電池為何有個池字?

文/怪醫鳥博士 |2021.12.27
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電池為何有個池字? 圖/怪醫鳥博士

文/怪醫鳥博士

上回提到,由於萊登瓶的發明,電變成可以儲存的「攜帶品」。但萊登瓶的電力是不受控制的,一接觸的瞬間就釋放光了,沒有持續電流。伽伐尼(Luigi Galvani)「蛙腿實驗」為電力帶來不一樣觀點!

伽伐尼從「蛙腿實驗」發明了「動物電」的概念,他的義大利同鄉──物理學教授伏打(Alessandro Volta),對電也非常有興趣。伏打曾獨立發明了起電盤(經由互相磨擦取得靜電的裝置),並研究電容中電壓與電量的關係。伏打在讀了伽伐尼的論文後,成功重複了蛙腿實驗,並稱讚其為創舉!

因為伏打做過很多電學實驗,也曾製作過「驗電器」。他在「用兩種不同金屬接觸蛙腿,蛙腿也會跳動」的實驗中,聯想到「蛙腿該不會就只是驗電器?」「其實電是來自於金屬?」

不同金屬 相接生電

瑞士科學家蘇爾壽(Johann Sulzer)曾描述道,把銀片和鉛片的一端接觸,另一端夾著舌頭,舌頭會感覺麻麻且會嘗到酸味,但蘇爾壽並無法成功解釋其原因。

出於好奇,伏打重複了蘇爾壽的實驗,果然舌頭有了異樣感覺;甚至用導線連接金幣和銀幣,一端含在嘴,一端接觸眼皮,閉著的眼睛居然會感受到光。伏打知道這應該就是電,而且是不同金屬接觸就會產生電!當伏打提出他的「金屬電」理論並否定「動物電」時,自然引起伽伐尼和其支持者的反擊。

科學史上有很多因為意見不同而論戰的例子,像虎克與牛頓、牛頓與惠更斯等,甚至像仇敵一樣互相攻擊到對方體無完膚。但伏打和伽伐尼在電學上的辯論,卻是難得的君子之爭,雙方雖然爭論得厲害,但卻都是只針對「科學見解」辯論,不做人身攻擊。

溼潤導電 設離子池

雖說是君子之爭,但畢竟還是得充分證明自己是對的那方──尤其在伽伐尼拿出電鰻,證明動物會發電之後,伏打知道自己必須提出不需要動物也可以產生電的方法。

根據伏打的無數次實驗,他發現鋅和銅兩者接觸,最容易產生電,而舌頭和蛙腿應該都是因為溼潤而能導電。

於是伏打設計了用鋅板和銅板交錯,中間用鹽水或是稀硫酸浸溼的布隔開,用導線連接鋅極和銅極,就能開始產生持續電力,把它們串連起來就成為「伏打堆」,也就是第一個「電池」!後來有人把「伏打堆」改成橫式的木槽,注入電解液,再放入鋅銅板堆疊,產電功能更好。因為注入電解液,就像個小池子,所以稱為「槽式電池」。

排序有別 產電位差

伏打成功地證明了蛙腿的電,其實是因為接觸的金屬不同所造成電子的流動!他還進一步測試各種金屬,做出了排序:鋅、錫、鉛、銅、銀、金。前者接觸後者時,前面的就會釋放出電子,排序相距愈遠,愈容易產生電,也就是「電位差」的概念。

由於伏打對電池和電位差的貢獻,電壓單位Volt(V)便是以伏打來命名,以彰顯他的貢獻!

伏打也發表論文時,特地感謝幾位對他有幫助的科學家,且始終讚揚伽伐尼的貢獻,並把電解現象(電鍍),用伽伐尼的名字稱為galvanize。他們的君子之爭是科學史上的一段難得佳話。

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