原电池的发明

原电池的发明

说起原电池的发明，有一段有趣的故事。1786年，著名的意大利医师、生物学家伽伐

尼，偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉，每当碰到铁栅栏就猛烈地收缩一次。

这偶然的现象并没有被伽伐尼放过，经不懈的探索和思考，第一个提出了“动物电”的见解。

他认为：青蛙神经和肌肉是两种不同的组织，带有相反电荷，所以两者存在着电位差，一旦

用导电材料将两者接通，就有电流通过，铁栅栏和铜钩在此接通了电路，于是有电流产生，

由于有动物电流的刺激，蛙腿肌肉发生收缩。

“动物电”的发现引起了意大利物理学家伏打的极大兴趣，他在多次重复伽伐尼的“动

物电”实验时，发现实验成败的关键在于其中的两种金属--铁和铜，若把钩着蛙腿的铜钩换

成铁钩，肌肉就不会收缩。他认为"动物电"的实质是金属属性不同造成的，不同金属带有不

同的电量，它们之间必然存在电位差，若有导线在中间连接，就会产生电流，蛙腿的收缩正

是这种原因产生的电流刺激的结果。

伏打经过反复实验，深入钻研，1799年第一个人造电源--伏打电池(伏打曾叫它伽伐尼

电池)问世。

原即原始的意思, 即最早的电池

电池的历史

电池历史

引言

电池的发明已经有二百多年的历史了，电池与我们的生活可以说是密不可分。但是你知道电池的发展史吗？你知道电池的工作原理吗？你知道金属的腐蚀与电池有关吗？你知道废电池的危害吗？你知道……？欢迎畅游电池世界，来探索有关电池的奥秘吧！

您今天所知道的电池其实是几千年来前人的智慧和研究的结晶！

在古代，人类有可能已经不断地在研究和测试“电”这种东西了。一个被认为有数千年历史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格达附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条－可能是用来储存静电用的，然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。

古希腊

不管制造这个粘土瓶的祖先是否知道有关静电的事情，但可以确定的是古希腊人绝对知道。他们晓得如果磨擦一块琥珀，它就能吸引轻的物体。而亚里斯多德也知道有磁石这种东西，它是一种具有強大磁力能吸引铁和金属的矿石。

图为伊拉克巴格达-粘土瓶巴格达粘土瓶内部结构图如下：

伽伐尼（Galvani,L.1737-1798）

1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而认为有微电流流过，他主张是生物本身內在的自发电流。被认为是提出了原电池的雏形。伽伐尼因研究动物电，发现电可使肌肉及神经活动，他并认为脑是分泌“电液”的器官，而神经则是连接“电液”和肌肉的导体，他的研究开启了19世纪电流生理学的发展，今天医学上的电疗法、心电图等研究，都发源于此。为了纪念他的贡献，在英文里把检流计称为galvanometer，金属镀锌的程序称为galvanizing。

著名“青蛙”试验原理图如下：

伏打（Volta,A.1745-1827）

意大利物理学家伏打就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。

实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的（甚至只要是湿的）硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两

个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。

下左图是伏打（Volta）所自制的干式电池单元。很多个单元串接一堆后便形成所谓的伏打堆（如下右图）

例如，他把许多对（４０对、６０对）圆形的铜片

和锌片相间地叠起来，每一对铜锌片之间放上一块

用盐水侵湿的麻布片。这时只要用两条金属线各与

顶面上的锌片和底面上的铜片焊接起来，则两金属

端点就会产生几伏的电压。如果把铜片换成银片，

则效果更好。金属片对数越多。电力越强。这样产

生的电流不仅相当强，而且非常稳定，可供人们研

究和利用。后来人们对伏打发明的这种电源装置叫

做“伏打电堆”。１８００年，伏打给英国皇家学

会写信，报告了他的电堆试验。从此以后，电学的

研究便活跃起来了。图为伏打电池(也称原电池)

示意图。

戴维（Sir Humphrey Davy）

1813年，戴维爵士(Sir Humphrey Davy)在不列颠皇家会馆(Br itain‘s Royal Society)的地窖里组装了一个巨大的电池。它是由2,000对金属盘所组成，占地889平方呎。这个电池是戴维用来实验用的。经由电解作用，他把天然的钠和钾混合物分离以萃取纯的钠和钾金属。这是一个危险的实验，因为这两种物质接触到水都会爆炸，必须被浸在煤油或其它碳氢化合物液体中。

戴维的工作不仅只是在地窖里玩玩这些危险的化学物质而已。这类的实验是非常重要的，因为它们引导人类更进一步了解电的特性－关于元素如何透过電的吸引力而结合成一般自然化合物。

继戴维的电池实验之后，法拉第(Michael Faraday)使用伏特电池进行“电”和“磁力”的重要实验。他发现当电线通电时，在平行的电线上会产生磁场，因而产生了第一颗电磁石。

法拉第继续坚持他的研究。在1831年，他证实了移动的磁石在靠近电线时会产生电，因而诞生了发电机。

１８３６年丹尼尔

而于电池的演变进程中，一个重要性的发展则是丹尼尔 Daniell 以一锌负极浸于稀酸电解质与铜正极浸于硫酸铜溶液所形成的丹尼尔 Daniell 电池。这样的设计改善了原本电池电流过减的缺点，增进了连续放电时的性能。左图为没加盐桥时的示意图，右图为加入盐桥时的示意图（丹尼尔电池）。

雷克兰士(George Leclanche）

1860年，法国的雷克兰士(George Leclanche)发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞的合金棒(锌－伏特原型电池的负极，经证明是作为负极材料的最佳金属之一)，而它的正极是以一个多孔的杯子盛裝着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为「湿电池」。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的「干电池」取代。负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。