Кто придумал батарейку?

Физике все возрасты покорны

Среди последователей славного болонского анатома (об исследованиях Луиджи Гальвани читайте здесь) нашелся один внимательный физик, профессор Тессинского университета в Италии Алессандро Вольта, заметивший одну незначительную деталь опытов с «животным электричеством», на которую не обратил внимания сам Гальвани: когда к лягушке присоединяли провода из разнородных металлов, мышечные сокращения становились сильнее.

Вольта решил, что два металла, разделенные телом, в котором много воды, хорошо проводящей электрический ток (лягушка, без сомнений, может быть отнесена к таким телам), рождают свою собственную электрическую силу. Смелое и неожиданное предположение!

Решающий эксперимент Вольта провел… на самом себе. «Я накладываю на глазное яблоко конец оловянного листочка, беру в рот серебряную монету или ложку и затем привожу обе эти обкладки в соприкосновение при помощи двух металлических острий,— описывал Вольта свой оригинальный физический опыт.— Это оказывается достаточным, чтобы тотчас же или каждый раз, как производится соприкосновение, получить явление света или преходящей молнии в глазу».

Молнии озарений освещали дальнейшие мысли Вольты, и наконец 20 марта 1800 года в письме к сэру Джозефу Бэнксу, президенту Лондонского Королевского общества, Вольта подробно расскажет об изобретенном им новом источнике электричества: «…я взял несколько дюжин круглых медных пластинок, а еще лучше серебряных диаметром примерно в один дюйм и такое же количество оловянных или лучше цинковых пластинок. Затем из пористого материала, который может впитывать и удерживать много влаги (картон, кожа), я вырезал достаточное количество кружков. Все эти пластинки я расположил таким образом, что металлы накладывались друг на друга всегда в одном и том же порядке и что каждая пара пластинок отделялась от следующей влажным кружком из картона или кожи…»

А. Вольта в лаборатории и фотография одного из изобретенных им «вольтовых столбов», первой в мире электрохимической батареи.

Электрохимические батареи, которые сначала все называли «вольтовыми столбами», начали свое победное шествие по земному шару. Из лабораторий ученых они сейчас проникли всюду, путешествуя в самые отдаленные уголки земли,— ведь удобные переносные радиоприемники, магнитофоны, телевизоры работают в местах, где нет знакомой электрической розетки от центральной электросети, благодаря маленьким и емким электрохимическим батарейкам, а автомобили трогаются в путь, получив сильный импульс электрического тока от большой стартерной электрохимической батареи.

Собрав достаточное количество монет из разных сплавов и картонных кружков, каждый школьник сейчас может составить источник тока по рецепту Вольты.

В декабре 1801 года Алессандро Вольта после доклада перед Французской Академией наук получает из рук Наполеона Большую золотую медаль, присуждаемую за выдающиеся достижения в науке. Вольте в это время 56 лет, он опровергает своей судьбой устоявшееся мнение, что открытия в физике совершаются только до 30 лет…

Наполеон всегда помнил о Вольте, питая к нему, видимо, не только глубокое уважение, но и сердечную привязанность. Когда первооткрыватель нового источника электрической энергии хотел оставить университетскую кафедру, то Наполеон сказал: «…добрый генерал должен умереть на поле чести» — и просил передать Вольте, что если чтение лекций отвлекает его от исследовательской работы, то «…если хочет, пусть читает одну лекцию в год». Вольта остался в университете.

Термоэлектрический эффект

Через двадцать лет был изобретен еще один источник тока — термоэлектрический. Оказалось, что, нагревая теплом руки, пламенем свечи или керосиновой лампы спай двух проволочек из разных металлов, можно с других, свободных концов проволочек  «снять» заметный электрический сигнал.

Причину возникновения термоэлектрического эффекта физики смогли объяснить до конца только в тридцатые годы нашего столетия. Свободные электроны в одной из проволочек под действием теплоты быстрее двигаются к холодному концу, чем в другой! Разница в количестве электронов приводит к появлению электрического напряжения между двумя проволочками. Если их присоединить к внешней электрической цепи, то в ней потечет электрический ток — количество электронов во всех участках цепи начнет выравниваться…

«Внуки» столбов Вольты — удобные, маленькие, легкие современные батарейки прочно вошли в нашу жизнь. Этой милой девочке кажется, что сломанную заводную игрушку можно оживить, если положить ей в рот батарейку.

Описанное явление можно сравнить с горным водопадом, с опусканием воды в речных шлюзах, с работой гидроэлектростанции: мы затратили энергию на подъем воды наверх — вода отдает ее, падая вниз.

С изобретением каждого нового источника тока ученые, изучавшие электричество, могли не только упростить и улучшить свои лабораторные эксперименты. Они с интересом обнаруживали, что таинственное электричество возникает под действием совершенно разнородных сил, например тепла или еще неизвестных химических реакций на границе между металлами и водой в «вольтовых столбах». Лишь проникновение в структуру вещества, в атомную и молекулярную природу материи, позволило понять, что объединяет эти столь различные внешне явления.

Кстати, сам Вольта скромно именовал свое изобретение «искусственным электрическим органом» и предложил в честь Гальвани называть электрохимические батарейки «гальваническими элементами». Вольта подал своим многочисленным потомкам в науке пример, достойный подражания. И не потому ли так часто до сих пор применяются слова: гальванические элементы, которые давно уже пишутся без кавычек…

Источник: Марк Колтун “Мир физики“.