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青蛙腿怎樣引發了一場電學革命?

《電對肌肉運動的作用》是意大利解剖學家、生物學家伽伐尼于1780年所寫的一篇著名論文。物理學家伏打受這篇論文的啟發,于1799年發明了著名的伏打電池。伏打電池具有很大的實用價值,引起了電學的一場革命,開拓了電學研究的新領域。

1780年的一天,意大利波洛尼亞大學解剖學教授、生物學家伽伐尼,像往常一樣在實驗室解剖青蛙,對青蛙肌肉的生理作用進行實驗研究。伽伐尼把青蛙剝了皮,切下蛙腿,放在實驗桌的電機旁,又忙著做其他的事去了。一會兒后,枷伐尼的一名助手來到桌旁,他輕輕地用他的外科手術刀的刀尖觸及到青蛙內部的交感神經時,突然看到青蛙的肌肉發生強烈的收縮,陷入了僵硬性的痙攣中。這是什么原因引起的呢?他立即將這一奇怪的現象報告了伽伐尼。伽伐尼連忙跑過來看,百思不得其解。是那臺電機在作怪嗎?可青蛙腿是完全與電機隔開的,而且兩者的距離還不是很短。這真是使人捉摸不透。

奇怪的現象不斷發生:當伽伐尼把鉤著蛙腿的銅掛鉤掛在鐵架上時,蛙腿也顫動起來;當把兩塊不同的金屬一端相碰,而另一端跟蛙體接觸時,蛙腿也抽搐……這一切,都跟他把電流施加在蛙腿上所產生的現象相同。

伽伐尼對此做了多年的研究,他把發生這種現象的原因歸結為肌肉收縮而產生了生物電,并寫出了《電對肌肉運動的作用》的論文。

不久,伽伐尼把論文寄給了本國帕維亞大學物理教授伏打,征求他對論文的意見。伏打對伽伐尼的這一發現很感興趣,并完全贊同伽伐尼的觀點。他對這一現象作了解釋:這是對存在于肌肉和神經中的電流的一種干擾,兩種金屬的作用乃是將電路接通了。

可是,當伏打進一步做了許多實驗后,便改變了自己的想法。有一次,他將一片錫箔放在自己的舌頭上,并讓它和一枚銅幣相連接,舌頭上立刻有電麻的感覺。接著,他又取來兩種不同的金屬,并把它們連接起來,同時又與自己的眼睛接觸,眼前立即產生了一種閃光的感覺,猶如發生了一次大爆炸。

這些實驗都沒有用到青蛙腿,電是從哪里來的呢?這位物理學家立即想到了金屬,是不是兩種不同的金屬接觸時產生了電呢?

為了證實這一想法,伏打準備了一塊干干凈凈的鋅板和一塊銅板,把其中的一塊跟金箔靜電計的內桿相連,另一塊跟外殼接觸。當把兩塊金屬板重合一下,再立即把靜電計外殼接觸的那塊拿開,靜電計的指針偏轉了。

啊!伽伐尼所發現的現象不是生物電,而是一種物理電現象。即使沒有青蛙腿,只要讓兩種金屬接觸,也能產生電效應。在伽伐尼的試驗中,青蛙腿只不過是兩種不同金屬接觸時所產生的電流的靈敏檢測器。

奧秘揭開了,伏打又忙著用各種不同的金屬配對進行實驗,發現它們都能產生電流。他在選取鋅、鐵、錫、鉛、銅、銀、鉑、金這些金屬中的任意兩種配對時,還發現總是在上述次序中位于前面的金屬帶負電,位于后面的金屬帶正電;并且在金屬接觸時,如果有潮濕物質存在的話,產生的電更大。

把許多金屬放在一起會不會產生更大的電流呢?伏打決定試一試。他把一塊鋅片和一塊銅片疊合起來,再把在鹽水中浸泡過的濕布放在上面,然后把許多這樣的金屬片重合在一起,形成一端是鋅片,另一端是銅片的電堆。當伏打用手觸摸這個電堆兩端的金屬片時,突然受到強烈的“電震”,把他嚇了一跳。

這樣的電堆電力很小,伏打對此并不滿足。他又不厭其煩地繼續做著各種實驗,尋找能夠產生更大電力的金屬組合方法。1799年,他試著把一組組銅片和鋅片成對浸泡在一個盛滿酸溶液的小容器里,再用導線按鋅-銅-鋅-銅……的次序把它們連接起來,結果產生了相當大的電流。世界上第一個原電池就這樣被發明了。

伏打電池的發明引起了電學的一場革命。在此之前,人們只有通過摩擦起電,才能得到一些靜電。這種靜電數量少,持續時間短,沒有多少實用價值。伏打電池所產生的電,不但數量大,而且持續時間長,因此,它不但有很大的實用價值,而且拓寬了電學的研究領域。從此,人們從“靜電”的研究引入到“動電”的研究。

由于伏打的這一功績,法國皇帝拿破侖于1801年9月26日,特地將他召到巴黎,授予他金質獎章,并封他為伯爵。英國皇家學會頒發給伏打最高的榮譽——科普利獎章。

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