首页 > 社会责任 > 电力科普 > 电力史话 > 电力科学家

历史上的电力发明家——伏特、安培、欧姆

        发布时间:2017-11-06        

电池的主人——伏特

 

被称为电池的主人,意大利物理学教授亚历山德罗·伏特名副其实,他发明了世界上最早的电池,并开启了电池领域的新纪元。

伏特的发现源于青蛙腿的启示。1798年的一天下午,在意大利帕维亚大学的学术大厅里,一场由蛙腿试验引起的辩论正在进行。在大厅中央的实验台上,一只下肢被分解的青蛙静静地趴着。但就在下一刻,发生了一件震惊全场的事情——当手术刀再次接触到青蛙腿部时,蛙腿立即颤动,腿部弹起,如果剧烈的抽搐一般。

难道是青蛙活了?

“这是动物电。”在场的一名叫做伽伐尼的医学教授发表了他的推断。而身旁的好友,同为大学教授的亚历山德罗·伏特有不同的解释:蛙腿仅仅是一种极其灵敏的测电计,电是由两种不同金属所制成的手术刀和试验台接触产生的,引起了蛙腿的肌肉收缩。

辩论过后,伏特投入到更深入的研究中,成就了世界上最早的电池。

在探求不同金属之间不同导电性能时,伏特发现金属的电势可以依次排列起来:Zn、Pb、Sn、Fe、Cu、Ag、Au,在这个序列中任何一种金属与后面的金属相接触时,总是前面带上正电,后面带负电,伏特把这种现象叫接触电位差,即我们常说的电压。

为了得到更加稳定的电流,伏特将许多铜片和锌片交错叠起来,中间都夹上浸有盐水的纸片。在这高高的一堆金属片上下,各引出一根导线,就在两根导线相互靠近时,发出了火花和爆炸的声响,甚至能把人的手臂击麻。最早的电池出现了,被称为伏打电池。

伏特的发明是革命性的。在伏特发明伏打电池之前,人们只能应用摩擦发电机,运用旋转以发电,再将电存放在一个叫做莱顿的静电储存瓶中,以供使用,这种方式相当麻烦,所得的电量也受限制,大量的、持续的电荷无法获得。

伏打电池的发明改进了这些缺点,使得电的获得变得非常方便。不同金属的电势差(也叫做电压)是伏打电池的基础原理,为了纪念它的发现者——亚历山德罗·伏特,1881年,在国际电力学代表大会上把电压的国际单位命名为“伏特”。

电学中的牛顿——安培

 

还记得中学课本上手握线圈判断磁针转动方向和电流方向的那个定律吗?我们把它叫做右手螺旋定律,其实它有个一个另外的名字,叫做安培定律,由法国物理学家安德烈·玛丽·安培发明。

1820年,奥斯特发现电流磁效应,引起了物理学家安培的注意,他开始深入地研究电流和磁、电流和电流之间的相互作用。通过一系列经典实验,他发现两根有电流通过的导线间存在相互影响——相同方向的平行电流彼此相吸,相反方向的平行电流彼此相斥,也就是说,通电的线圈与磁铁非常相似。

安培的这个发现和其后来提出的分子电流假说,结束了此前电、磁分离的认识,揭示了“磁是由运动的电产生的”这一本质,为此后电磁学发展打下了基础。此外,安培还是发展测电技术的第一人,他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器,后经过改进成为广泛使用的电流计。

一向专心于研究发明的安培,留下了不少趣事。还记得“黑板”跑了的故事吗,故事里把马车当黑板的人就是安培。在一次逛街途中,安培想起了一个科学问题,于是拿起随身的粉笔就在街头的一块“黑板”上演算起来,没想到“黑板”开始动了并越跑越远,安培也追着“黑板”跑起来,原来黑板是一辆马车的车厢后板。

1893年,国际电学家会议上提出用“安培”作为电流强度的单位,后人将安培誉为“电学中的牛顿”,并评价他所做的研究属于“最卓越的工作之列”。

自学成才的发明家——欧姆

I =U/R(电流=电压/电阻),这个经典的定律将电学计算变得极其方便,在这个公式的每一个字母背后,都站着一位伟大的科学家。

19世纪初,电学飞速发展,新的电学成果不断地涌现。乔治·西蒙·欧姆是一位普通的中学教师,自学成才的他对电学发明兴趣浓厚。

在伏打电池的使用中,欧姆发现电流强度可能随电池数目的增多而增大,也就是说电荷的运动是会受到阻碍的,但如何描述介质对电荷的阻碍以及为何受到阻碍?他决心通过实验寻找答案。

欧姆测量不同形状的同种材料导电介质在电路中的电流大小,经过大量实验后,终于在1827年得出了一个关系式:X=a/(b+x)。关系式中,欧姆用X表示电流强度,用a表示电动势,用b+x表示电阻,其中b是电源内部的电阻,x为外部电路的电阻。

但当时的科学界不承认欧姆的科学发现,认为定律太简单,不足为信。真理之光终究要放射出来。1831年有位叫波利特的科学家发表了一篇论文,得出与欧姆同样的结果,这才引起科学界对欧姆的重新注意。

毫无疑问,欧姆的发现是革命性的,自此人们有了计量电阻的好办法。1864年,在欧姆逝世十年后,英国科学促进会用欧姆的名字作为电阻单位的名称,以纪念他对电学的贡献。

来源:《亮报》2013年2月6日专题版

关闭 打印

相关阅读