، پرتابه‌ای شگفت‌انگیزتر از آن است که بشر هرگز اختراع نکرده است، حتی تلسکوپ و موتور بخار را هم در نظر نگرفته است.»

“باتری های بزرگ”

ولتا با ارسال نامه ای در مارس 1800 به جوزف بنکس (1743-1820)، رئیس انجمن سلطنتی لندن، مرکز علمی برجسته آن زمان، بسیار عاقلانه عمل کرد. ولتا در نامه طرح های مختلف منابع الکتریسیته خود را که به یاد گالوانی آن را گالوانیکی نامید، شرح داد. بنکس یک گیاه شناس بود، بنابراین نامه را به همکارانش - فیزیکدان و شیمیدان ویلیام نیکلسون (1753-1815) و پزشک و شیمیدان، رئیس کالج سلطنتی جراحان آنتونی کارلایل (1768-1842) نشان داد. و قبلاً در آوریل ، طبق توضیحات ولتا ، آنها یک باتری از 17 و سپس از 36 دایره روی متصل به سری و سکه نیم تاج ساختند که سپس از نقره درجه 925 ساخته شده بودند. بین آنها پدهای مقوایی آغشته به آب نمک قرار داده شد.

در طی آزمایشات، نیکلسون انتشار حباب های گاز را در نزدیکی تماس روی و هادی مس کشف کرد. او تشخیص داد که این هیدروژن است - و با بوی آن، زیرا هیدروژنی که از حل کردن روی در اسیدها یا قلیاها به دست می آید اغلب دارای بو است. روی معمولا حاوی ترکیبی از آرسنیک است که به آرسین کاهش می یابد و محصولات تجزیه آن بوی سیر می دهند. در سپتامبر 1800، فیزیکدان آلمانی یوهان ریتر (1776-1810) گاز آزاد شده در جریان الکترولیز آب را از یک الکترود باتری دیگر جمع آوری کرد و نشان داد که اکسیژن است. در همان سال، شیمیدان انگلیسی ویلیام کرویکشانک (1745-1800) صفحات روی و مس را در یک جعبه بلند افقی قرار داد - در حالی که جایگزینی الکترودهای روی مصرف شده (نیمه حل شده و پوشیده شده با محصولات واکنش) آسان بود. در صورت عدم استفاده، الکترولیت از جعبه تخلیه می شد تا روی هدر نرود. Cruickshank از محلول کلرید آمونیوم به عنوان الکترولیت و سپس اسید رقیق استفاده کرد. فارادی مخلوطی از محلول‌های ضعیف (2-1%) اسیدهای سولفوریک و نیتریک را توصیه کرد. با این الکترولیت، روی به آرامی حل می شود و حباب های کوچک هیدروژن آزاد می شود. هیدروژن روی آند مسی نیز منتشر شد و EMF یک سلول باتری تنها 0.5 ولت بود.

تکامل هیدروژن روی روی با قطبش این الکترود همراه است که باعث افزایش مقاومت داخلی و کاهش پتانسیل عنصر می شود. برای جلوگیری از این پدیده، فیزیکدان و مهندس برق بریتانیایی ویلیام استورجن (1783-1850)، خالق اولین آهنربای الکتریکی، صفحات روی را با هم ترکیب کرد. در سال 1840، پزشک انگلیسی آلفرد اسمی (1818-1877) الکترود مسی را با یک الکترود نقره ای که با یک لایه ناهموار پلاتین پوشانده شده بود، جایگزین کرد. این باعث تسریع آزاد شدن حباب های هیدروژن از محلول و افزایش emf شد. چنین باتری هایی به طور گسترده در فناوری آبکاری استفاده می شد. بدین ترتیب مجسمه هایی در کلیسای جامع سنت ایزاک در سن پترزبورگ با استفاده از روش آبکاری الکتریکی ساخته شد. روش تولید کپی های الکترولیتی در فلز توسط آکادمیک سن پترزبورگ موریتز هرمان (بوریس سمنوویچ) جاکوبی در سال 1838 درست در حین ساخت کلیسای جامع توسعه یافت. اطلاعات بیشتر در مورد این تکنیک را می توانید در وب سایت "کتابخانه با کتاب های مجسمه سازی" بخوانید.

یکی از بهترین باتری های زمان خود توسط پزشک و شیمیدان مشهور انگلیسی ویلیام هاید ولاستون (Wallaston, 1766-1828) مونتاژ شد که به دلیل کشف پالادیوم و رودیوم و همچنین فناوری ساخت بهترین رشته های فلزی معروف بود. در سازهای حساس استفاده می شود. در هر سلول، یک الکترود روی از سه طرف توسط یک الکترود مسی با شکاف کوچکی احاطه شده بود که از طریق آن حباب های هیدروژن در هوا آزاد می شد.

فیزیکدان مشهور انگلیسی هامفری دیوی (1778-1829) برای اولین بار آزمایشاتی را با باتری ای که خود ولتا به او داده بود انجام داد. سپس شروع به تولید انواع قدرتمندتر با طراحی خود کرد - از صفحات مس و روی که توسط محلول آبی آمونیاک جدا شده بودند. اولین باتری او شامل 60 عنصر از این قبیل بود، اما چند سال بعد او یک باتری بسیار بزرگ را که قبلاً از هزار عنصر تشکیل شده بود، مونتاژ کرد. او با کمک این باتری ها برای اولین بار توانست فلزاتی مانند لیتیوم، سدیم، پتاسیم، کلسیم و باریم و به صورت آمالگام - منیزیم و استرانسیوم به دست آورد.

یکی از بزرگترین باتری ها در سال 1802 توسط فیزیکدان و مهندس برق واسیلی ولادیمیرویچ پتروف (1761-1834) ساخته شد. "باتری عظیم" او شامل 4200 صفحه مسی و رویی "یک و نیم اینچی" در جعبه های چوبی باریک قرار داشت. کل باتری از چهار ردیف تشکیل شده بود که هر ردیف حدوداً 3 متر طول داشتند که به صورت سری با براکت های مسی به هم متصل شدند. از نظر تئوری، چنین باتری می تواند ولتاژی تا 2500 ولت تولید کند، اما در واقعیت حدود 1700 ولت می دهد. این باتری غول پیکر به پتروف اجازه داد تا آزمایش های زیادی انجام دهد: او مواد مختلفی را با جریان تجزیه کرد و در سال 1803 یک قوس الکتریکی برای اولین بار در جهان با کمک آن می توان فلزات را ذوب کرد و اتاق های بزرگ را به روشنی روشن کرد. با این حال، نگهداری از این باتری بسیار کار فشرده بود. در طی آزمایشات، صفحات اکسید شده و باید مرتباً تمیز می شدند. علاوه بر این، یک کارگر می تواند 40 بشقاب را در یک ساعت تمیز کند. با 8 ساعت کار در روز، این کارگر به تنهایی حداقل دو هفته را صرف آماده سازی باتری برای آزمایش های بعدی می کرد.

احتمالاً غیرمعمول ترین سلول ولتایی توسط شیمیدان آلمانی فردریش ویلر (1800-1882) ساخته شده است. در سال 1827، با حرارت دادن کلرید آلومینیوم با پتاسیم، آلومینیوم فلزی - به شکل پودر را به دست آورد. 18 سال طول کشید تا آلومینیوم را به شکل شمش بدست آورد. در عنصر Wöhler، هر دو الکترود از آلومینیوم ساخته شده بودند! علاوه بر این، یکی در اسید نیتریک و دیگری در محلول هیدروکسید سدیم غوطه ور شد. رگ های دارای محلول توسط یک پل نمکی به هم متصل شدند.

دانیل، لکلانچ و دیگران

اساس سلول های گالوانیکی مدرن در سال 1836 توسط جان فردریک دانیل (1790-1845)، فیزیکدان، شیمیدان و هواشناس انگلیسی (او همچنین رطوبت سنج - رطوبت سنج) را اختراع کرد. دانیل موفق شد بر قطبش الکترودها غلبه کند. در اولین عنصر او، قطعه ای از مری گاو نر پر از اسید سولفوریک رقیق با میله روی در وسط آن در ظرف مسی حاوی محلولی از سولفات مس قرار داده شد. فارادی پیشنهاد کرد روی با کاغذ بسته بندی جدا شود که منافذ آن می تواند به یون های الکترولیت اجازه عبور دهد. اما دانیال شروع به استفاده از یک ظرف سفالی متخلخل به عنوان دیافراگم کرد. توجه داشته باشید که در سال 1829، آنتوان سزار بکرل (1788-1878)، پدربزرگ مشهورتر آنتوان هانری بکرل، که رادیواکتیویته را کشف کرد و آن را با کوری ها در سال 1903 به اشتراک گذاشت، با الکترودهای مس و روی غوطه ور در محلول های نیترات مس و روی آزمایش کرد. سولفات، به ترتیب، در سال 1829. جایزه نوبل در فیزیک. عنصر دانیل برای مدت طولانی ولتاژ پایدار 1.1 ولت تولید کرد.برای این اختراع، دانیل بالاترین جایزه انجمن سلطنتی - مدال طلای کوپلی را دریافت کرد. در طول 180 سال گذشته، تغییرات زیادی در این عنصر ظاهر شده است. در همان زمان، توسعه دهندگان آنها راه های مختلفی را برای خلاص شدن از شر رگ متخلخل امتحان کردند.

با ظهور خطوط تلگراف، نیاز به منابع جریان راحت‌تر و ارزان‌تر، بدون پارتیشن‌های متخلخل، با یک الکترولیت واحد و با عمر طولانی‌تر ایجاد شد. در سال 1872، عنصر دانیل با عنصر معمولی جوزیا لاتیمر کلارک (1822-1898) جایگزین شد: الکترود مثبت - جیوه، منفی - 10٪ آمالگام روی، emf 1.43 V. و در سال 1892 با عنصر جیوه-کادمیم ادوارد جایگزین شد. وستون (1850-1936) با ولتاژ 1.35 ولت. اصلاح آن، به نام عنصر معمولی وستون، هنوز به عنوان یک استاندارد ولتاژ استفاده می شود - در بارهای کم، ولتاژ بسیار پایداری در محدوده 1.01850-1.01870 V می دهد، که با آن شناخته می شود. دقت تا کاراکتر پنجم

یک نسخه از عنصر دانیل که سپتوم متخلخلی نداشت، در سال 1859 توسط فیزیکدان و مخترع آلمانی هاینریش مایدینگر (1831-1905) توسعه یافت. در پایین ظرف یک الکترود مس و کریستال های سولفات مس وجود دارد (آنها از قیف می آیند)، الکترود روی در بالا ثابت شده است. یک محلول اشباع شده سنگین از سولفات مس در قسمت پایینی باقی می ماند: انتشار یون های مس به الکترود روی با تخلیه این یون ها در حین کار عنصر خنثی می شود و مرز بین محلول ها بسیار واضح است. از این رو نام منابع این نوع - عنصر گرانشی است. عنصر Meidinger می تواند به طور مداوم برای چندین ماه بدون نگهداری یا اضافه کردن معرف کار کند. این عنصر به طور گسترده در آلمان از سال 1859 تا 1916 به عنوان منبع تغذیه برای شبکه تلگراف راه آهن مورد استفاده قرار گرفت. منابع مشابهی در فرانسه و ایالات متحده آمریکا وجود داشت - تحت نام عناصر Callot و Lockwood. عنصری که در سال 1839 توسط فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی ویلیام رابرت گرو (1811-1896) پیشنهاد شد، ویژگی های خوبی داشت. الکترودهای موجود در آن روی و پلاتین بودند که توسط یک پارتیشن متخلخل از هم جدا شده و به ترتیب در محلول های اسیدهای سولفوریک و نیتریک غوطه ور شدند.

رابرت ویلهلم بونسن (1811-1899) که به دلیل اکتشافات و اختراعات خود (تحلیل طیفی، مشعل و غیره) شهرت داشت، الکترود گران قیمت پلاتین را با کربن فشرده جایگزین کرد. الکترودهای کربن در باتری های مدرن نیز وجود دارند، اما در بونسن آنها در اسید نیتریک غوطه ور شدند که نقش یک دپلاریز کننده را ایفا می کند (اکنون آنها دی اکسید منگنز هستند). عناصر Bunsen برای مدت طولانی به طور گسترده در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها می توانستند، هر چند برای مدت کوتاهی، جریان زیادی را فراهم کنند. برای مثال، عناصر بونسن توسط چارلز مارتین هال جوان (1863-1914) که روش الکترولیتی تولید آلومینیوم را کشف کرد، استفاده شد. بسیاری از این سلول ها برای تشکیل یک باتری متصل شدند. در همان زمان، تقریباً 16 گرم روی برای 1 گرم آلومینیوم جدا شده مورد نیاز بود! شیمیدان و مخترع فرانسوی Edme Hippolyte Marie-Davy (1820-1893) اسید نیتریک را در عنصر Bunsen با خمیری از جیوه (I) سولفات و اسید سولفوریک جایگزین کرد. الکترولیت محلولی از سولفات روی بود. در سال 1859، مقایسه ای از باتری 38 عددی از این سلول ها (emf از هر 1.4 ولت) با باتری 60 سلولی دانیل انجام شد. اولی 23 هفته کار کرد، دومی فقط 11. با این حال، هزینه بالا و سمیت نمک های جیوه مانع از استفاده گسترده از چنین عناصری شد.

فیزیکدان آلمانی یوهان کریستین پوگندورف (1796-1877) از محلول دی کرومات پتاسیم در اسید سولفوریک به عنوان دپلاریز کننده در عنصر خود استفاده کرد. پوگندورف به عنوان ناشر این مجله شناخته می شود Annalen der Physik und Chemie- او 36 سال در این سمت بود. عنصر Poggendorff بالاترین EMF (2.1 V) و برای مدت کوتاهی - جریان بالا را تولید کرد. یک مزیت مهم، توانایی حذف الکترود روی از محلول به منظور تمیز کردن یا تعویض آن بود.

وارن د لا رو (1815-1889)، که برای اولین بار از ماه و خورشید عکس گرفت، در سال 1868 باتری بزرگی از 14 هزار سلول را جمع آوری کرد. الکترودهای موجود در آنها نقره با کلرید نقره و روی آمیخته شده بودند و الکترولیت محلولی از کلرید سدیم، کلرید روی یا هیدروکسید پتاسیم بود. سلول های کلرید روی-نقره هنوز هم امروزه استفاده می شوند. آنها به صورت خشک ذخیره می شوند و با پر کردن با آب تازه یا دریا فعال می شوند و پس از آن عنصر می تواند تا 10 ماه کار کند. چنین عناصری می توانند توسط قربانیان حادثه آب استفاده شوند. سلول‌های ارزان‌تر اما کم‌قدرت‌تر از الکترود Cu/CuCl استفاده می‌کنند.

یکی از مشهورترین منابع شیمیایی فعلی عنصر منگنز روی است که در سال 1868 توسط شیمیدان فرانسوی ژرژ لکلانش (1839-1882) توضیح داده شد و چندین سال قبل توسط وی توسعه یافت. در این سلول، الکترود کربن توسط یک دپلاریزه کننده دی اکسید منگنز احاطه شده است که برای هدایت الکتریکی بهتر با پودر کربن مخلوط شده است. برای جلوگیری از خرد شدن مخلوط هنگام ریختن الکترولیت (محلول کلرید آمونیوم)، آن را همراه با آند در یک ظرف متخلخل قرار دادند. عنصر Leclanche برای مدت طولانی خدمت کرد، نیازی به تعمیر و نگهداری نداشت و می توانست جریان بسیار زیادی تولید کند. در تلاش برای راحت تر کردن آن، Leclanche تصمیم گرفت الکترولیت را با یک خمیر غلیظ کند. این همه چیز را به شیوه ای انقلابی تغییر داد: عناصر لکلانشت دیگر از واژگونی تصادفی نمی ترسیدند، آنها می توانستند در هر موقعیتی مورد استفاده قرار گیرند. اختراع Leclanche بلافاصله با موفقیت تجاری روبرو شد و خود مخترع با رها کردن حرفه اصلی خود ، کارخانه ای را برای تولید عناصر افتتاح کرد. سلول های منگنز-روی Leclanchet ارزان بودند و در مقادیر زیادی تولید می شدند. با این حال، نامیدن آنها "خشک" کاملاً صحیح نیست: الکترولیت موجود در آنها "نیمه مایع" بود، اما در سلول های خشک واقعی باید جامد باشد. Leclanche در سن 43 سالگی، قبل از اختراع چنین عناصری درگذشت.

از سال 1802 تا 1812، چندین باتری خشک ساخته شد که معروف ترین آنها به اصطلاح زامبونیف یا ستون زامبونیف است (به «شیمی و زندگی» شماره 6، 2007 مراجعه کنید). فیزیکدان و کشیش ایتالیایی جوزپه زامبونی (1776-1846) در سال 1812 ستونی از چند صد دایره کاغذی را جمع آوری کرد که در یک طرف آن لایه نازکی از روی و در طرف دیگر مخلوطی از دی اکسید منگنز و صمغ گیاهی وجود داشت. الکترولیت رطوبت موجود در کاغذ بود. چنین قطبی یک ولتاژ بالا تولید می کند، اما فقط یک جریان بسیار کم. این ستون زامبونی است که تقریباً به مدت دو قرن به فنجان‌ها اجازه می‌دهد در زنگ، واقع در آزمایشگاه کلارندون در آکسفورد، صدا بزنند. با این حال، چنین باتری برای اهداف عملی مناسب نیست.

اولین سلول گالوانیکی خشک که می توانست در عمل مورد استفاده قرار گیرد در سال 1886 توسط مهندس آلمانی کارل گسنر (1855-1942) به ثبت رسید. واکنش های شیمیایی رخ داده در آن مانند طرح های قبلی بود: Zn + 2MnO 2 + 2NH 4 Cl → 2MnO(OH) + Cl 2. در این مورد، الکترود روی به طور همزمان به عنوان یک ظرف بیرونی عمل می کند. الکترولیت مخلوطی از آرد و گچ بود؛ محلولی از آمونیوم و کلرید روی روی آن جذب شد (گچ بعداً با نشاسته جایگزین شد). افزودن کلرید روی به الکترولیت به طور قابل توجهی خوردگی الکترود روی را کاهش داد و عمر مفید سلول را افزایش داد. الکترود مثبت یک میله کربنی بود که توسط توده ای از دی اکسید منگنز و دوده در یک کیسه کاغذی احاطه شده بود. عنصر در بالا با قیر مهر و موم شد. ظرفیت عناصر با اندازه آنها جبران شد. عنصر نمک گسنر به طور کلی تا به امروز باقی مانده است و در مقادیری بالغ بر میلیاردها قطعه در سال تولید می شود. اما در قرن بیستم، آنها با عناصر قلیایی رقابت می‌کردند که گاهی به اشتباه «قلیایی» نامیده می‌شوند، بدون اینکه زحمت نگاه کردن به فرهنگ لغت هنگام ترجمه از انگلیسی را داشته باشند.

در پایان، یادآور می شویم که باتری های گالوانیکی با یک طرح یا طرح دیگر، منابع اصلی برق تا زمان اختراع دینام بودند.

نیروی محرکه برقی. - "عناصر".

دکترای علوم فیزیک و ریاضی V. OLSHANSKY

پیروزی مرموز

ولتا اختراع خود را به ناپلئون نشان می دهد - ستون ولتاییک.

لوئیجی گالوانی (1737-1798).

لوسیا گالیاتزی، همسر گالوانی.

گالوانی در آزمایشات خود از دستگاه الکتروفور مشابه این دستگاه استفاده کرد.

گالوانی، همسرش و یک دستیار آزمایشی را در آزمایشگاه خانگی خود انجام می دهند. A. Muzzi، 1862.

قورباغه ای برای آزمایش با دستگاه الکتروفور و شیشه لیدن آماده شد. برگرفته از رساله گالوانی.

طرح آزمایشی برای مطالعه الکتریسیته اتمسفر. آشکارساز پای قورباغه ای است که عصب آن به صاعقه گیر و عضله از طریق هادی به آب چاه متصل می شود. برگرفته از رساله گالوانی.

الساندرو ولتا (1745-1827).

یک ستون ولتایی متشکل از دیسک های فلزی که توسط دایره هایی از پارچه مرطوب جدا شده اند.

در سال 1801، یک رویداد قابل توجه در پاریس رخ داد که بارها توسط مورخان علم توصیف شده است: در حضور ناپلئون بناپارت، ارائه اثر "یک اندام الکتریکی مصنوعی تقلید از اندام الکتریکی طبیعی مارماهی یا مارماهی" ارائه شد. نمایش مدلی از این اندام ناپلئون سخاوتمندانه به نویسنده جایزه داد: مدال به افتخار دانشمند زده شد و جایزه 80000 ECU تعیین شد. تمامی مجامع علمی برجسته آن زمان، از جمله آکادمی علوم سن پترزبورگ، ابراز تمایل کردند که او را در ردیف خود ببینند و بهترین دانشگاه های اروپا آماده بودند تا دپارتمان های خود را برای او فراهم کنند. او بعداً عنوان کنت را دریافت کرد و به عضویت مجلس سنای پادشاهی ایتالیا منصوب شد. نام این مرد امروزه به خوبی شناخته شده است و نسخه های مختلفی از اندام های الکتریکی مصنوعی که از اندام های طبیعی تقلید می کنند در میلیاردها مقدار تولید می شوند. ما در مورد الساندرو ولتا و اختراع او صحبت می کنیم - ستون Voltaic، نمونه اولیه تمام باتری ها و باتری های مدرن. ستون Voltaic چه ربطی به اندام های الکتریکی ماهی دارد - در این مورد بعداً بیشتر می شود، اما فعلاً به این واقعیت توجه کنیم که تظاهرات با شکوه و در مقابل جمعیت زیادی از مردم انجام شد.

ستون ولتایی ظاهراً ولتاژ 40-50 ولت و جریانی کمتر از یک آمپر تولید می کند. ولتا دقیقاً چه چیزی را باید نشان می داد تا تخیل همه را جلب کند؟ تصور کنید که این ولتا نیست، بلکه شما هستید که با جعبه ای پر از بهترین باتری ها روبروی ناپلئون ایستاده اید و می خواهید چیزی فوق العاده را با آنها به نمایش بگذارید. لامپ ها، موتورها، پخش کننده ها و غیره هنوز حتی یک ایده هم نیستند. به طور کلی، ولتا می تواند باتری های خود را در کجا قرار دهد؟

دستگاه الکتروفوریک از مدت ها قبل تا آن زمان شناخته شده بود؛ شیشه لیدن بیش از 50 سال قبل از آن اختراع شده بود. هر چیزی که با جرقه، ترقه، توپ های برقی درخشان و پرش همزمان گروه بزرگی از مردم از شوک الکتریکی مرتبط است، بیش از یک بار نشان داده شده است و حتی بخش کوچکی از چنین افتخارات و جوایزی را ایجاد نکرده است. چرا پیروزی به سهم ستون ولتائیک افتاد؟

ظاهرا راز موفقیت این بود که ولتا قبل از ناپلئون آزمایش های احیای اعضای جدا شده را با کمک مقدار کمی الکتریسیته تکرار کرد. این دانشمند در سال 1792 نوشت: "من آنها را نه تنها روی قورباغه ها، بلکه روی مارماهی ها و ماهی های دیگر، روی مارمولک ها، سمندرها، مارها و مهمتر از همه، روی حیوانات خونگرم کوچک، یعنی موش ها و پرندگان انجام دادم." آغاز تحقیقاتی که در نهایت منجر به یک اختراع بزرگ شد. قسمت‌های بریده شده مختلف حیوانات مختلف را تصور کنید که کاملاً بی‌حرکت دراز کشیده‌اند، همان‌طور که شایسته اندام‌های بریده‌شده‌ای است که نیروی حیات از آن‌ها جاری شده است. کوچکترین لمس ستون ولتایی - و گوشت زنده می شود، می لرزد، منقبض می شود و می لرزد. آیا آزمایش های شگفت انگیز تری در تاریخ علم وجود داشته است؟

اما همه می دانند که ایده این آزمایش ها متعلق به ولتا نبود، بلکه متعلق به لوئیجی گالوانی بود. چرا اول یا حداقل در کنار ولتا از او تجلیل نشد؟ دلیلش این نیست که گالوانی قبلاً در آن زمان مرده بود - اگر او زنده بود، به احتمال زیاد جایزه ناپلئونی به ولتا می رسید. و این در مورد ناپلئون نیست - در سالهای بعد او تنها کسی نبود که ولتا را بالا برد و گالوانی را تحقیر کرد. و دلایلی برای آن وجود داشت.

سرسخت "استخر قورباغه"

از کتاب های درسی فیزیک، تقریباً موارد زیر در مورد لوئیجی (یا به شکل لاتینی شده آلویسیوس) گالوانی شناخته شده است: پزشک، آناتومیست و فیزیولوژیست ایتالیایی اواخر قرن 18. او به طور تصادفی با پدیده ای به نام "آزمایش گالوانی" برخورد کرد و نتوانست آن را به درستی توضیح دهد، زیرا او از یک فرضیه نادرست در مورد وجود نوعی الکتریسیته حیوانی استفاده کرد. اما فیزیکدان الساندرو ولتا توانست این پدیده را درک کند و بر اساس آن وسیله مفیدی بسازد.

به نظر می رسد که تصویر واضح است: یک آناتومیست قورباغه ها را برش می دهد (یک آناتومیست چه کار دیگری می تواند انجام دهد؟) به طور تصادفی به این واقعیت برخورد کرد که یک پا تحت تأثیر جریان حرکت می کند و چیزی نمی فهمید - او فیزیکدان نیست. چگونه می تواند اصل چیزها را درک کند. ولتا، فیزیکدان، همه چیز را با دقت تکرار کرد، همه چیز را به درستی توضیح داد و حتی با تمرین آن را تأیید کرد. و این واقعیت که آناتومیست و دکتر، یا از سر لجبازی یا بی فکری، به اصرار خود ادامه دادند، کاملاً او را ضعیف توصیف می کند.

مشخص نیست چرا بشریت آنقدر از این دکتر حمایت می کند که نام او را به جریان های رسانا و یک رشته کامل فیزیک و دستگاهی برای اندازه گیری جریان و مهمترین فرآیند فن آوری رسوب الکتروشیمیایی پوشش های فلزی اختصاص داده است. و حتی منابع فعلی اختراع شده توسط ولتا. هیچ یک از مشهورترین فیزیکدانان - نه نیوتن، نه دکارت، نه لایب نیتس، نه هویگنس، و نه عزیز فیزیک کلاسیک، جیمز کلرک ماکسول - با این همه اصطلاح مرتبط نیست.

اما نکته خنده دار اینجاست: وقتی صحبت از زمینه های غیر فیزیکی می شود، اصطلاحات مرتبط با نام Galvani کاملا قابل احترام و پایدار هستند: گالوانیکی درمانی، حمام گالوانیکی، galvanotaxis. اگر به فیزیک مربوط می شود، پس برای هر عبارت گالوانیکی یک اصطلاح ضدگالوانیکی وجود دارد: نه یک گالوانومتر، بلکه یک آمپرمتر. نه جریان گالوانیکی، بلکه جریان رسانایی؛ یک سلول گالوانیکی نیست، بلکه یک منبع جریان شیمیایی است. هرچه یک کتاب درسی فیزیک متعارف‌تر باشد، احتمال کمتری وجود دارد که در آن نه تنها به شایستگی‌های علمی گالوانی اشاره شود، بلکه اصطلاحات گالوانیکی نیز در آن وجود داشته باشد. مقامات رسمی امپراتوری سر آیزاک نیوتن یا به قول گوته «مردان صنفی» به وضوح شهروندی لوئیجی گالوانی را رد می کنند، اما شخصی نام او را مدام بر دیوارهای معبد علم می نویسد و وجود او را یادآوری می کند.

و اکنون در مورد تحقیقات انجام شده تقریباً دویست سال پس از انتشار کار گیلبرت صحبت خواهیم کرد. آنها با نام پروفسور ایتالیایی آناتومی و پزشکی لوئیجی گالوانی و پروفسور ایتالیایی فیزیک الساندرو ولتا مرتبط هستند.

لوئیجی گالوانی در آزمایشگاه آناتومی دانشگاه بولونی آزمایشی را انجام داد که توصیف آن دانشمندان سراسر جهان را شوکه کرد. قورباغه ها روی میز آزمایشگاه تشریح شدند. هدف از این آزمایش نشان دادن و مشاهده اعصاب برهنه اندام آنها بود. روی این میز یک دستگاه الکترواستاتیک وجود داشت که با کمک آن جرقه ایجاد و مطالعه شد. اجازه دهید اظهارات خود لوئیجی گالوانی را از اثر خود "درباره نیروهای الکتریکی در حین حرکات عضلانی" نقل کنیم: "... یکی از دستیاران من به طور تصادفی خیلی آرام با یک نقطه اعصاب داخلی استخوان ران قورباغه را لمس کرد. پای قورباغه به شدت تکان خورد. ” و در ادامه: "... این زمانی امکان پذیر است که جرقه ای از خازن دستگاه استخراج شود."

این پدیده را می توان به صورت زیر توضیح داد. اتم‌ها و مولکول‌های هوا در ناحیه‌ای که جرقه رخ می‌دهد تحت تأثیر یک میدان الکتریکی در حال تغییر قرار می‌گیرند، در نتیجه بار الکتریکی پیدا می‌کنند و خنثی نیستند. یون های حاصل و مولکول های باردار الکتریکی در یک فاصله مشخص و نسبتاً کوتاه از دستگاه الکترواستاتیک پخش می شوند، زیرا هنگام حرکت، برخورد با مولکول های هوا، بار خود را از دست می دهند. در عین حال، آنها می توانند روی اجسام فلزی که به خوبی از سطح زمین عایق هستند تجمع کنند و در صورت ایجاد مدار الکتریکی رسانا به زمین تخلیه می شوند. کف آزمایشگاه خشک و چوبی بود. او اتاقی را که گالوانی در آن کار می کرد به خوبی از روی زمین عایق بندی کرد. جسمی که بارها روی آن انباشته شده بود یک چاقوی جراحی فلزی بود. حتی یک لمس جزئی چاقوی جراحی به عصب قورباغه منجر به "تخلیه" الکتریسیته ساکن روی اسکالپل شد و باعث شد که پا بدون هیچ گونه تخریب مکانیکی بیرون کشیده شود. خود پدیده تخلیه ثانویه که ناشی از القای الکترواستاتیک است، قبلاً در آن زمان شناخته شده بود.

استعداد درخشان یک آزمایشگر و انجام تعداد زیادی مطالعات متنوع به گالوانی اجازه داد تا پدیده دیگری را که برای توسعه بیشتر مهندسی برق مهم است کشف کند. آزمایش‌هایی برای مطالعه الکتریسیته اتمسفر در حال انجام است. بیایید از خود گالوانی نقل کنیم: "... خسته... از انتظار بیهوده... شروع شد... فشار دادن قلاب های مسی چسبیده به نخاع به رنده آهنی - پاهای قورباغه کوچک شد." نتایج این آزمایش که نه در فضای باز، بلکه در داخل خانه و در غیاب هیچ دستگاه الکترواستاتیکی در حال کار انجام شد، تأیید کرد که انقباض ماهیچه قورباغه، مشابه انقباض ناشی از جرقه یک دستگاه الکترواستاتیک، هنگام لمس بدن قورباغه رخ می دهد. به طور همزمان توسط دو جسم مختلف فلزی - یک سیم و یک صفحه مس، نقره یا آهن. پیش از گالوانی هیچ کس چنین پدیده ای را مشاهده نکرده بود. بر اساس نتایج مشاهدات، او نتیجه گیری جسورانه و بدون ابهام می کند. منبع دیگری از الکتریسیته وجود دارد، آن الکتریسیته "حیوانی" است (این اصطلاح معادل اصطلاح "فعالیت الکتریکی بافت زنده" است). گالوانی استدلال می‌کرد که ماهیچه‌ی زنده یک خازن مانند شیشه لیدن است و الکتریسیته مثبت در داخل آن جمع می‌شود. عصب قورباغه به عنوان یک "رسانا" داخلی عمل می کند. اتصال دو هادی فلزی به ماهیچه باعث ایجاد جریان الکتریکی می شود که مانند جرقه ای از یک ماشین الکترواستاتیک باعث انقباض عضله می شود.

گالوانی برای به دست آوردن یک نتیجه واضح فقط روی عضلات قورباغه آزمایش کرد. شاید این همان چیزی است که به او اجازه داد تا استفاده از "آماده سازی فیزیولوژیکی" پای قورباغه را به عنوان متری برای مقدار برق پیشنهاد دهد. اندازه‌گیری مقدار الکتریسیته، که برای ارزیابی آن یک شاخص فیزیولوژیکی مشابه انجام می‌شود، فعالیت بالا رفتن و افتادن پنجه در تماس با صفحه فلزی بود که به طور همزمان توسط قلابی که از ستون فقرات عبور می‌کند لمس می‌شود. طناب قورباغه و تعداد دفعات بالا بردن پنجه در واحد زمان. برای مدتی، چنین شاخص فیزیولوژیکی حتی توسط فیزیکدانان برجسته، و به ویژه توسط Georg Ohm استفاده می شد.

آزمایش الکتروفیزیولوژیک گالوانی به الساندرو ولتا اجازه داد تا اولین منبع الکتروشیمیایی انرژی الکتریکی را ایجاد کند که به نوبه خود، عصر جدیدی را در توسعه مهندسی برق گشود.

الساندرو ولتا یکی از اولین کسانی بود که از کشف گالوانی قدردانی کرد. او آزمایش های گالوانی را با دقت فراوان تکرار می کند و داده های زیادی را دریافت می کند که نتایج او را تایید می کند. اما قبلاً در اولین مقالات خود "درباره الکتریسیته حیوانی" و در نامه ای به دکتر بورونیو مورخ 3 آوریل 1792، ولتا، بر خلاف گالوانی، که پدیده های مشاهده شده را از دیدگاه الکتریسیته "حیوانی" تفسیر می کند، پدیده های شیمیایی و فیزیکی را برجسته می کند. ولتا اهمیت استفاده از فلزات غیرمشابه (روی، مس، سرب، نقره، آهن) را برای این آزمایش‌ها، که بین آن‌ها پارچه آغشته به اسید قرار می‌گیرد، مشخص می‌کند.

ولتا در اینجا می نویسد: "در آزمایش های گالوانی، منبع الکتریسیته یک قورباغه است. با این حال، قورباغه یا هر حیوانی به طور کلی چیست؟ اول از همه، اینها اعصاب و ماهیچه ها هستند و حاوی ترکیبات شیمیایی مختلفی هستند. اگر اعصاب و ماهیچه های یک قورباغه جدا شده با دو فلز غیر مشابه ترکیب می شوند، سپس وقتی چنین مداری بسته می شود، یک اثر الکتریکی ظاهر می شود. در آخرین آزمایش من، دو فلز غیر مشابه نیز شرکت کردند - اینها استانیول (سرب) و نقره و نقش هستند. مایع توسط بزاق زبان پخش می شد.با بستن مدار با صفحه اتصال، شرایطی را برای حرکت مداوم مایع الکتریکی از جایی به مکان دیگر ایجاد کردم.اما می توانستم همین اشیاء فلزی را به سادگی در آب قرار دهم یا به مایعی شبیه بزاق تبدیل می شود؟ الکتریسیته "حیوانی" چه ربطی به آن دارد؟"

آزمایش‌های انجام‌شده توسط ولتا به ما امکان می‌دهد نتیجه‌گیری کنیم که منبع عمل الکتریکی زنجیره‌ای از فلزات غیرمشابه است که در تماس با یک پارچه مرطوب یا پارچه آغشته به محلول اسیدی قرار می‌گیرند.

ولتا در یکی از نامه‌ها به دوستش، دکتر واساقی (دوباره نمونه‌ای از علاقه دکتر به برق) می‌نویسد: «من مدت‌ها متقاعد شده‌ام که تمام اعمال از فلزاتی است که سیال الکتریکی از تماس آنها وارد می‌شود. بر این اساس، من معتقدم که خود حق دارد تمام پدیده های الکتریکی جدید را به فلزات نسبت دهد و نام "الکتریسیته حیوانی" را با عبارت "الکتریسیته فلزی" جایگزین کند.

به گفته ولتا، پاهای قورباغه یک الکتروسکوپ حساس است. یک اختلاف تاریخی بین گالوانی و ولتا و همچنین بین پیروان آنها به وجود آمد - اختلاف در مورد الکتریسیته "حیوانی" یا "فلزی".

گالوانی تسلیم نشد. او فلز را کاملاً از آزمایش حذف کرد و حتی قورباغه ها را با چاقوهای شیشه ای تشریح کرد. معلوم شد که حتی با چنین آزمایشی، تماس عصب فمورال قورباغه با عضله آن منجر به انقباض آشکارا قابل توجه، اگرچه بسیار کوچکتر از مشارکت فلزات شد. این اولین ثبت پدیده های بیوالکتریک بود که بر اساس آن الکترودیاگنوزیس مدرن قلب و عروق و تعدادی دیگر از سیستم های انسانی استوار است.

ولتا در تلاش است تا ماهیت پدیده های غیرعادی کشف شده را کشف کند. او مشکل زیر را به وضوح برای خود طرح می کند: "علت پیدایش الکتریسیته چیست؟" از خودم پرسیدم همانطور که هر یک از شما این کار را انجام می دهید. بازتاب ها مرا به یک راه حل رساند: از تماس دو فلز غیرمشابه. مثلاً نقره و روی تعادل الکتریسیته در هر دو فلز به هم می‌خورد، در نقطه تماس فلزات، الکتریسیته مثبت از نقره به روی هدایت می‌شود و روی دومی جمع می‌شود، در حالی که الکتریسیته منفی روی نقره متمرکز می‌شود. یعنی مواد الکتریکی در جهت خاصی حرکت می کنند، وقتی صفحات نقره و روی را بدون فاصله دهنده های میانی روی هم قرار دادم، یعنی صفحات روی با صفحات نقره ای در تماس بودند، اثر کلی آنها به صفر رسید. برای تقویت اثر الکتریکی یا جمع بندی آن، هر صفحه روی باید تنها با یک نقره در تماس باشد و به ترتیب بیشترین تعداد جفت را اضافه کنید. این دقیقاً با قرار دادن یک تکه پارچه مرطوب بر روی هر صفحه روی به دست می‌آید و بدین وسیله آن را از صفحه نقره‌ای جفت بعدی جدا می‌کند.» بسیاری از آنچه ولتا گفت حتی اکنون نیز در پرتو ایده‌های علمی مدرن اهمیت خود را از دست نمی‌دهد.

متأسفانه این اختلاف به طرز فجیعی قطع شد. ارتش ناپلئون ایتالیا را اشغال کرد. گالوانی به دلیل امتناع از سوگند وفاداری به دولت جدید، صندلی خود را از دست داد، اخراج شد و به زودی درگذشت. دومین شرکت کننده در مناقشه، ولتا، زنده ماند تا اکتشافات هر دو دانشمند را به رسمیت بشناسد. در یک دعوای تاریخی هر دو حق داشتند. زیست شناس گالوانی به عنوان بنیانگذار بیوالکتریکی، فیزیکدان ولتا - به عنوان بنیانگذار منابع جریان الکتروشیمیایی وارد تاریخ علم شد.

منادی عصر مهندسی برق الساندرو ولتا

به مناسبت دویستمین سالگرد اولین منبع جریان الکتریکی

یان اشنایبرگ، دی. شارلت

الساندرو ولتا، همانطور که اکنون می گویند، یک چهره نمادین در تاریخ برق، مهندسی برق و مخابرات بود.

در ربع آخر قرن 18، چیزهای زیادی در مورد خواص اسرارآمیز "نیروی الکتریکی" شناخته شده بود. ماشین های اصطکاک الکترواستاتیک برای تولید بارهای الکتریکی طراحی شدند (فرانسیس گوکسبی، انگلستان)، پدیده هدایت الکتریکی کشف شد (استفان گری، انگلستان) و مفهوم دو نوع الکتریسیته - "شیشه" و "رزین" - متعاقباً ارائه شد. مثبت» و «منفی» (چارلز دوفی، فرانسه). یک دستگاه ذخیره برای بارهای الکتریکی ایجاد شد - اولین خازن، به اصطلاح "لیدن کوزه" (Ewald Kleist، Pomerania، و Pieter van Mussenbroek، هلند)، صاعقه با استفاده از یک "رام" شد (B. Franklin، ایالات متحده آمریکا) رعد و برق (در واژگان روزمره "میله صاعقه") . سرانجام قانون اول الکترواستاتیک (چارلز کولن، فرانسه) ایجاد شد.

اما به نظر می رسید که کشف دوران ساز ولتا - "الکتریسیته تماسی" - تمام نتایج به دست آمده قبلی را خلاصه می کند و انگیزه قدرتمندی برای مطالعات جدید و عمیق تر در مورد ماهیت برق و امکان کاربرد عملی آن ایجاد می کند.

الساندرو ولتا در 18 فوریه 1745 در املاک خانوادگی اجدادش در نزدیکی شهر کوچک کومو در شمال ایتالیا به دنیا آمد. او از یک خانواده اشرافی است، مادرش دوشس مادالنا اینزای بود. الساندرو در اولین سال‌های زندگی‌اش از تاخیر در رشد جسمی و ذهنی رنج می‌برد؛ او تنها در چهار سالگی شروع به صحبت کرد. سپس توسعه آن بسیار سریع پیش رفت. برخلاف شغل سرنوشت‌سازی‌اش به‌عنوان روحانی، او به آزمایش‌های فیزیکی علاقه‌مند شد و در سن 18 سالگی با یکی از برجسته‌ترین فیزیکدانان برق آن زمان، نمایش‌دهنده آزمایش‌های برق عمومی تماشایی، ابوت ژان نولت، مکاتبه کرد.

الساندرو ولتا

از 1774 تا 1779 ولتا معلم فیزیک در مدرسه سلطنتی کومو است. در سن 26 سالگی اولین کار علمی خود را با عنوان "مطالعات تجربی روشهای تحریک برق و بهبود طراحی ماشین" منتشر کرد. او اولین اختراع جدی خود را در سال 1772 انجام داد. این به اصطلاح الکتروسکوپ خازنی با نی های واگرا (اتصال یک الکتروسکوپ با خازن) بود که حساسیت بسیار بیشتری نسبت به الکتروسکوپ های قبلی با توپ های چوب پنبه ای یا آلدربری آویزان روی نخ ها داشت. این دستگاه دارای ویژگی‌های متریک بود، زیرا انحراف نی‌ها با زاویه تا 30 درجه متناسب با بار الکتروسکوپ بود. الکتروسکوپ برای سالهای متمادی ابزار اندازه گیری اصلی مورد استفاده خود ولتا و سایر محققان بود.

ولتا در سی سالگی به شهرت رسید. او الکتروفور رزینی یا همان طور که خود مخترع آن را "elettrophoro perpetuo" نامیده است، اختراع کرد که به معنای "حامل دائمی الکتریسیته" است. ماشین الکتروفوریک از پدیده الکتریکی شدن از طریق القاء استفاده می کرد، در حالی که در ماشین های الکترواستاتیک مورد استفاده، الکتریسیته از طریق اصطکاک تولید می شد. دستگاه فوق العاده ساده و همچنین فوق العاده اصلی است. از دو دیسک فلزی تشکیل شده است. یکی، مثلا پایین، با یک لایه رزین پوشیده شده است. وقتی دیسک را با دست، دستکش چرمی یا خز مالش دهید، با الکتریسیته منفی شارژ می شود. اگر دیسک بالایی را به آن بیاورید، دیسک دوم همانطور که در شکل نشان داده شده است شارژ می شود. 1 a. هنگامی که الکتریسیته غیر محدود به زمین منحرف می شود (شکل 1 ب)، حداقل با انگشت آزمایشگر، دیسک بالایی بار مثبت خواهد داشت. می توانید آن را بلند کرده و شارژ را از آن جدا کنید (شکل 1 ج). با تکرار چرخه پایین و بالا بردن چندباره دیسک بالایی، می توانید شارژ را به همان میزان افزایش دهید.

برنج. 1. نموداری که عملکرد الکتروفور ولتا را توضیح می دهد

ولتا نشان داد که الکتروفور او «حتی سه روز پس از شارژ شدن هم به کار خود ادامه می‌دهد». و در ادامه: «ماشین من دریافت برق را در هر آب و هوایی ممکن می کند و جلوه ای عالی تر از بهترین دیسک و توپ ایجاد می کند. (الکترواستاتیک - یادداشت نویسنده)بنابراین، الکتروفور وسیله ای است که امکان به دست آوردن تخلیه های قوی الکتریسیته ساکن را فراهم می کند. ولتای استخراج شده از آن "جرقه هایی به ضخامت ده یا دوازده انگشت و حتی بیشتر می زند..." الکتروفور ولتا به عنوان پایه ای برای ساختن یک کلاس کامل از القایی، به اصطلاح "الکتروفور" "، اتومبیل.

تفسیر جدلی. برخی از مورخان فیزیک و مهندسی برق بر این باورند که ولتا الکتروفور را اختراع نکرد، بلکه تنها وسیله‌ای را که قبلاً توسط فرانتس اپینوس، آکادمیک سنت پترزبورگ اختراع شده بود، بهبود بخشید. در واقع، در سال 1758، اپینوس نظریه انتقال "الکتریسیته از طریق نفوذ" را ارائه کرد - با روش القای الکترواستاتیک، به عنوان مثال، در اصطلاحات مدرن، او روشی را اختراع کرد. او همچنین اولین دستگاهی را ساخت که این امکان را اثبات می کند. این شامل یک کاسه فلزی بود که توده ای از گوگرد برقی شده در آن وارد شده و سپس خارج می شد. معلوم شد که هم فنجان و هم گوگرد دارای بار الکتریکی هستند.

با این حال، اپینوس از یک نمایش آزمایشگاهی فراتر نرفت و دستگاهی که او اختراع کرد کاربرد عملی دریافت نکرد. ولتا، بر اساس روش اختراع شده توسط Epinus، یک الکتروفور اصلی را اختراع کرد که در مقایسه با نمونه اولیه، که با توجه به تمام قوانین حقوق ثبت اختراع، به عنوان یک اختراع شناخته می شود، جلوه فنی جدیدی می دهد. این برای تاریخ تکنولوژی معمولی است. پس از اختراع، این روش امکان استفاده از اصل خود را برای ایجاد، یعنی اختراع وسایل مختلف فراهم کرد. مثلا پی شیلینگ روش تلگراف الکترومغناطیسی و اولین وسیله برای اجرای آن را اختراع کرد. سپس بر همین اصل، سی ویت استون و دبلیو کوک تلگراف اشاره گر و مورس تلگراف چاپی را اختراع کردند. همه آنها به حق مخترع در نظر گرفته می شوند.

خود ولتا اعتراف کرد که آپینوس ایده الکتروفور را درک کرده است، اما دستگاه کاملی را نساخته است.

در سال 1776، ولتا یک تپانچه گازی اختراع کرد - "تپانچه ولتا"، که در آن گاز متان از یک جرقه الکتریکی منفجر شد.

در سال 1779، ولتا برای تصدی کرسی فیزیک در دانشگاهی با سابقه هزار ساله در شهر پاویا دعوت شد و به مدت 36 سال در آنجا کار کرد.

او که یک استاد مترقی و شجاع است، زبان لاتین را شکسته و از کتاب هایی که به زبان ایتالیایی نوشته شده است به دانش آموزان آموزش می دهد.

ولتا زیاد سفر می کند: بروکسل، آمستردام، پاریس، لندن، برلین. در هر شهر، گردهمایی های دانشمندان به او سلام می کنند، با افتخار از او تجلیل می کنند و مدال های طلا را به او اهدا می کنند. با این حال، «بهترین ساعت» ولتا هنوز در پیش است؛ بیش از دو دهه دیگر فرا خواهد رسید. در این بین، او پانزده سال از تحقیقات برق دور می شود، زندگی سنجیده ای را به عنوان یک استاد می گذراند و به کارهای مختلفی که مورد علاقه اوست مشغول است. ولتا در سن بیش از چهل سالگی با ترزا پلگرینا نجیب ازدواج کرد که از او سه پسر به دنیا آورد.

و اکنون - یک احساس! پروفسور با رساله تازه منتشر شده گالوانی "درباره نیروهای الکتریکی در حرکت عضلانی" برخورد می کند. تغییر موقعیت ولتا جالب است. در ابتدا رساله را با تردید می بیند. سپس آزمایشات گالوانی را تکرار کرد و قبلاً در 3 آوریل 1792 به دومی نوشت: "... از زمانی که من شاهد عینی شدم و این معجزات را مشاهده کردم، شاید از بی اعتمادی به تعصب حرکت کرده ام."

با این حال، این وضعیت چندان دوام نیاورد. در 5 مه 1792، در سخنرانی دانشگاه خود، او آزمایش های گالوانی را تمجید می کند، اما سخنرانی بعدی، در 14 مه، به شیوه ای جدلی انجام می شود و این ایده را بیان می کند که به احتمال زیاد قورباغه فقط نشانگر برق است. "یک الکترومتر، ده ها برابر حساس تر از حساس ترین الکترومتر با برگ های طلا."

به زودی چشم تیزبین فیزیکدان متوجه چیزی می شود که توجه فیزیولوژیست گالوانی را جلب نمی کند: لرزش پاهای قورباغه تنها زمانی مشاهده می شود که با سیم های دو فلز مختلف لمس شود. ولتا پیشنهاد می کند که ماهیچه ها در ایجاد الکتریسیته شرکت نمی کنند و انقباض آنها یک اثر ثانویه ناشی از تحریک عصب است. برای اثبات این موضوع، او آزمایش معروفی را انجام می دهد که در آن طعم ترش روی زبان، زمانی که یک صفحه حلبی یا سربی به نوک آن می زنند، و یک سکه نقره یا طلا را به وسط زبان یا روی گونه می زنند، تشخیص داده می شود. بشقاب و سکه با سیم به هم وصل شده اند. زمانی که دو کنتاکت باتری را به طور همزمان لیس می زنیم، طعم مشابهی را احساس می کنیم. طعم ترش به طعم "قلیایی" تبدیل می شود، یعنی در صورت تعویض اجسام فلزی روی زبان، طعمی تلخ می دهد.

در ژوئن 1792، تنها سه ماه پس از اینکه ولتا شروع به تکرار آزمایش‌های گالوانی کرد، دیگر تردیدی نداشت: «بنابراین، فلزات نه تنها رسانای عالی هستند، بلکه موتورهای الکتریسیته نیز هستند؛ آنها نه تنها آسان‌ترین مسیر عبور جریان الکتریکی را فراهم می‌کنند.

مایع، ... اما خود آنها با استخراج این مایع و وارد کردن آن باعث ایجاد همان عدم تعادل می شوند، مشابه آنچه هنگام مالش ایدی الکتریک اتفاق می افتد. (این همان چیزی است که آنها اجسامی را که در زمان ولتا بر اثر اصطکاک برق می‌گرفتند نامیدند - یادداشت نویسنده).

بنابراین ولتا قانون تنش های تماسی را ایجاد کرد: دو فلز غیرمشابه باعث ایجاد "عدم تعادل" (به عبارت مدرن، اختلاف پتانسیل ایجاد می کنند) بین هر دو، پس از آن او پیشنهاد کرد که الکتریسیته به دست آمده از این طریق را نه "حیوانی"، بلکه "" نامید. فلزی». این سفر هفت ساله او را به سوی یک خلقت واقعا عالی آغاز کرد.

اولین سری از آزمایش‌های منحصر به فرد بر روی اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل تماس (CPD) منجر به جمع‌آوری مجموعه معروف "سری ولتا" شد که در آن عناصر به ترتیب زیر مرتب شده‌اند: روی، فویل قلع، سرب، قلع، آهن، برنز، مس، پلاتین، طلا، نقره، جیوه، گرافیت (ولتا به اشتباه گرافیت را به عنوان فلز طبقه بندی کرد - یادداشت نویسنده).

هر یک از آنها با تماس با هر یک از اعضای بعدی مجموعه، یک بار مثبت دریافت می کند و این بار بعدی یک بار منفی دریافت می کند. به عنوان مثال، آهن (+) / مس (-)؛ روی (+) / نقره (-) و غیره. ولتا نیرویی را که در اثر تماس دو فلز ایجاد می‌شود، نیروی تحریک‌کننده یا الکتروموتور می‌نامد. این نیرو الکتریسیته را به حرکت در می آورد به طوری که بین فلزات اختلاف ولتاژ ایجاد می شود. ولتا همچنین ثابت کرد که هر چه فلزات از یکدیگر دورتر باشند، اختلاف ولتاژ بیشتر خواهد بود. به عنوان مثال، آهن / مس - 2، سرب / قلع - 1، روی / نقره - 12.

در 1796-1797 یک قانون مهم آشکار شد: اختلاف پتانسیل بین دو جمله یک سری برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل همه ترم های میانی:

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

در واقع، 12 = 1 + 2 + 3 + 1 + 5.

علاوه بر این، آزمایش ها نشان داده اند که تفاوت ولتاژ در یک "سری بسته" رخ نمی دهد: A/B + B/C + C/D + D/A = 0. این بدان معنی است که از طریق چندین کنتاکت کاملاً فلزی، دستیابی به ولتاژهای بالاتر از تماس مستقیم تنها دو فلز غیرممکن است.

از دیدگاه مدرن، تئوری الکتریسیته تماسی که توسط ولتا ارائه شد، اشتباه بود. او روی امکان به دست آوردن مداوم انرژی به شکل جریان گالوانیکی بدون صرف هیچ نوع انرژی دیگری حساب کرد.

با این حال، در پایان سال 1799، ولتا موفق شد به آنچه می خواست دست یابد. او ابتدا ثابت کرد که وقتی دو فلز با هم تماس پیدا می کنند، یکی از آنها استرس بیشتری نسبت به دیگری دریافت می کند. به عنوان مثال، هنگام اتصال صفحات مس و روی، صفحه مسی دارای پتانسیل 1 و صفحه روی دارای پتانسیل 12 است. آزمایش های متعدد بعدی ولتا را به این نتیجه رساند که یک جریان الکتریکی پیوسته تنها در یک مدار بسته تشکیل شده می تواند ایجاد شود. از هادی های مختلف - فلزات (که او آنها را رسانای درجه یک نامید) و مایعات (که آنها را هادی های درجه دوم نامید).

بنابراین، ولتا، بدون اینکه کاملاً متوجه شود، به ایجاد یک عنصر الکتروشیمیایی رسید که عمل آن بر اساس تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی بود.

برنج. 2. انواع سلول های گالوانیکی که ولتا در نامه ای به بانک ها نشان داده است: بالا - یک باتری فنجانی، زیر - انواع "ستون های ولتایی".

ولتا توانست با قرار دادن ستونی از دایره‌هایی از جفت‌های تماسی یکسان از فلزات، ولتاژهای قابل توجهی به دست آورد که به طور یکسان با فاصله‌کننده‌های پارچه‌ای مرطوب از هم جدا شده بودند. خود ولتا ماهیت این موضوع را با استفاده از مثال باتری فنجانی خود نشان داد (شکل 2 در بالا). در فنجان سمت چپ یک صفحه مسی وجود دارد، پتانسیل آن 1 است. در سه فنجان بعدی، صفحات سمت چپ روی، صفحات سمت راست مس هستند. در آخرین فنجان - روی؛ هر یک از روی یک در یک فنجان توسط یک کمان فلزی به مسی در فنجان بعدی متصل می شود. اولین صفحه روی دارای پتانسیل 12 است. ولتا فرض کرد که دو صفحه فلزی که توسط یک مایع از هم جدا شده اند پتانسیل یکسانی دارند. در نتیجه، مس دوم نیز دارای پتانسیل 12 و روی دوم دارای پتانسیل 12 + 11 = 23 خواهد بود. سوم روی 12 + 2 * 11 = = 34; چهارم 12 + 3 * 11 = 45 و غیره. به عنوان مثال، روی دهم پتانسیل 12 + 9 * 11 = 111 را به دست می آورد.

ولتا کشف خود را در نامه ای به تاریخ 20 مارس 1800 به رئیس انجمن سلطنتی لندن، جوزف بنکس گزارش داد. او در پیام "در مورد برق برانگیخته شده از تماس ساده مواد رسانای ساده" می نویسد: "... من... خوشحالم که نتایج شگفت انگیزی را که به دست آورده ام گزارش کنم. یکی از این نتایج ... ایجاد دستگاهی که به طور پیوسته عمل می کند... .، بار غیر قابل تخریب ایجاد می کند، به سیال الکتریکی ضربه ای پیوسته می دهد. و در ادامه: "پرتابه ای که من در مورد آن صحبت می کنم - و این شما را شگفت زده خواهد کرد - ... چیزی نیست جز مجموعه ای از هادی های خوب در انواع مختلف که به شیوه ای خاص چیده شده اند. بیست، چهل یا شصت دایره مسی یا حتی بهتر، نقره، هر کدام با دایره ای از قلع یا روی بهتر، و به همان تعداد لایه آب یا مایع دیگری که بهتر از آب هدایت می کند، مثلاً محلول نمکی، لیمو و غیره، یا تکه های مقوا، چرم تا شده است. و غیره، این مایعات را به خوبی مرطوب می کند و این لایه ها بین دو فلز غیرمشابه هر جفت قرار می گیرند. این تمام چیزی است که ساز جدید من را می سازد." خود ولتا در ابتدا پیشنهاد کرد که دستگاه یا پرتابه یا ابزار خود را "ارگان الکتریکی مصنوعی" بنامد، سپس آن را به "ستون موتور الکتریکی" تغییر نام داد. بعداً فرانسوی ها شروع به نامیدن این دستگاه "ستون گالوانیکی" یا "ستون ولتایی" کردند.

ولتا مسئول معرفی مفاهیم "خازن"، "مدار"، "نیروی محرکه الکتریکی"، "تفاوت ولتاژ" بود.

افتخار و شهرت به مخترع رسید. در فرانسه مدالی به افتخار او ضرب می شود و اولین کنسول دایرکتوری، ژنرال بناپارت، صندوقی به مبلغ 200000 فرانک برای "کاشفان درخشان" در زمینه برق ایجاد می کند و جایزه اول را به نویسنده ستون اعطا می کند. ولتا شوالیه لژیون افتخار، صلیب آهنین می شود، عنوان سناتور و کنت را دریافت می کند، عضو آکادمی علوم پاریس و سن پترزبورگ می شود، عضو انجمن سلطنتی لندن، که به او نشان Coplay می دهد. مدال طلا.

ایجاد "ستون ولتایی" یک رویداد انقلابی در علم الکتریسیته بود، پایه و اساس ظهور مهندسی برق مدرن را آماده کرد و تأثیر زیادی بر کل تاریخ تمدن بشری گذاشت. جای تعجب نیست که آکادمیسین فرانسوی معاصر ولتا، د. آراگو، ستون ولتائیک را «... قابل توجه ترین وسیله ای است که تاکنون توسط مردم ساخته شده است، بدون در نظر گرفتن تلسکوپ و موتور بخار».

در یک سوم اول قرن نوزدهم، "ستون ولتا" تنها منبع جریان الکتریکی باقی ماند که با موفقیت برای آزمایشات و اکتشافات آنها توسط دانشمندان بزرگ - V. Petrov، X. Davy، A.-M استفاده شد. آمپر، ام. فارادی.

در میان آنها، اولین کسی که "ستون ولتایی" را بهبود بخشید، واسیلی پتروف، استاد فیزیک در آکادمی پزشکی-جراحی سنت پترزبورگ بود. او اشاره کرد که جریان شدیدتری را می توان از باتری قوی تر به دست آورد. در سال 1802، او یک منبع جریان ولتاژ بالا (حدود 1700 ولت) را ایجاد کرد که آن را "باتری عظیم" نامید. این باتری از 2100 سلول مس-روی تشکیل شده بود (باتری هایی که در آن زمان در اروپا وجود داشتند 15-20 عنصر داشتند). پتروف در مقاله‌اش «اخبار آزمایش‌های گالوانی-ولتا» که در سال 1803 منتشر شد، پدیده قوس الکتریکی کشف شده توسط او را توصیف کرد و اشاره کرد که با «نور روشن، شبیه نور خورشید یا شعله، یک اتاق تاریک می‌تواند ایجاد شود. کاملاً واضح روشن شده است.» این آغاز دو جهت بود: ذوب الکتریکی فلزات و بازیابی آنها از سنگ معدن و ایجاد لامپ های قوس الکتریکی.

ولتا آنقدر خوش شانس بود که زنده بماند تا مهمترین اکتشافات با استفاده از اختراع خود را ببیند: عمل جریان بر روی یک سوزن مغناطیسی، چرخش متقابل رساناها با جریان و یک آهنربا (نمونه اولیه یک موتور الکتریکی)، توسعه اصول اولیه توسط آمپر. الکترودینامیک در سال 1819 ولتا استادی خود را ترک کرد.

او در سال 1827 در زادگاهش در سن 82 سالگی درگذشت.

افسانه هایی در مورد ولتا در زمان حیات او منتشر شد. او برای اثبات نظریه خود در مورد "الکتریسیته تماسی" در سال 1794 آزمایش "کوارتت مرطوب" را انجام داد. چهار مرد با دست های خیس در یک دایره ایستاده بودند. سپس اولی با دست راستش صفحه روی را گرفت و با دست چپ زبان دومی را لمس کرد. دومی کره چشم سومی را لمس کرد که قورباغه جدا شده را با پاهایش گرفته بود و چهارمی بدن آن را با دست راستش گرفت و با دست چپ صفحه نقره ای را به روی صفحه روی آورد که اولی با دست راستش آن را گرفته بود. دست در لحظه تماس ، نفر اول به شدت لرزید ، دومی از طعم "لیمو" در دهانش پیچید ، سومی جرقه هایی از چشمانش گرفت ، چهارمی احساس ناخوشایندی کرد و قورباغه به نظر می رسید که زنده شده و می لرزد. این منظره شاهدان عینی را شوکه کرد.

مشارکت علمی ولتا توسط معاصرانش بسیار قدردانی شد - او پس از گالیله بزرگترین فیزیکدان ایتالیا به حساب می آمد. بر اساس اختراع ولتا، تا پایان قرن نوزدهم، حدود دویست نوع "ستون ولتایی" - منابع جریان الکتروشیمیایی - پیشنهاد شد.

یاد ولتا در سال 1881 در کنگره بین المللی برق در پاریس جاودانه شد، جایی که یکی از مهم ترین واحدهای الکتریکی - واحد ولتاژ - نام "ولت" داده شد.

ایجاد "ستون ولتایی" به دوران الکترواستاتیک پایان داد و آغاز عصر مهندسی برق را نشان داد.

بنابراین در آغاز قرن‌های 18-19، انتقالی از برق برای علم به برق برای بشریت - برای صنعت، زندگی روزمره و فرهنگ وجود داشت.

ادبیات

1. Llozzi M. تاریخ فیزیک. مطابق. از ایتالیایی - م.: میر، 1970.
2. Lebedev V. الکتریسیته، مغناطیس و مهندسی برق در توسعه تاریخی خود. - م.-ل.: ن.-ت. انتشارات NKTP اتحاد جماهیر شوروی، 1937.
3. Kartsev V. ماجراهای معادلات بزرگ. - م.: دانش، 1978.
4. Dorfman Ya. G. تاریخ جهانی فیزیک از دوران باستان تا پایان قرن 18. - M.: Nauka، 1974.
5. سامارین M. S. ولت، آمپر، اهم و سایر واحدهای مقادیر فیزیکی در فناوری ارتباطات. - م.: رادیو و ارتباطات، 1367.
6. روزنبرگ F. تاریخ فیزیک. بخش سوم، شماره. I. - M.-L.: N.-t. انتشارات NKTP اتحاد جماهیر شوروی، 1935.
7. Veselovsky O. N.، Shneyberg Ya. A.مقالاتی در مورد تاریخچه مهندسی برق. - م.: انتشارات MPEI، 1993.
8. فرهنگ زندگینامه علمی. جلد 14، 1976.