ولتا کشف گالوانی را بررسی می کند و آن را «بسته». آلساندرو ولتا و اولین ژنراتور الکتروشیمیایی (ستون ولتا) گالوانی و ولتا وجود جریان الکتریکی را کشف کردند.

به طور کلی پذیرفته شده است که اکتشافات گالوانی، که عصری را در توسعه دکترین الکتریسیته ایجاد کرد، ثمره شانس بود. این نظر احتمالاً بر اساس کلمات آغازین رساله گالوانی است: «قورباغه را بریدم و تشریح کردم... و با در نظر گرفتن چیزی کاملاً متفاوت، آن را روی میزی گذاشتم که روی آن یک ماشین الکتریکی بود... یکی از من. دستیاران، با نوک چاقوی جراحی، تصادفاً به آرامی اعصاب فمور داخلی این قورباغه را لمس کردند... دیگری متوجه شد... این امکان وجود دارد که جرقه ای از هادی ماشین خارج شود... متعجب از پدیده جدید فوراً توجه من را به آن جلب کرد، اگرچه من در حال برنامه ریزی چیز دیگری بودم و در افکارم غرق شده بودم.»

با این حال، تصادف این کشف بسیار ناچیز بود. تصادفی نبود که گالوانی یک ماشین الکتریکی داشت، همانطور که تصادفی نبود که نوعی آزمایش با یک دارو را تصور کرد. شکی نیست که ایده‌های ماتریالیست‌های فرانسوی در مورد مادی بودن فرآیندهای ذهنی، اندیشه‌های علمی را وادار کرد تا اول از همه، ماهیت فیزیکی حس و موفقیت‌هایی را که فیزیولوژیست‌ها، میکروسکوپ‌شناسان و شیمی‌دانان در درک فرآیندهای مهم زندگی مانند خون به دست آورده‌اند، آشکار کند. گردش خون، هضم و تنفس چنین جستجوهایی را تحریک می کرد. مطالعه پدیده های الکتریکی که قبلاً رعد و برق و رعد و برق را از ارتفاعات به زمین آورده بود، مطالبی را برای نتیجه گیری در مورد نقش مهم الکتریسیته در زیست شناسی فراهم کرد. انقباض ماهیچه ها در حین تخلیه الکتریکی ("شوک الکتریکی") این ایده را مطرح کرد که در رفتار پرتوهای الکتریکی، مارماهی ها و گربه ماهی نیز با شوک الکتریکی روبرو هستیم. و در واقع، آزمایش‌های جان والش و لاروشل ماهیت الکتریکی برخورد ماهی گز را ثابت کرد و گونتر آناتومیست توصیف دقیقی از اندام الکتریکی این حیوان ارائه کرد. تحقیقات والش و گانتر در فیل منتشر شد. ترانس." در سال 1773. کشف تصادفی فیلسوف سولزر در سال 1752 که لمس نوک زبان دو فلز غیرمشابه باعث ایجاد حس ترش مزه عجیبی می شود توسط او شرح داده شد، زیرا نویسنده علاقه علمی به این کشف را در عصر مطالعه احساس می کرد. عمل محرک های فیزیکی در میان این محرک‌های فیزیکی، الکتریسیته حرف اول را می‌زد و طب عملی امید زیادی به روش‌های درمانی الکتریکی داشت.

میزان علاقه به روش های درمانی الکتریکی را می توان به عنوان مثال، از نامه مارات به روم دو سن لوران مورخ 9 نوامبر 1783، که در آن از تحقیقات فیزیکی خود و نگرش آکادمی نسبت به آن گزارش می دهد، قضاوت کرد. از نامه و اسناد ضمیمه شده به آن، به هر حال، مشخص است که دکتر و فیزیکدان مارات، "دوست مردم" مشهور آینده، با موفقیت از روش های فیزیکی درمان استفاده کرده و روش جالبی را برای تحقیقات تجربی در مورد طبیعت آتش، نور و برق. آزمایش‌های مارات توجه بسیاری را به خود جلب کرد، از جمله افرادی مانند فرانکلین. مارات در این نامه به خصوص در مورد موضوع الکتروپزشکی از قصد خود برای «درگیر شدن با برق در زمینه پزشکی، علمی که بسیار مورد علاقه جامعه است» صحبت می کند. مارات با انتقاد از کار برنده جایزه ابه برتلون، که «برق شدن را به عنوان یک درمان جهانی برای همه بیماری‌ها نادیده می‌گیرد»، از کار خود گزارش می‌دهد که جایزه‌ای را از آکادمی روئن دریافت کرد و موضوع مسابقه را پیشنهاد کرد: «برای تعیین درجه و شرایطی که تحت آن می توان در درمان بیماری ها روی برق حساب کرد.» همانطور که می بینیم، علاقه به الکتروپزشکی در عصر گالوانی قابل توجه بود.

نامه مرات که در آن فرهنگستان را به بی توجهی به شایستگی های علمی خود متهم می کند، از جهاتی جالب توجه است. به گفته او، تکنیک مشاهده ای که توسط مارات در یک اتاق تاریک ایجاد شد، دیدن ماده آتش و الکتریسیته و مشاهده پراش در لبه های منشور را ممکن کرد. این ایده‌های مارات بازتاب بی‌تردید شیفتگی او به «مایعات» مختلف از جمله مایعات روانی است. آکادمی که امکان تأیید آزمایشات مارات را پیدا نکرد، مجبور شد یک کمیسیون معتبر برای تأیید آزمایشات شارلاتان بدنام مسمر تشکیل دهد. مسمر که در سال 1771 وارد پاریس شد، هوشمندانه از تئوری های علمی مد روز در مورد سیالات آتشین، الکتریکی، مغناطیسی و سایر سیالات استفاده کرد و ادعا کرد که نوع جدیدی از عامل ظریف - "مغناطیس حیوانی" را کشف کرده است. مسمر گفت: "مغناطیس حیوانی می تواند بدون کمک اجسام میانی انباشته، متمرکز و منتقل شود." مثل نور منعکس می شود...» ناگفته نماند که "مغناطیس حیوانی داروی جهانی و ناجی نژاد بشر است." مسمر موفقیت بزرگی بود، طرفدارانش مبالغ هنگفتی برای او جمع آوری کردند، مخالفان مسحور را تا زمان حمله به برتوله مورد آزار و اذیت قرار دادند. پادشاه برای فاش کردن راز به او 20 هزار فرانک مستمری مادام العمر پیشنهاد کرد.

پس از خروج او از فرانسه، یک کمیسیون دولتی متشکل از چهار پزشک و دانشگاهیان - لرو، بوری، لاووازیه و بیلی تشکیل شد. بیلی در اوت 1784 گزارشی را به کمیسیون ارائه کرد. این گزارش باعث اعتراض و اعتراض مسعوران شد، زیرا کمیسیون پس از بررسی دقیق حقایق به این نتیجه رسید که مأمور دائمی وجود ندارد و مواردی از استخراج وی وجود دارد. خلسه های عصبی منشأ خود را در تخیل دارند. به طور کلی، گزارش کمیسیون از عدم امکان مغناطیس حیوانی صحبت نمی کند، چنین فرضیه ای با دیدگاه های علمی آن زمان در تناقض نیست، اما در واقعیت هایی که تأیید کرده است، تأثیر ثابتی پیدا نکرده است، و بنابراین عدم وجود یک فرضیه را بیان می کند. عامل فیزیکی در این حقایق.

بنابراین، تا زمانی که گالوانی آزمایش های خود را آغاز کرد (1786)، تلاش ها برای تفسیر فیزیکی پدیده های ذهنی و فیزیولوژیکی کم نبود. طب عملی نتیجه گیری خود را از موفقیت های علوم طبیعی و از دیدگاه های علمی آن دوران به دست آورد، زمینه برای ظهور دکترین الکتریسیته حیوانی کاملاً فراهم شد.

جای تعجب نیست که پروفسور آناتومی و پزشکی دانشگاه بولونیا، لوئیجی گالوانی (متولد 19 سپتامبر 1737، درگذشته 4 دسامبر 1798) به طور غیرعادی از مشاهدات انجام شده توسط همکارانش شگفت زده شد، که با شرح آن شروع می شود. رساله معروف "درباره نیروهای الکتریسیته" با حرکت عضلات." همانطور که ولتا بعداً به درستی اشاره کرد، در حقیقت لرزیدن پای یک قورباغه جدا شده در حین تخلیه الکتریکی، هیچ چیز جدیدی از نظر فیزیکی وجود نداشت: این پدیده القای الکتریکی است، یعنی پدیده ی اما گالوانی به عنوان یک فیزیکدان به این واقعیت نزدیک نشد و به عنوان یک فیزیولوژیست به توانایی یک داروی مرده برای نشان دادن انقباضات حیاتی تحت تأثیر الکتریسیته علاقه مند بود.

او این توانایی را با بیشترین حوصله و مهارت بررسی کرد و محل آن را در آماده سازی، شرایط تحریک پذیری، عملکرد اشکال مختلف الکتریسیته و به ویژه الکتریسیته جوی مطالعه کرد. آزمایشات کلاسیک گالوانی او را به پدر الکتروفیزیولوژی تبدیل کرد که در زمان ما نمی توان اهمیت آن را بیش از حد ارزیابی کرد. اما گالوانی در حین بررسی تأثیر جو بر دارو به کشف قابل توجهی رسید. در انتظار بیهوده برای انقباضات عضلانی در هوای صاف، او، "خسته... از انتظار بیهوده... شروع به فشار دادن قلاب های مسی چسبیده به نخاع بر روی توری آهنی کرد"... او ادامه می دهد: "هر چند من" "اغلب انقباضات مشاهده می شود، هیچ کدام با تغییر در وضعیت جو و الکتریسیته مطابقت نداشت... وقتی حیوان را به اتاقی دربسته منتقل کردم، آن را روی یک صفحه آهنی گذاشتم و شروع به فشار دادن قلابی که از طناب نخاعی عبور کرده بود را به آن فشار دادم. همان انقباضات و همان حرکات ظاهر شد.» از اینجا گالوانی با انجام یک سری آزمایشات به وجود منبع جدید و نوع جدیدی از برق می رسد. او با آزمایش هایی در ساخت مدار بسته اجسام هادی و فلزات و آماده سازی قورباغه به این نتیجه می رسد. آزمایش زیر به ویژه مؤثر است: "اگر قورباغه ای آویزان را با انگشتان خود با یک پا نگه دارید به طوری که قلابی که از طناب نخاع می گذرد به صفحه نقره ای برخورد کند و پای دیگر بتواند آزادانه همان صفحه را لمس کند، به محض این که پا صفحات نشان داده شده را لمس می کند، ماهیچه ها بلافاصله شروع به انقباض می کنند. در همان زمان، پا بالا می رود و بالا می رود و سپس با افتادن دوباره روی صفحه، در همان زمان با دومی تماس پیدا می کند، دوباره به همان دلیل بالا می رود و بنابراین به طور متناوب به بالا و پایین رفتن ادامه می دهد، به طوری که به نظر می رسد که این پا برای تحسین و شادی قابل توجه کسانی که او را تماشا می کنند شروع به رقابت با نوعی آونگ برقی می کند.

در چنین شکل پیچیده ای، منبع جدیدی از الکتریسیته کشف شد که باعث ایجاد تخلیه طولانی مدت در یک مدار بسته رسانا می شود. به طور طبیعی، فیزیولوژیست گالوانی نمی توانست این ایده را بپذیرد که علت این پدیده در تماس فلزات غیرمشابه است و پیشنهاد کرد که عضله نوعی باتری از شیشه های لیدن است که به طور مداوم توسط عمل مغز که منتقل می شود برانگیخته می شود. از طریق اعصاب

تئوری الکتریسیته حیوانی مبنایی برای الکتروپزشکی عملی فراهم کرد و کشف گالوانی حسی را ایجاد کرد. از جمله طرفداران غیور نظریه جدید، ولتا معروف بود که بلافاصله آزمایش و مطالعه کمی کامل این پدیده را آغاز کرد. او این تحقیق را کاملاً مجهز به فناوری مدرن الکترومتری انجام داد. ولتا در اولین مقالات خود («درباره الکتریسیته حیوانی»، نامه به دکتر بارونیو مورخ 3 آوریل 1792، و دو مقاله «درباره الکتریسیته حیوانات» که در «ژورنال فیزیکی-پزشکی» برونولی منتشر شد، دیدگاه گالوانی را دارد. با این حال، در اینجا یک انحراف در آینده از این نظریه مشخص شده است. اول از همه، ولتا ثابت می‌کند که قورباغه‌ای که به‌درستی تشریح شده باشد، به اصطلاح نشان‌دهنده یک الکترومتر حیوانی است که به طور غیرقابل مقایسه‌ای حساس‌تر از هر الکترومتر حساس دیگری است.

سپس ولتا اهمیت تماس فلزی غیر مشابه را مشخص می کند. چنین تمایزی بین فلزات کاملاً ضروری است. اگر هر دو صفحه از یک فلز ساخته شده باشند، پس نتیجه می شود که آنها حداقل در روش کاربرد آنها متفاوت هستند...» (یعنی در وضعیت سطح تماس). ولتا همچنین نشان می‌دهد که جریان مایع الکتریکی در اثر تماس فلزات غیرمشابه ایجاد می‌شود و می‌تواند نه تنها انقباضات عضلانی، بلکه سایر تحریکات عصبی را نیز ایجاد کند. به ویژه، ولتا آزمایش سولزر را تکرار می‌کند (هنوز نمی‌داند که این آزمایش قبلاً انجام شده است) و توجه را جلب می‌کند که «این مزه همچنان احساس می‌شود و حتی در تمام مدت تشدید می‌شود در حالی که این دو فلز، قلع و نقره، به هم چسبیده‌اند. یکی به نوک زبان، دیگری به قسمت های دیگر دومی و در حالی که با یکدیگر در تماس هستند، قوس رسانا را تشکیل می دهند. این ثابت می کند که انتقال سیال الکتریکی از یک مکان به مکان دیگر به طور مداوم و بدون وقفه اتفاق می افتد. در نهایت، ولتا قطبیت اثر را تعیین می کند: تغییر صفحات در مکان ها باعث تغییر طعم از ترش به قلیایی می شود. در پرتو این حقایق، تئوری لیدن عضلانی ولتا غیرقابل دفاع به نظر می رسد.

در مقالات بعدی: "شرح اکتشافات گالوانی" (دو نامه به یکی از اعضای انجمن سلطنتی - کاوالو)، "مقاله سوم در مورد الکتریسیته حیوانات" (نامه به پروفسور آلدینی، برادرزاده گالوانی) و "مقاله جدید در مورد برق حیوانات" ( سه نامه به Vassali - استاد دانشگاه تورین)، ولتا به طور کامل نظریه الکتریسیته حیوانی را شکسته و تفسیری فیزیکی از اثر ارائه می دهد. ولتا در نامه دوم خود به کاوالو می نویسد: «... من قانون جدید و بسیار قابل توجهی را کشف کردم که در واقع در مورد الکتریسیته حیوانات صدق نمی کند، بلکه در مورد الکتریسیته معمولی صدق می کند، زیرا این انتقال سیال الکتریکی، انتقالی است که نیست. به عنوان یک تخلیه، آنی است، اما تا زمانی که ارتباط بین هر دو صفحه حفظ شود، ثابت و ادامه دارد، صرف نظر از اینکه این صفحه برای مواد حیوانی زنده یا مرده یا سایر رساناهای غیر فلزی، اما نسبتاً خوب اعمال شود. ، مانند، به عنوان مثال، آب و یا مرطوب بدن او. و ولتا مستقیماً اولین نامه خود را به واسالی (به تاریخ 10 فوریه 1794) با این سؤال آغاز می کند: "نظر شما در مورد برق به اصطلاح حیوانی چیست؟ در مورد من، مدت‌ها متقاعد شده‌ام که تمام اعمال در ابتدا در نتیجه تماس فلزات با بدن مرطوب یا خود آب اتفاق می‌افتد.

تحریکات فیزیولوژیکی اعصاب نتیجه یک جریان عبوری است و این تحریکات "هرچه قوی تر باشد، دو فلز مورد استفاده در مجموعه ای که در اینجا قرار داده ایم از یکدیگر فاصله دارند: روی، فویل قلع، قلع معمولی. در صفحات، سرب، آهن، برنج و کیفیت های مختلف برنز، مس، پلاتین، طلا، نقره، جیوه، گرافیت. این سری معروف از ولتاژهای ولتا و قانون ولتاژهایی که او کشف کرد، هسته کل اثر را تشکیل می دهند. به گفته ولتا، اندام‌های حیوانی الکترومترهای کاملاً غیرفعال، ساده و بسیار حساس هستند و این الکترومترها نیستند که فعال هستند، بلکه فلزات هستند، یعنی از تماس دومی، ضربه اولیه سیال الکتریکی در یک کلمه، اینکه اینگونه فلزات رسانای ساده یا فرستنده برق نیستند...» در یکی از یادداشت‌های این مقاله، ولتا دوباره تأکید می‌کند که بیش از سه سال پیش به ایده ولتاژ تماس رسید و قبلاً در سال 1793 مجموعه فلزات خود را ارائه کرد.

بنابراین، به گفته ولتا، ماهیت اثر در خاصیت رساناها نهفته است که " باعث ایجاد و به حرکت درآوردن یک سیال الکتریکی می شوند که در آن چندین رسانا از کلاس ها و گونه های مختلف با یکدیگر ملاقات کرده و با یکدیگر تماس پیدا می کنند."

از این رو معلوم می شود که اگر سه یا بیشتر از آنها، و علاوه بر این، موارد مختلف، با هم یک مدار رسانا را تشکیل می دهند، اگر، برای مثال، بین دو فلز - نقره و آهن و غیره - یک یا چند دقیقاً از طبقه ای که به آن طبقه مرطوب می گویند زیرا نمایانگر یک توده مایع هستند یا حاوی مقداری رطوبت هستند (جسم حیوانات و تمام اجزای تازه ساکولنت آنها در بین آنها به حساب می آید) اگر بگویم رسانایی از این دسته دوم در وسط باشد و در تماس با دو رسانای کلاس اول از دو فلز مختلف، سپس در نتیجه یک جریان الکتریکی ثابت در یک جهت یا جهت دیگر ایجاد می شود، بسته به اینکه در اثر تماس در کدام طرف تأثیر آن قوی تر باشد.

بنابراین، ولتا به وضوح و به وضوح شرایط ظهور جریان مستقیم را فرموله کرد: وجود یک مدار بسته از هادی های مختلف، و حداقل یکی باید هادی کلاس دوم باشد و با هادی های مختلف کلاس اول در تماس باشد. هنگامی که گالوانیست‌ها به آزمایش‌هایی اعتراض کردند که در آن حرکات ماهیچه‌ای توسط قوس یک هادی همگن و حتی، مانند آزمایش‌های والی، با تماس مواد مختلف بدون هادی فلزی برانگیخته می‌شد، ولتا اشاره کرد که در این آزمایش‌ها ناهمگنی وجود دارد. انتهای یک قوس رسانا متفاوت است، تقریباً غیرممکن است که به همگنی کامل آنها دست یابیم، اختلافات تماسی نیز ممکن است هنگام تماس هادی های مختلف کلاس دوم ایجاد شود.

«... هادی های غیرفلزی، رسانای مایع یا حاوی رطوبت به یک درجه، آنهایی که ما آنها را رسانای دسته دوم می نامیم و به تنهایی در ترکیب با یکدیگر، محرک هایی مانند فلزات یا هادی خواهند بود. درجه یک در ترکیب با هادی های درجه دو..."

در آینده، ولتا، برای از بین بردن هر گونه شک و تردید در مورد ماهیت فیزیولوژیکی، بلکه صرفاً فیزیکی موضوع، آماده سازی حیوانی را که تا آن زمان به عنوان شاخص جریان عمل می کرد، حذف می کند. او در حال توسعه تکنیکی برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل تماس با الکترومتر خازن خود است. ولتا این آزمایشات کلاسیک را در نامه ای به گرن در سال 1795 و آلدینی در سال 1798 گزارش کرد.

در 20 مارس 1800، ولتا نامه معروف خود را به بنکس نوشت و در آن قطب خود را توصیف کرد، اختراعی که واقعاً علم الکتریسیته را متحول کرد. ولتا در نامه ای به بارت به تاریخ 29 اوت 1801 قانون ولتاژی را که برای هادی های کلاس اول یافت [A/B + B/C = A/C] گزارش می کند. در 7 و 21 نوامبر 1801 در پاریس دو سخنرانی در مورد ستون خود و قانون استرس ایراد کرد. اولین گزارش در مورد این سخنرانی ها توسط Pfaff در جلد نهم از سالنامه هیلبرت برای سال 1801 منتشر شد، دومین گزارش توسط Bio در جلد X همان سالنامه منتشر شد. بدین ترتیب تاریخ یک کشف برجسته و در عین حال تاریخ فعالیت علمی گالوانی و ولتا به پایان رسید.
هامفری دیوی (الکساندر ولتا در 19 فوریه 1745 در کومو به دنیا آمد. از 18 سالگی با نوله در مورد مسائل فیزیک مکاتبه کرد، در سال نوزدهم شعر لاتینی درباره اکتشافات فیزیکی و شیمیایی مدرن نوشت. اولین اثر در 1764 به کوزه لیدن اختصاص داده شد، کار بعدی 1771 - "مطالعات تجربی روش های الکتریکی هیجان انگیز و بهبود طراحی یک ماشین" در سال 1774، او یک الکتروفور، سپس یک خازن و یک الکتروفور با یک خازن اختراع کرد او یک تپانچه الکتریکی و یک لامپ هیدروژنی اختراع کرد جایزه ای از ناپلئون برای اختراع ستون، و پس از اختراع معروف خود بازنشسته شد و تنها در سال 1817 دو مطالعه در مورد تگرگ و تناوب رعد و برق منتشر کرد. او در 5 مارس 1827 در همان روز با لاپلاس درگذشت.)

ماهیت اثر کشف شده بسیار پیچیده بود و در سطح آن زمان از علوم فیزیکی، شیمی و فیزیولوژی، آشکار کردن تصویر این پدیده غیرممکن بود. در مناقشه بر سر ماهیت پدیده، اساساً هر دو طرف حق داشتند. گالوانی بنیانگذار الکتروفیزیولوژی و ولتا بنیانگذار دکترین الکتریسیته شد. در هزارتوی آزمایش ها و مشاهدات متناقض، ولتا مسیر درست را پیدا کرد، قانون فیزیکی آزمایشی ولتاژها را یافت و توصیف درستی از مدار جریان الکتریکی ارائه کرد. هنوز بحث های بزرگی در مورد علت و ماهیت اختلاف پتانسیل تماس در پیش بود، اما دیگر هیچ شکی در وجود آن وجود نداشت. باقی ماند و علم در ستون ولتایی یک ابزار تحقیقاتی قدرتمند دریافت کرد که استفاده از آن کند نبود.

و اکنون در مورد تحقیقات انجام شده تقریباً دویست سال پس از انتشار کار گیلبرت صحبت خواهیم کرد. آنها با نام پروفسور ایتالیایی آناتومی و پزشکی لوئیجی گالوانی و پروفسور ایتالیایی فیزیک الساندرو ولتا مرتبط هستند.

لوئیجی گالوانی در آزمایشگاه آناتومی دانشگاه بولونی آزمایشی را انجام داد که توصیف آن دانشمندان سراسر جهان را شوکه کرد. قورباغه ها روی میز آزمایشگاه تشریح شدند. هدف از این آزمایش نشان دادن و مشاهده اعصاب برهنه اندام آنها بود. روی این میز یک دستگاه الکترواستاتیک وجود داشت که با کمک آن جرقه ایجاد و مطالعه شد. اجازه دهید اظهارات خود لوئیجی گالوانی را از کار خود "درباره نیروهای الکتریکی در حین حرکات عضلانی" نقل کنیم: "... یکی از دستیاران من به طور تصادفی با یک نقطه به اعصاب داخلی فمورال قورباغه برخورد کرد. ” و در ادامه: "... این زمانی امکان پذیر است که جرقه ای از خازن دستگاه استخراج شود."

این پدیده را می توان به صورت زیر توضیح داد. اتم‌ها و مولکول‌های هوا در ناحیه‌ای که جرقه رخ می‌دهد تحت تأثیر یک میدان الکتریکی در حال تغییر قرار می‌گیرند، در نتیجه بار الکتریکی پیدا می‌کنند و خنثی نیستند. یون های حاصل و مولکول های باردار الکتریکی در یک فاصله مشخص و نسبتاً کوتاه از دستگاه الکترواستاتیک پخش می شوند، زیرا هنگام حرکت، برخورد با مولکول های هوا، بار خود را از دست می دهند. در عین حال، آنها می توانند روی اجسام فلزی که به خوبی از سطح زمین عایق هستند تجمع کنند و در صورت ایجاد مدار الکتریکی رسانا به زمین تخلیه می شوند. کف آزمایشگاه خشک و چوبی بود. او اتاقی را که گالوانی در آن کار می کرد به خوبی از روی زمین عایق بندی کرد. جسمی که بارها روی آن انباشته شده بود یک چاقوی جراحی فلزی بود. حتی یک لمس جزئی چاقوی جراحی به عصب قورباغه منجر به "تخلیه" الکتریسیته ساکن روی اسکالپل شد و باعث شد که پا بدون هیچ گونه تخریب مکانیکی بیرون کشیده شود. خود پدیده تخلیه ثانویه که ناشی از القای الکترواستاتیک است، قبلاً در آن زمان شناخته شده بود.

استعداد درخشان یک آزمایشگر و انجام تعداد زیادی مطالعات متنوع به گالوانی اجازه داد تا پدیده دیگری را که برای توسعه بیشتر مهندسی برق مهم است کشف کند. آزمایش‌هایی برای مطالعه الکتریسیته اتمسفر در حال انجام است. بیایید از خود گالوانی نقل کنیم: "... خسته... از انتظار بیهوده... شروع شد... فشار دادن قلاب های مسی چسبیده به نخاع به رنده آهنی - پاهای قورباغه کوچک شد." نتایج این آزمایش که نه در فضای باز، بلکه در داخل خانه و در غیاب هیچ دستگاه الکترواستاتیکی در حال کار انجام شد، تأیید کرد که انقباض ماهیچه قورباغه، مشابه انقباض ناشی از جرقه یک دستگاه الکترواستاتیک، هنگام لمس بدن قورباغه رخ می دهد. به طور همزمان توسط دو جسم مختلف فلزی - یک سیم و یک صفحه مس، نقره یا آهن. پیش از گالوانی هیچ کس چنین پدیده ای را مشاهده نکرده بود. بر اساس نتایج مشاهدات، او نتیجه ای جسورانه و بدون ابهام می گیرد. منبع دیگری از الکتریسیته وجود دارد، آن الکتریسیته "حیوانی" است (این اصطلاح معادل اصطلاح "فعالیت الکتریکی بافت زنده" است). گالوانی استدلال می‌کرد که ماهیچه‌ی زنده یک خازن مانند شیشه لیدن است و الکتریسیته مثبت در داخل آن جمع می‌شود. عصب قورباغه به عنوان یک "رسانا" داخلی عمل می کند. اتصال دو هادی فلزی به ماهیچه باعث ایجاد جریان الکتریکی می شود که مانند جرقه ای از یک ماشین الکترواستاتیک باعث انقباض عضله می شود.

گالوانی آزمایش کرد تا فقط روی ماهیچه های قورباغه به نتیجه ای مبهم دست یابد. شاید این همان چیزی است که به او اجازه داد تا استفاده از "آماده سازی فیزیولوژیکی" پای قورباغه را به عنوان متری برای مقدار برق پیشنهاد دهد. اندازه‌گیری مقدار الکتریسیته، که برای ارزیابی آن یک شاخص فیزیولوژیکی مشابه انجام می‌شود، فعالیت بالا بردن و افتادن پنجه در تماس با صفحه فلزی بود که به طور همزمان توسط قلابی که از طناب نخاعی عبور می‌کند لمس می‌شود. قورباغه و تعداد دفعات بالا بردن پنجه در واحد زمان. برای مدتی، چنین شاخص فیزیولوژیکی حتی توسط فیزیکدانان برجسته، و به ویژه توسط Georg Ohm استفاده می شد.

آزمایش الکتروفیزیولوژیک گالوانی به الساندرو ولتا اجازه داد تا اولین منبع الکتروشیمیایی انرژی الکتریکی را ایجاد کند که به نوبه خود، عصر جدیدی را در توسعه مهندسی برق گشود.

الساندرو ولتا یکی از اولین کسانی بود که از کشف گالوانی قدردانی کرد. او آزمایش های گالوانی را با دقت فراوان تکرار می کند و داده های زیادی را دریافت می کند که نتایج او را تایید می کند. اما قبلاً در اولین مقالات خود "درباره الکتریسیته حیوانی" و در نامه ای به دکتر بورونیو مورخ 3 آوریل 1792، ولتا، بر خلاف گالوانی، که پدیده های مشاهده شده را از دیدگاه الکتریسیته "حیوانی" تفسیر می کند، پدیده های شیمیایی و فیزیکی را برجسته می کند. ولتا اهمیت استفاده از فلزات غیرمشابه (روی، مس، سرب، نقره، آهن) را برای این آزمایش‌ها، که بین آن‌ها پارچه آغشته به اسید قرار می‌گیرد، مشخص می‌کند.

در اینجا چیزی است که ولتا می نویسد: «در آزمایشات گالوانی، منبع الکتریسیته یک قورباغه یا هر حیوانی است، اول از همه، اینها اعصاب و ماهیچه ها هستند و حاوی ترکیبات شیمیایی هستند اعصاب و ماهیچه‌های یک قورباغه جدا شده با دو فلز غیرمشابه ترکیب می‌شوند، سپس وقتی چنین مداری بسته می‌شود، در آخرین آزمایش من، دو فلز غیرمشابه نیز حضور داشتند - اینها استانیول (سرب) و نقره و نقش مایع را بزاق زبان بازی می کرد در آب یا در مایعی شبیه بزاق، الکتریسیته «حیوانی» چه ربطی به آن دارد؟

آزمایش‌های انجام‌شده توسط ولتا به ما امکان می‌دهد نتیجه‌گیری کنیم که منبع عمل الکتریکی زنجیره‌ای از فلزات غیرمشابه است که در تماس با یک پارچه مرطوب یا پارچه آغشته به محلول اسیدی قرار می‌گیرند.

ولتا در یکی از نامه‌ها به دوستش، دکتر واساقی (دوباره نمونه‌ای از علاقه دکتر به برق) می‌نویسد: «من مدت‌ها متقاعد شده‌ام که تمام اعمال از فلزاتی است که سیال الکتریکی از تماس آنها وارد می‌شود. بر این اساس، من معتقدم که خود حق دارد تمام پدیده های الکتریکی جدید را به فلزات نسبت دهد و نام "الکتریسیته حیوانی" را با عبارت "الکتریسیته فلزی" جایگزین کند.

به گفته ولتا، پاهای قورباغه یک الکتروسکوپ حساس است. یک اختلاف تاریخی بین گالوانی و ولتا و همچنین بین پیروان آنها به وجود آمد - اختلاف در مورد الکتریسیته "حیوانی" یا "فلزی".

گالوانی تسلیم نشد. او فلز را کاملاً از آزمایش حذف کرد و حتی قورباغه ها را با چاقوهای شیشه ای تشریح کرد. معلوم شد که حتی با چنین آزمایشی، تماس عصب فمورال قورباغه با عضله آن منجر به انقباض آشکارا قابل توجه، اگرچه بسیار کوچکتر از مشارکت فلزات شد. این اولین ثبت پدیده های بیوالکتریک بود که بر اساس آن الکترودیاگنوزیس مدرن قلب و عروق و تعدادی دیگر از سیستم های انسانی استوار است.

ولتا در تلاش است تا ماهیت پدیده های غیرعادی کشف شده را کشف کند. او به وضوح مشکل زیر را برای خود فرموله می کند: "علت پیدایش برق چیست؟" به عنوان مثال، نقره و روی، تعادل الکتریسیته در هر دو فلز به هم می خورد، در نقطه تماس فلزات، الکتریسیته مثبت از نقره به روی انباشته می شود، در حالی که الکتریسیته منفی روی نقره متمرکز می شود به این معناست که مواد الکتریکی در جهت خاصی حرکت می‌کنند که صفحات نقره و روی را بدون فاصله‌کننده‌های میانی روی هم قرار می‌دهند، یعنی صفحات روی در تماس با صفحات نقره‌ای قرار می‌گیرند، سپس اثر کلی آنها به صفر می‌رسد اثر الکتریکی یا خلاصه آن، هر صفحه روی باید تنها با یک نقره در تماس باشد و به طور متوالی بیشترین تعداد جفت را اضافه کنید. این دقیقاً با قرار دادن یک تکه پارچه مرطوب روی هر صفحه روی به دست می‌آید و بدین وسیله آن را از صفحه نقره‌ای جفت بعدی جدا می‌کند.» بسیاری از آنچه ولتا گفت حتی اکنون نیز در پرتو ایده‌های علمی مدرن اهمیت خود را از دست نمی‌دهد.

متأسفانه این اختلاف به طرز فجیعی قطع شد. ارتش ناپلئون ایتالیا را اشغال کرد. گالوانی به دلیل امتناع از سوگند وفاداری به دولت جدید، صندلی خود را از دست داد، اخراج شد و به زودی درگذشت. دومین شرکت کننده در مناقشه، ولتا، زنده ماند تا اکتشافات هر دو دانشمند را به رسمیت بشناسد. در یک دعوای تاریخی هر دو حق داشتند. زیست شناس گالوانی به عنوان بنیانگذار بیوالکتریکی، فیزیکدان ولتا - به عنوان بنیانگذار منابع جریان الکتروشیمیایی وارد تاریخ علم شد.

در سال 1790، دانشمند ایتالیایی L. Galvani (1737 - 1798)، یک پزشک با آموزش، آزمایش بر روی عضلات یک قورباغه، متوجه شد که انقباض عضلانی در لحظه تخلیه یک ماشین الکتریکی موجود در آزمایشگاه او رخ می دهد. او ثابت کرد که انقباض عضلانی بدون ترشح اتفاق می افتد و نتایج آزمایشات خود را در کتاب «رساله نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی» منتشر کرد که در سال 1791 منتشر شد.

گالوانی گزارش داد: «وقتی قورباغه را به داخل اتاق بردم و روی صفحه آهنی گذاشتم و وقتی قلاب مسی را که از طریق عصب نخاعی رد می‌شد به صفحه فشار دادم، همان لرزش‌های اسپاسمیک مشهود بود. من آزمایش‌هایی را با فلزات مختلف در ساعات مختلف روز در مکان‌های مختلف انجام دادم - نتایج یکسان بود، تفاوت این بود که لرزش در برخی از فلزات قوی‌تر از سایر فلزات بود.

سپس اجسام مختلفی را که رسانای الکتریسیته نیستند، مانند شیشه، رزین، لاستیک، سنگ و چوب خشک آزمایش کردم. هیچ پدیده ای وجود نداشت. این تا حدودی غیرمنتظره بود و من را به این باور رساند که الکتریسیته درون حیوان است."

گالوانی از آزمایش‌های واضح و کاملاً بدون ابهام، نتایج اشتباهی گرفت. او معتقد بود که منبع الکتریسیته در پدیده ای که مشاهده کرده عضله است. این در نام پدیده ای که او کشف کرد - "الکتریسیته حیوانی" منعکس شد.

A. Volta (1745 - 1827) پس از آشنایی با شرح آزمایشات هموطن خود ، آنها را تکرار کرد و به تدریج از موارد بی اهمیت دور شد. نتایج آزمایش های متعدد محقق را به نتایج بسیار مهمی رساند. بنابراین، ولتا متقاعد شد که فلزات با طبیعت های مختلف مسئول ظهور الکتریسیته هستند که توسط مایع موجود در ماهیچه قورباغه بسته می شوند. برای تایید این موضوع، ولتا آزمایشی را با دو فلز مختلف انجام داد و از آب یا محلول اسید ضعیف به جای ماهیچه ها استفاده کرد. اثر نه تنها ظاهر شد، بلکه به طور قابل توجهی تشدید شد. ولتا در نامه‌ای به تاریخ 10 فوریه 1794 خطاب به ابوت A. M. Vassali که سمت استادی فیزیک در دانشگاه تورین را بر عهده داشت، می‌نویسد: «در مورد من، مدت‌ها متقاعد شده‌ام که همه اعمال در نتیجه این امر اتفاق می‌افتد. تماس فلزات با بدن مرطوب یا خود آب. به واسطه چنین تماسی، سیال الکتریکی از خود فلزات، از یکی بیشتر، از دیگری کمتر (بیشتر از روی، حداقل از نقره) به داخل این جسم مرطوب یا به داخل آب هدایت می شود. ولتا با انتزاع از ایده "الکتریسیته حیوانی" که گالوانی با شدت و بدون توجیه از آن دفاع می کرد، به طراحی اولین منبع جریان، منبع انرژی الکتریکی رسید که توسط معاصرانش "ستون ولتایی" نامیده می شد.

در 20 مارس 1800، ولتا در نامه‌ای به رئیس انجمن سلطنتی لندن، سر آی بنکس، نوشت که او وسیله‌ای ساخته است که «در اعمال خود، یعنی در ضربه‌ای که دست تجربه می‌کند، و غیره، شبیه شیشه لیدن، یا بهتر از آن، با باتری ضعیفی است، اما به طور مداوم کار می کند، یعنی پس از هر بار تخلیه، شارژ آن به خودی خود بازیابی می شود. در یک کلام، این دستگاه یک بار غیر قابل تخریب ایجاد می کند و یک تکانه مداوم به سیال الکتریکی می دهد.

اهمیت این کشف توسط ولتاس اغلب در پیامدهای آن با پرتاب یک راکتور هسته ای مقایسه می شود که 142 سال بعد انجام شد. دانشمندان از دست ولتا منبعی از انرژی الکتریکی دریافت کردند که امکان انجام تحقیقات سیستماتیک در زمینه برق را فراهم کرد. ارزانی و در دسترس بودن عناصر ولتا به مشارکت بیشتر دانشمندان در تحقیقات الکتریکی کمک کرد که بلافاصله بر تعداد گزارش های علمی در این زمینه دانش تأثیر گذاشت. در زیر تنها فهرست کوتاهی از مهم ترین تحقیقات در زمینه الکتریسیته ناشی از کشف ولتا را ارائه می دهیم.

تا پایان قرن هجدهم، فیزیکدانانی که پدیده های الکتریکی را مطالعه می کردند، تنها منابع الکتریسیته ساکن را در اختیار داشتند - قطعات کهربا، توپ های گوگرد ذوب شده، ماشین های الکتروفور، کوزه های لیدن. بسیاری از دانشمندان با فیزیکدان و پزشک انگلیسی ویلیام گیلبرت (1544-1603) با آنها آزمایش کردند. با داشتن چنین منابعی در اختیار ما، کشف قانون کولمب (1785) ممکن بود، اما حتی کشف قانون اهم (1826) غیرممکن بود، به غیر از قوانین فارادی (1833). زیرا بار استاتیکی انباشته شده اندک بود و نمی توانست جریانی حداقل چند ثانیه ای ایجاد کند.

وضعیت پس از کار پروفسور پزشکی در دانشگاه بولونیا، لوئیجی گالوانی (1737-1798) تغییر کرد که همانطور که او معتقد بود "الکتریسیته حیوانی" را کشف کرد. رساله معروف او «درباره نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی» نام داشت. برخی از آزمایشات گالوانی منجر به دریافت اولین امواج رادیویی در جهان شد. ژنراتور جرقه های یک دستگاه الکتروفور، آنتن گیرنده چاقوی جراحی در دستان گالوانی و گیرنده پای قورباغه بود. دستیار گالوانی آزمایش هایی را با یک ماشین الکتریکی در فاصله ای از قورباغه تشریح شده انجام داد. در همان زمان، لوسیا همسر گالوانی متوجه شد که پاهای قورباغه درست در لحظه ای که جرقه ای در دستگاه می پرد، منقبض می شود، به طوری که نقش شانس و مشاهده هم قابل مشاهده است.

فیزیکدان ایتالیایی الساندرو جوزپه آنتونیو آناستازیو ولتا (1745-1827) به آزمایشات گالوانی علاقه مند شد. او قبلاً دانشمند مشهوری بود: در سال 1775 یک الکتروفور رزینی طراحی کرد، یعنی مواد الکتریک را کشف کرد، در سال 1781 - یک الکتروسکوپ حساس، و کمی بعد - یک خازن، یک الکترومتر و ابزارهای دیگر. در سال 1776 او رسانایی الکتریکی شعله را نیز کشف کرد و در سال 1778 برای اولین بار متان خالص را از گازی که در باتلاق ها جمع آوری می کرد به دست آورد و توانایی احتراق آن را از جرقه الکتریکی نشان داد. ولتا در ابتدا از طرفداران سرسخت نظریه گالوانی در مورد «الکتریسیته حیوانی» بود. اما تکرار آزمایش‌های خود او ولتا را متقاعد کرد که آزمایش‌های گالوانی باید به روشی کاملاً متفاوت توضیح داده شود: پای قورباغه منبع نیست، بلکه فقط یک گیرنده برق است. منبع آن فلزات مختلفی است که با یکدیگر تماس دارند. ولتا نوشت: "فلزات نه تنها رسانای عالی هستند، بلکه موتورهای الکتریسیته نیز هستند."

این بیانیه کلیدی بود که امکان ایجاد سلول‌های گالوانیکی، باتری‌ها و انباشته‌هایی را فراهم کرد که از هر طرف و در طول زندگی ما را احاطه کرده‌اند. اصل عملکرد آنها در کتاب درسی مدرسه و با جزئیات بسیار بیشتر از آنچه برای بحث بیشتر لازم است توضیح داده شده است. ماهیت ساده است: در یک محیط رسانا (الکترولیت) دو هادی مختلف (الکترود) وجود دارد که با آن به گونه ای واکنش می دهند که با بارهای مخالف باردار می شوند. اگر این الکترودها (آند و کاتد) را با یک هادی خارجی (بار) وصل کنید، جریان شروع به عبور از آن می کند.

ولتا با اعتراض به گالوانی، ابتدا از شر قورباغه خلاص شد و آن را با زبان خود جایگزین کرد. مثلاً یک سکه طلا یا نقره بر زبان خود گذاشت و یک سکه مسی زیر زبان. به محض اینکه دو سکه با یک تکه سیم به هم وصل شدند، فوراً طعمی ترش در دهان احساس شد که برای هرکسی که تماس باتری چراغ قوه را روی زبان چشیده باشد آشناست. سپس ولتا "الکتریسیته حیوانی" را به طور کامل از آزمایشات حذف کرد و فقط از ابزار در آزمایشات خود استفاده کرد.

یک قدم تا اختراع اولین منبع دائمی جریان الکتریکی در سال 1800 باقی مانده بود. این اتفاق زمانی رخ داد که ولتا جفت صفحات روی و مس را به صورت سری به هم متصل کرد که توسط جداکننده های مقوا یا چرم جدا شده بودند که در محلول قلیایی یا آب نمک خیس شده بودند. این طرح به نام مخترع "ستون ولتایی" نامیده شد. طرح سنگین بود، مایع از واشرها فشرده شده بود، بنابراین ولتا آن را با فنجان هایی با محلول اسید جایگزین کرد، که در آن نوارها یا دایره های روی و مس (یا نقره) فرو می رفتند. فنجان ها به صورت سری به هم وصل شده بودند و ولتا برای نزدیک نگه داشتن پایانه های باتری، عناصر تکی خود را در یک دایره قرار داد. این طرح به دلیل شکل آن «تاج ولتی» نامیده شد.

پس از کشف خود، ولتا علاقه خود را به آن از دست داد و از کار علمی کناره گرفت و دانشمندان دیگر را به توسعه دکترین الکتریسیته رها کرد. اما سهم الساندرو ولتا در مطالعه الکتریسیته آنقدر قابل توجه است که واحد ولتاژ به نام او نامگذاری شده است. و وقتی ناپلئون در کتابخانه آکادمی علوم تصویری از یک تاج گل با کتیبه "به ولتر بزرگ" را دید ، چندین حرف را پاک کرد ، بنابراین معلوم شد: "به ولتا بزرگ". ستون ولتایی و تغییرات آن دانشمندان بسیاری را قادر به انجام آزمایشات با منبع جریان مستقیم طولانی مدت کرده است. با این کشف بود که عصر برق آغاز شد. احتمالاً مشتاقانه‌ترین بررسی درباره کشف ولتا توسط زندگی‌نامه‌نویس او، فیزیک‌دان فرانسوی، دومینیک فرانسوا آراگو (1786-1853) به جا مانده است: «ستونی متشکل از دایره‌هایی از مس، روی و پارچه مرطوب. از چنین ترکیبی به طور پیشینی چه انتظاری باید داشت؟ اما این مجموعه، عجیب و ظاهراً غیرفعال، این ستون از فلزات غیرمشابه که با مقدار کمی مایع جدا شده است، پرتابه‌ای شگفت‌انگیزتر از آن است که بشر هرگز اختراع نکرده است، حتی تلسکوپ و موتور بخار را هم در نظر نگرفته است.»

“باتری های بزرگ”

ولتا با ارسال نامه ای در مارس 1800 به جوزف بنکس (1743-1820)، رئیس انجمن سلطنتی لندن، مرکز علمی برجسته آن زمان، بسیار عاقلانه عمل کرد. ولتا در نامه طرح های مختلف منابع الکتریسیته خود را که به یاد گالوانی آن را گالوانیکی نامید، شرح داد. بنکس یک گیاه شناس بود، بنابراین نامه را به همکارانش - فیزیکدان و شیمیدان ویلیام نیکلسون (1753-1815) و پزشک و شیمیدان، رئیس کالج سلطنتی جراحان آنتونی کارلایل (1768-1842) نشان داد. و قبلاً در آوریل ، طبق توضیحات ولتا ، آنها یک باتری از 17 و سپس از 36 دایره روی متصل به سری و سکه نیم تاج ساختند که سپس از نقره درجه 925 ساخته شده بودند. بین آنها پدهای مقوایی آغشته به آب نمک قرار داده شد.

در طی آزمایشات، نیکلسون انتشار حباب های گاز را در نزدیکی تماس روی و هادی مس کشف کرد. او تشخیص داد که این هیدروژن است - و با بوی آن، زیرا هیدروژنی که از حل کردن روی در اسیدها یا قلیاها به دست می آید اغلب دارای بو است. روی معمولا حاوی ترکیبی از آرسنیک است که به آرسین کاهش می یابد و محصولات تجزیه آن بوی سیر می دهند. در سپتامبر 1800، فیزیکدان آلمانی یوهان ریتر (1776-1810) گاز آزاد شده در جریان الکترولیز آب را از یک الکترود باتری دیگر جمع آوری کرد و نشان داد که اکسیژن است. در همان سال، شیمیدان انگلیسی ویلیام کرویکشانک (1745-1800) صفحات روی و مس را در یک جعبه بلند افقی قرار داد - در حالی که جایگزینی الکترودهای روی مصرف شده (نیمه حل شده و پوشیده شده با محصولات واکنش) آسان بود. در صورت عدم استفاده، الکترولیت از جعبه تخلیه می شد تا روی هدر نرود. Cruikshank از محلول کلرید آمونیوم به عنوان الکترولیت و سپس اسید رقیق استفاده کرد. فارادی مخلوطی از محلول‌های ضعیف (2-1%) اسیدهای سولفوریک و نیتریک را توصیه کرد. با این الکترولیت، روی به آرامی حل می شود و حباب های کوچک هیدروژن آزاد می شود. هیدروژن روی آند مسی نیز منتشر شد و EMF یک سلول باتری تنها 0.5 ولت بود.

تکامل هیدروژن روی روی با قطبش این الکترود همراه است که باعث افزایش مقاومت داخلی و کاهش پتانسیل عنصر می شود. برای جلوگیری از این پدیده، فیزیکدان و مهندس برق بریتانیایی ویلیام استورجن (1783-1850)، خالق اولین آهنربای الکتریکی، صفحات روی را با هم ترکیب کرد. در سال 1840، پزشک انگلیسی آلفرد اسمی (1818-1877) الکترود مسی را با یک الکترود نقره ای که با یک لایه ناهموار پلاتین پوشانده شده بود، جایگزین کرد. این امر باعث تسریع آزاد شدن حباب های هیدروژن از محلول و افزایش emf می شود. چنین باتری هایی به طور گسترده در فناوری آبکاری استفاده می شد. بدین ترتیب مجسمه هایی در کلیسای جامع سنت ایزاک در سن پترزبورگ با استفاده از روش آبکاری الکتریکی ساخته شد. روش تولید کپی های الکترولیتی در فلز توسط آکادمیک سن پترزبورگ موریتز هرمان (بوریس سمنوویچ) جاکوبی در سال 1838 درست در حین ساخت کلیسای جامع توسعه یافت. اطلاعات بیشتر در مورد این تکنیک را می توانید در وب سایت "کتابخانه با کتاب های مجسمه سازی" بخوانید.

یکی از بهترین باتری های زمان خود توسط پزشک و شیمیدان معروف انگلیسی ویلیام هاید ولاستون (Wollaston, 1766-1828) مونتاژ شد که به دلیل کشف پالادیوم و رودیوم و همچنین فناوری ساخت بهترین رشته های فلزی معروف بود. در سازهای حساس استفاده می شود. در هر سلول، یک الکترود روی از سه طرف توسط یک الکترود مسی با شکاف کوچکی احاطه شده بود که از طریق آن حباب های هیدروژن در هوا آزاد می شد.

فیزیکدان مشهور انگلیسی هامفری دیوی (1778-1829) برای اولین بار آزمایشاتی را با باتری ای که خود ولتا به او داده بود انجام داد. سپس شروع به تولید انواع قدرتمندتر با طراحی خود کرد - از صفحات مس و روی که توسط محلول آبی آمونیاک جدا شده بودند. اولین باتری او شامل 60 عنصر از این قبیل بود، اما چند سال بعد او یک باتری بسیار بزرگ را که قبلاً از هزار عنصر تشکیل شده بود، مونتاژ کرد. او با کمک این باتری ها برای اولین بار توانست فلزاتی مانند لیتیوم، سدیم، پتاسیم، کلسیم و باریم و به صورت آمالگام - منیزیم و استرانسیوم به دست آورد.

یکی از بزرگترین باتری ها در سال 1802 توسط فیزیکدان و مهندس برق واسیلی ولادیمیرویچ پتروف (1761-1834) ساخته شد. "باتری عظیم" او شامل 4200 صفحه مسی و رویی "یک و نیم اینچی" در جعبه های چوبی باریک قرار داشت. کل باتری از چهار ردیف تشکیل شده بود که هر ردیف حدوداً 3 متر طول داشتند که به صورت سری با براکت های مسی به هم متصل شدند. از نظر تئوری، چنین باتری می تواند ولتاژی تا 2500 ولت تولید کند، اما در واقعیت حدود 1700 ولت می دهد. این باتری غول پیکر به پتروف اجازه داد تا آزمایش های زیادی انجام دهد: او مواد مختلفی را با جریان تجزیه کرد و در سال 1803 یک قوس الکتریکی برای اولین بار در جهان با کمک آن می توان فلزات را ذوب کرد و اتاق های بزرگ را به روشنی روشن کرد. با این حال، سرویس این باتری بسیار کار فشرده بود. در طی آزمایشات، صفحات اکسید شده و باید مرتباً تمیز می شدند. علاوه بر این، یک کارگر می تواند 40 بشقاب را در یک ساعت تمیز کند. با 8 ساعت کار در روز، این کارگر به تنهایی حداقل دو هفته را صرف آماده سازی باتری برای آزمایش های بعدی می کرد.

احتمالاً غیرمعمول ترین سلول ولتایی توسط شیمیدان آلمانی فردریش ویلر (1800-1882) ساخته شده است. در سال 1827، با حرارت دادن کلرید آلومینیوم با پتاسیم، آلومینیوم فلزی - به شکل پودر را به دست آورد. 18 سال طول کشید تا آلومینیوم را به شکل شمش به دست آورد. در عنصر Wöhler، هر دو الکترود از آلومینیوم ساخته شده بودند! علاوه بر این، یکی در اسید نیتریک و دیگری در محلول هیدروکسید سدیم غوطه ور شد. رگ های دارای محلول توسط یک پل نمکی به هم متصل شدند.

دانیل، لکلانچ و دیگران

اساس سلول های گالوانیکی مدرن در سال 1836 توسط جان فردریک دانیل (1790-1845)، فیزیکدان، شیمیدان و هواشناس انگلیسی (او همچنین رطوبت سنج - رطوبت سنج) را اختراع کرد. دانیل موفق شد بر قطبش الکترودها غلبه کند. در اولین عنصر او، قطعه ای از مری گاو نر پر از اسید سولفوریک رقیق با میله روی در وسط آن در ظرف مسی حاوی محلولی از سولفات مس قرار داده شد. فارادی پیشنهاد کرد روی با کاغذ بسته بندی جدا شود که منافذ آن می تواند به یون های الکترولیت اجازه عبور دهد. اما دانیال شروع به استفاده از یک ظرف سفالی متخلخل به عنوان دیافراگم کرد. توجه داشته باشید که در سال 1829، آنتوان سزار بکرل (1788-1878)، پدربزرگ مشهورتر آنتوان هانری بکرل، که رادیواکتیویته را کشف کرد و آن را با کوری ها در سال 1903 به اشتراک گذاشت، با الکترودهای مس و روی غوطه ور در محلول های نیترات مس و روی آزمایش کرد. سولفات، به ترتیب، در سال 1829. جایزه نوبل در فیزیک. عنصر دانیل برای مدت طولانی ولتاژ پایدار 1.1 ولت را تولید کرد. در طول 180 سال گذشته، تغییرات زیادی در این عنصر ظاهر شده است. در همان زمان، توسعه دهندگان آنها راه های مختلفی را برای خلاص شدن از شر رگ متخلخل امتحان کردند.

با ظهور خطوط تلگراف، نیاز به منابع جریان راحت‌تر و ارزان‌تر، بدون پارتیشن‌های متخلخل، با یک الکترولیت واحد و با عمر طولانی‌تر ایجاد شد. در سال 1872، عنصر دانیل با عنصر معمولی جوزیا لاتیمر کلارک (1822-1898) جایگزین شد: الکترود مثبت - جیوه، منفی - 10٪ آمالگام روی، emf 1.43 V. و در سال 1892 با عنصر جیوه-کادمیم ادوارد جایگزین شد. وستون (1850-1936) با ولتاژ 1.35 ولت. اصلاح آن، به نام عنصر معمولی وستون، هنوز به عنوان یک استاندارد ولتاژ استفاده می شود - در بارهای کم، ولتاژ بسیار پایداری در محدوده 1.01850-1.01870 V می دهد، که با آن شناخته می شود. دقت تا کاراکتر پنجم

یک نسخه از عنصر دانیل که سپتوم متخلخلی نداشت، در سال 1859 توسط فیزیکدان و مخترع آلمانی هاینریش مایدینگر (1831-1905) توسعه یافت. در پایین ظرف یک الکترود مس و کریستال های سولفات مس وجود دارد (آنها از قیف می آیند)، یک الکترود روی در بالا ثابت شده است. یک محلول اشباع شده سنگین از سولفات مس در قسمت پایینی باقی می ماند: انتشار یون های مس به الکترود روی با تخلیه این یون ها در حین کار عنصر خنثی می شود و مرز بین محلول ها بسیار واضح است. از این رو نام منابع این نوع - عنصر گرانشی است. عنصر Meidinger می تواند به طور مداوم برای چندین ماه بدون نگهداری یا اضافه کردن معرف کار کند. این عنصر به طور گسترده در آلمان از سال 1859 تا 1916 به عنوان منبع تغذیه برای شبکه تلگراف راه آهن مورد استفاده قرار گرفت. منابع مشابهی در فرانسه و ایالات متحده آمریکا وجود داشت - تحت نام عناصر Callot و Lockwood. عنصری که در سال 1839 توسط فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی ویلیام رابرت گرو (1811-1896) پیشنهاد شد، ویژگی های خوبی داشت. الکترودهای موجود در آن روی و پلاتین بودند که توسط یک پارتیشن متخلخل از هم جدا شده و به ترتیب در محلول های اسیدهای سولفوریک و نیتریک غوطه ور شدند.

رابرت ویلهلم بونسن (1811-1899) که به دلیل اکتشافات و اختراعات خود (تحلیل طیفی، مشعل و غیره) شهرت داشت، الکترود گران قیمت پلاتین را با کربن فشرده جایگزین کرد. الکترودهای کربن در باتری های مدرن نیز وجود دارند، اما در بونسن آنها در اسید نیتریک غوطه ور شدند که نقش یک دپلاریز کننده را ایفا می کند (اکنون آنها دی اکسید منگنز هستند). عناصر Bunsen برای مدت طولانی به طور گسترده در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها می توانستند، هر چند برای مدت کوتاهی، جریان زیادی را فراهم کنند. برای مثال، عناصر بونسن توسط چارلز مارتین هال جوان (1863-1914) که روش الکترولیتی تولید آلومینیوم را کشف کرد، استفاده شد. بسیاری از این سلول ها برای تشکیل یک باتری متصل شدند. در همان زمان، تقریباً 16 گرم روی برای 1 گرم آلومینیوم جدا شده مورد نیاز بود! شیمیدان و مخترع فرانسوی Edme Hippolyte Marie-Davy (1820-1893) اسید نیتریک را در عنصر Bunsen با خمیری از جیوه (I) سولفات و اسید سولفوریک جایگزین کرد. الکترولیت محلولی از سولفات روی بود. در سال 1859، مقایسه ای از باتری 38 عددی از این سلول ها (emf از هر 1.4 ولت) با باتری 60 سلولی دانیل انجام شد. اولی 23 هفته کار کرد، دومی فقط 11. با این حال، هزینه بالا و سمیت نمک های جیوه مانع از استفاده گسترده از چنین عناصری شد.

فیزیکدان آلمانی یوهان کریستین پوگندورف (1796-1877) از محلول دی کرومات پتاسیم در اسید سولفوریک به عنوان دپلاریز کننده در عنصر خود استفاده کرد. پوگندورف به عنوان ناشر این مجله شناخته می شود Annalen der Physik und Chemie- او 36 سال در این سمت بود. عنصر Poggendorff بالاترین EMF (2.1 V) و برای مدت کوتاهی - جریان بالا را تولید کرد. یک مزیت مهم، توانایی حذف الکترود روی از محلول به منظور تمیز کردن یا تعویض آن بود.

وارن د لا رو (1815-1889)، که برای اولین بار از ماه و خورشید عکس گرفت، در سال 1868 باتری بزرگی از 14 هزار سلول را جمع آوری کرد. الکترودهای موجود در آنها نقره با کلرید نقره و روی آمیخته شده بودند و الکترولیت محلولی از کلرید سدیم، کلرید روی یا هیدروکسید پتاسیم بود. سلول های کلرید روی-نقره هنوز هم امروزه استفاده می شوند. آنها به صورت خشک ذخیره می شوند و با پر کردن با آب تازه یا دریا فعال می شوند و پس از آن عنصر می تواند تا 10 ماه کار کند. چنین عناصری می توانند توسط قربانیان حادثه آب استفاده شوند. سلول‌های ارزان‌تر اما کم‌قدرت‌تر از الکترود Cu/CuCl استفاده می‌کنند.

یکی از مشهورترین منابع شیمیایی فعلی عنصر منگنز روی است که در سال 1868 توسط شیمیدان فرانسوی ژرژ لکلانش (1839-1882) توضیح داده شد و چندین سال قبل توسط وی توسعه یافت. در این سلول، الکترود کربن توسط یک دپلاریزه کننده دی اکسید منگنز احاطه شده است که برای هدایت الکتریکی بهتر با پودر کربن مخلوط شده است. برای جلوگیری از خرد شدن مخلوط هنگام ریختن الکترولیت (محلول کلرید آمونیوم)، آن را همراه با آند در یک ظرف متخلخل قرار دادند. عنصر Leclanche برای مدت طولانی خدمت کرد، نیازی به تعمیر و نگهداری نداشت و می توانست جریان بسیار زیادی تولید کند. در تلاش برای راحت تر کردن آن، Leclanche تصمیم گرفت الکترولیت را با یک خمیر غلیظ کند. این همه چیز را به شیوه ای انقلابی تغییر داد: عناصر لکلانشت دیگر از واژگونی تصادفی نمی ترسیدند، آنها می توانستند در هر موقعیتی مورد استفاده قرار گیرند. اختراع Leclanche بلافاصله با موفقیت تجاری روبرو شد و خود مخترع با رها کردن حرفه اصلی خود ، کارخانه ای را برای تولید عناصر افتتاح کرد. سلول های منگنز-روی Leclanchet ارزان بودند و در مقادیر زیادی تولید می شدند. با این حال، نامیدن آنها "خشک" کاملاً صحیح نیست: الکترولیت موجود در آنها "نیمه مایع" بود، اما در سلول های خشک واقعی باید جامد باشد. Leclanche در سن 43 سالگی، قبل از اختراع چنین عناصری درگذشت.

از سال 1802 تا 1812، چندین باتری خشک ساخته شد که معروف ترین آنها به اصطلاح زامبونیف یا ستون زامبونیف است (به «شیمی و زندگی» شماره 6، 2007 مراجعه کنید). فیزیکدان و کشیش ایتالیایی جوزپه زامبونی (1776-1846) در سال 1812 ستونی از چند صد دایره کاغذی را جمع آوری کرد که در یک طرف آن لایه نازکی از روی و در طرف دیگر مخلوطی از دی اکسید منگنز و صمغ گیاهی وجود داشت. الکترولیت رطوبت موجود در کاغذ بود. چنین قطبی یک ولتاژ بالا تولید می کند، اما فقط یک جریان بسیار کم. این ستون زامبونی است که تقریباً به مدت دو قرن به فنجان‌ها اجازه می‌دهد در زنگ، واقع در آزمایشگاه کلارندون در آکسفورد، صدا بزنند. با این حال، چنین باتری برای اهداف عملی مناسب نیست.

اولین سلول گالوانیکی خشک که می توانست در عمل مورد استفاده قرار گیرد در سال 1886 توسط مهندس آلمانی کارل گسنر (1855-1942) به ثبت رسید. واکنش های شیمیایی رخ داده در آن مانند طرح های قبلی بود: Zn + 2MnO 2 + 2NH 4 Cl → 2MnO(OH) + Cl 2. در این مورد، الکترود روی به طور همزمان به عنوان یک ظرف بیرونی عمل می کند. الکترولیت مخلوطی از آرد و گچ بود که محلولی از آمونیوم و کلرید روی روی آن جذب شد (گچ بعداً با نشاسته جایگزین شد). افزودن کلرید روی به الکترولیت به طور قابل توجهی خوردگی الکترود روی را کاهش داد و عمر مفید سلول را افزایش داد. الکترود مثبت یک میله کربنی بود که توسط توده ای از دی اکسید منگنز و دوده در یک کیسه کاغذی احاطه شده بود. این عنصر از بالا با قیر مهر و موم شد. ظرفیت عناصر با اندازه آنها جبران شد. عنصر نمک گسنر به طور کلی تا به امروز باقی مانده است و در مقادیری بالغ بر میلیاردها قطعه در سال تولید می شود. اما در قرن بیستم، آنها با عناصر قلیایی رقابت می‌کردند که گاهی به اشتباه «قلیایی» نامیده می‌شوند، بدون اینکه زحمت نگاه کردن به فرهنگ لغت هنگام ترجمه از انگلیسی را داشته باشند.

در پایان، یادآور می شویم که باتری های گالوانیکی با یک طرح یا طرح دیگر، منابع اصلی برق تا زمان اختراع دینام بودند.

نیروی محرکه الکتریکی. - "عناصر".

ولتا نشان داد که الکتروفور او "حتی سه روز پس از شارژ شدن به کار خود ادامه می دهد." و در ادامه: «ماشین من دریافت برق را در هر آب و هوایی ممکن می کند و جلوه ای عالی تر از بهترین دیسک و توپ ایجاد می کند. (الکترواستاتیک - یادداشت نویسنده)بنابراین، الکتروفور وسیله ای است که به شما امکان می دهد تخلیه های قوی الکتریسیته ساکن ایجاد کنید. ولتای استخراج شده از آن "جرقه هایی به ضخامت ده یا دوازده انگشت و حتی بیشتر می زند...".

الکتروفور ولتا به عنوان پایه ای برای ساخت یک کلاس کامل از ماشین های القایی، به اصطلاح "الکتروفور" عمل کرد.

در سال 1776، ولتا یک تپانچه گازی اختراع کرد - "تپانچه ولتا"، که در آن گاز متان از یک جرقه الکتریکی منفجر شد.

در سال 1779، ولتا برای تصدی کرسی فیزیک در دانشگاهی با سابقه هزار ساله در شهر پاویا دعوت شد و به مدت 36 سال در آنجا کار کرد.

او که یک استاد مترقی و شجاع است، زبان لاتین را شکسته و از کتاب هایی که به زبان ایتالیایی نوشته شده است به دانش آموزان آموزش می دهد.

ولتا زیاد سفر می کند: بروکسل، آمستردام، پاریس، لندن، برلین. در هر شهر، گردهمایی های دانشمندان به او سلام می کنند، با افتخار از او تجلیل می کنند و مدال های طلا را به او اهدا می کنند. با این حال، "بهترین ساعت" ولتا هنوز در پیش است که بیش از دو دهه دیگر فرا خواهد رسید. در این بین، او پانزده سال از تحقیقات برق دور می شود، زندگی سنجیده ای را به عنوان یک استاد می گذراند و به کارهای مختلفی که مورد علاقه اوست مشغول است. ولتا در سن بیش از چهل سالگی با ترزا پلگرینا نجیب ازدواج کرد که از او سه پسر به دنیا آورد.

و اکنون - یک احساس! پروفسور با رساله تازه منتشر شده گالوانی به نام «درباره نیروهای الکتریکی در حرکت عضلانی» برخورد می کند. تغییر موقعیت ولتا جالب است. در ابتدا رساله را با تردید می بیند.

سپس آزمایشات گالوانی را تکرار کرد و قبلاً در 3 آوریل 1792 به دومی نوشت: "... از زمانی که من شاهد عینی شدم و این معجزات را مشاهده کردم، شاید از بی اعتمادی به تعصب حرکت کرده ام."

به زودی چشم تیزبین فیزیکدان متوجه چیزی می شود که توجه فیزیولوژیست گالوانی را به خود جلب نکرد: لرزش پاهای قورباغه تنها زمانی مشاهده می شود که با سیم های ساخته شده از دو فلز مختلف لمس شود. ولتا پیشنهاد می کند که ماهیچه ها در ایجاد الکتریسیته شرکت نمی کنند و انقباض آنها یک اثر ثانویه ناشی از تحریک عصب است. برای اثبات این موضوع، او آزمایش معروفی را انجام می دهد که در آن طعم ترش روی زبان، زمانی که یک صفحه حلبی یا سربی به نوک آن می زنند، و یک سکه نقره یا طلا را به وسط زبان یا روی گونه می زنند، تشخیص داده می شود. بشقاب و سکه با سیم به هم وصل شده اند. زمانی که دو کنتاکت باتری را به طور همزمان لیس می زنیم، طعم مشابهی را احساس می کنیم. طعم ترش به طعم "قلیایی" تبدیل می شود، یعنی در صورت تعویض اجسام فلزی روی زبان، طعمی تلخ می دهد.

در ژوئن 1792، تنها سه ماه پس از اینکه ولتا شروع به تکرار آزمایش‌های گالوانی کرد، دیگر تردیدی نداشت: «بنابراین، فلزات نه تنها رسانای عالی هستند، بلکه موتورهای الکتریسیته نیز هستند

مایع، ... اما خود آنها با استخراج این مایع و وارد کردن آن باعث ایجاد همان عدم تعادل می شوند، مشابه آنچه هنگام مالش ایدی الکتریک اتفاق می افتد. (این همان چیزی است که آنها اجسامی را که در زمان ولتا بر اثر اصطکاک برق می‌گرفتند نامیدند - یادداشت نویسنده).

بنابراین ولتا قانون تنش های تماسی را ایجاد کرد: دو فلز غیرمشابه باعث ایجاد "عدم تعادل" (به عبارت مدرن، اختلاف پتانسیل ایجاد می کنند) بین هر دو، پس از آن او پیشنهاد کرد که الکتریسیته به دست آمده از این طریق را نه "حیوانی"، بلکه "" نامید. فلزی».

این سفر هفت ساله او را به سوی یک خلقت واقعا عالی آغاز کرد. اولین سری از آزمایش‌های منحصر به فرد برای اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل تماس (CPD) منجر به جمع‌آوری سری معروف ولتا شد که در آن عناصر به ترتیب زیر مرتب شده‌اند: روی، فویل قلع، سرب، قلع، آهن، برنز، مس، پلاتین، طلا، نقره، جیوه، گرافیت.

هر یک از آنها با تماس با هر یک از اعضای بعدی مجموعه، یک بار مثبت دریافت می کند و این بار بعدی یک بار منفی دریافت می کند. به عنوان مثال، آهن (+) / مس (-)؛ روی (+) / نقره (-) و غیره. ولتا نیرویی را که در اثر تماس دو فلز ایجاد می‌شود، نیروی تحریک‌کننده یا الکتروموتور می‌نامد. این نیرو الکتریسیته را به حرکت در می آورد به طوری که بین فلزات اختلاف ولتاژ ایجاد می شود. ولتا همچنین ثابت کرد که هر چه فلزات از یکدیگر دورتر باشند، اختلاف ولتاژ بیشتر خواهد بود. به عنوان مثال، آهن / مس - 2، سرب / قلع - 1، روی / نقره - 12.

در 1796-1797 یک قانون مهم آشکار شد: اختلاف پتانسیل بین دو جمله یک سری برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل همه ترم های میانی:

A/B + B/C + C/D + D/E + E/F = A/F.

در واقع، 12 = 1 + 2 + 3 + 1 + 5.

علاوه بر این، آزمایش ها نشان داده اند که تفاوت ولتاژ در یک "سری بسته" ایجاد نمی شود: A/B + B/C + C/D + D/A = 0. این بدان معنی است که از طریق چندین کنتاکت کاملاً فلزی، دستیابی به ولتاژهای بالاتر از تماس مستقیم تنها دو فلز غیرممکن است.

از دیدگاه مدرن، تئوری الکتریسیته تماسی که توسط ولتا ارائه شد، اشتباه بود. او روی امکان به دست آوردن مداوم انرژی به شکل جریان گالوانیکی بدون صرف هیچ نوع انرژی دیگری حساب کرد.

با این حال، در پایان سال 1799، ولتا موفق شد به آنچه می خواست دست یابد. او ابتدا ثابت کرد که وقتی دو فلز با هم تماس پیدا می کنند، یکی از آنها استرس بیشتری نسبت به دیگری دریافت می کند.

به عنوان مثال، هنگام اتصال صفحات مس و روی، صفحه مسی دارای پتانسیل 1 و صفحه روی دارای پتانسیل 12 است. آزمایش های متعدد بعدی ولتا را به این نتیجه رساند که یک جریان الکتریکی پیوسته تنها در یک مدار بسته تشکیل شده می تواند ایجاد شود. از هادی های مختلف - فلزات (که او آنها را رسانای درجه یک نامید) و مایعات (که آنها را هادی های درجه دو نامید).