Очерки по истории электротехники
Главная   >>   Очерки по истории электротехники

Очерки по истории электротехники

3.2. Создание первого источника электрического тока — начала новой эпохи в истории электричества и магнетизма

В течение нескольких лет (1792—1795 гг.) А. Вольта не только повторил все опыты Гальвани, но и произвел ряд новых исследований. И если Гальвани искал причину обнаруженных им явлений как физиолог, то Вольта, будучи физиком, искал в них физические процессы.

А. Вольта прежде всего обратил внимание на то, что сокращения мышц наиболее интенсивно происходят при использовании двух разнородных металлов (это было известно и Гальвани). Продолжая исследования, он отверг идеи Гальвани о «животном» электричестве и пришел к выводу, что источником электричества является контакт двух разнородных металлом: «Металлы не только прекрасные проводники, но и двигатели электричества», — утверждал Вольта. А «... лягушка, приготовленная по способу Гальвани,есть чувствительный электрометр».

Обобщением исследований Вольта была предложенная им теория «контактного электричества». Эта теория утверждала, что при соприкосновении различных металлов происходит разложение их «естественного» электричества. При этом  электричество одного знака собирается на одном металле, другого — на другом. Силу, возникающую при контакте двух металлов и разлагающую их «естественное» электричество, Вольта назвал электровозбудительной или электродвижущей силой. Эта сила «перемещает электричество так, что получается разность напряжений» (между металлами — авт.).

Продолжая исследования при помощи созданного им весьма чувствительного прибора — электроскопа с конденсатором, Вольта установил, что металлы можно распределить в некоторый ряд, в котором «разность напряжений» между двумя металлами будет тем больше, чем дальше они расположены друг от друга.

С современной точки зрения совершенно очевидна ошибочность идеи Вольта о возможности получения электрического тока посредством простого контакта разнородных металлов, т.е. получения электрической энергии без затраты для этого какого-либо другого вида энергии. Однако в начале прошлого века эта теория контактного-электричества нашла многих сторонников и на некоторое время удержалась в науке.

Многочисленные эксперименты привели Вольта к выводу, что непрерывный электрический «флюид» может возникнуть лишь в замкнутой цепи, составленной из различных проводников — металлов (которые он называл проводниками первого класса) и жидкостей (названных им проводниками второго класса).

Опыты Вольта завершились построением 1799 г. первого источника непрерывного электрического тока, составленного из медных цинковых кружков (пар), переложенных суконными прокладками, смоченными водой или кислотой. Этот прибор, о котором он впервые сообщил Президенту Лондонского королевского общества в марте 1800 г., был назван им «электродвижущим аппаратом», а позднее французы стали его называть «гальваническим или вольтовым столбом» (рис. 3.1).

Необходимость применения проводнику второго класса (суконных кружков, смоченных водой или кислотой) Вольта объяснял следующим: при соприкосновении двух различных металлов электричество одного знака  сосредоточивается на одном металле, а электричество противоположного знака — на другом. Если составить столб из нескольких пар различных металлов, например цинка и серебра (без прокладок), то каждая цинковая пластина будет находиться в соприкосновении с одинаковым серебряными пластинами и их общее действие будет взаимно уничтожаться. Для того чтобы действие отдельных пар суммировалось, необходимо обеспечить соприкосновение каждой цинковой пластинки только с одной серебряной. Это осуществляется с помощью проводников второго рода — суконных кружков, смв ченных водой или кислотой, разделяющей пары металлов и в препятствующих движению электричества. Таким образом, Воль та, не понимая того, что электрический ток возникает в результате химических процессов между металлами и жидкостями практически пришел к созданию гальванического элемента, действие которого основывалось именно на превращении химической энергии в электрическую. Хотя Вольта и заметил, что поверхсти приведенных в контакт разнородных металлов, составляют гальваническую пару, подвергаются изменению — окисляются тем не менее он не придал этому факту никакого значения.

А. Вольта предложил, кроме столба, еще и несколько иную конструкцию источника электрического тока — так называемую чашечную батарею (рис. 3.2), действие которой, по его мнению, также было основано на контакте между двумя металлами (роль влажной суконной прокладки столба заменяла жидкость).

Чашечная батарея представляла собой соединение отдельных элементов, имевших форму банок, наполненных разбавленной серной кислотой, в которую погружались медная 1 и цинковая 2 пластины. Кроме предложенных Вольта конструкций источника электрического тока вскоре были разработаны некоторые другие его модификации.

Создание вольтова столба подготовило почву для закладки фундамента электротехники, Ф. Энгельс отмечал, что открытие гальванического тока имеет для учения об электричестве по меньшей мере такое же значение, как открытие кислорода для химии. А современник Вольта выдающийся французский ученый академик Доменик Франсуа Араго (1786—1853 гг.) считал вольтов столб «самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины». В этом определении нельзя усматривать преувеличения. Вольтов столб — первый источник непрерывного электрического тока, сыгравший громадную роль как в развитии науки об электричестве, так и в расширении его практических приложений. Вольтов столб в различных своих модификациях долгое время оставался единственным источником электрического тока. Как будет видно из последующего, крупнейшие учены червой половины XIX в. — Петров, Дэви, Ампер, Фарадей широко, применяли вольтов столб для своих опытов.
Научный вклад итальянского ученого был высоко оценен его современниками. Легенды о Вольта уже ходили среди ученых при его жизни. Его интересовали самые различные явления  природы, его можно было назвать «огнепоклонником» — он всю жи? нь стремился познать тайны пяти природных «огней»: небесных (северные сияния и сполохи), атмосферных (молнии и зарницы), бьющихся из под земли  (горючие болотные газы), подземных, сотрясающих землю (вулканические) и самого главного — огня электрического, который царит во всех явлениях природы.
Создав вольтов столб, Вольта подарил миру, как писал один из его биографов, «невиданный ранее источник электричества, не порциями, как от банок и электрофоров, а непрерывным потоком».

Вольтов столб был последним, но наиболее выдающимся изобретением Вольта, он произвел среди ученых «вольтаическнй фурор». Повторяя опыты Гальвани, он убедился, что лягушка реагировала на заряд, вдвое меньше, чем самый чувствительный из созданных электрометров. В доказательство своих воззрений Вольта произвел в 1794 г. «эпохальный опыт ("квартет мокрых"), потрясший современников. Четверо с мокрыми руками становились в круг, затем первый правой рукой держит цинковую пластинку, а левой касается языка второго; второй касается глазного яблока третьего, который держит за ножки препарированную лягушку, а четвертый правой рукой схватывает ее тельце, а левой подносит серебряную пластинку к цинковой в правой руке первого. В момент касания первый резко вздрагивает, второй морщится от «лимонного» вкуса, у третьего — искры в глазах, четвертый чувствует неприятные ощущения, а лягушка будто оживает и трепещет.

Заслуживают внимания трактат Вольта «Об идентичности гальванического и электрического флюидов», его высказывания о «сходстве» электричества и магнетизма.

Современники называли Вольта самым великим физиком, жившим в Италии после Галилея. Наполеон предложил избрать его в «число бессмертных», наградил крестом Ордена Почетного легиона и сделал графом и сенатором Италии. А. Вольта был членом многих академий, в том числе почетным членом Петербургской Академии наук. В 1981 г. на Международном конгрессе электриков в Париже единице напряжения было присвоено наименование «Вольт».



BoomLive