伏打电堆(由伏打发明的世界最早的电池)

伏打电堆

由伏打发明的世界最早的电池

亚历山德罗·伏特电堆（英文名：Voltaic pile），又名伏打电池，是可以把化学能直接转化为电能的化学电池。由意大利物理学家A.伏打(Alessandro Volta)于1801年研发成功。伏打电堆的问世，使人们第一次获得比较强且稳定而持续的电流。作为最早的电池，它被誉为19世纪初最伟大的发明之一，为研究动电现象打下了坚实基础，同时也推进了电化学的发展。

伏打在伽伐尼发现的“动物电”基础上着手研究，对于肌肉接触两种不同的金属时所产生的电流，究竟是由肌肉组织引起的还是由金属引起的，这一点令他不解。于是，亚历山德罗·伏特立即重复了伽伐尼的实验。他把一根由两种金属组成的弯杆的一端放在嘴里，另一端与眼睛上方接触，发现在接触的瞬间有光亮的感觉。他还把一枚金币和一枚银币放在舌头上，当用导线把它们接起来时，会感到有酸苦味。做了这一系列的实验之后，伏打认为电的来源不是动物和肌肉，而是两种不同金属的接触，肌肉只是起到了传电的作用。因此，伽伐尼所发现的电流不应叫“动物电”，而应称为“金属电”或“接触电”。伏打的意见一提出，便使科学家们分成了两派。一派支持伽伐尼的观点，另一派赞成伏打的观点。直到英国物理学家M.迈克尔·法拉第(Michael Faraday )在1837年和1840年做了许多实验，弄清楚了伏打电流来源于化学作用，这一争论才告结束。

伏打电堆（电池）的发明，提供了产生恒定电流的电源——化学电源，使人们有可能从各个方面研究电流的各种效应。从此，电学进入了一个飞速发展的时期—即电流和电磁效应的新时期。

简介

伏打电堆（Voltaic pile），又名伏打堆，是最早出现的化学电池，是在1800年由意大利物理学家亚历山大·伏打伯爵发明。

伏打电堆由很多个单元堆积而成，每一单元有锌板与铜板各一，其中夹着浸有盐水的布或纸板。伏打电堆每个单元可以产生0.76V的开路电压，拥有六个单元的伏打电堆其开路电压大约是4.56V。

定义

由伏打制作的“伏打堆”被认为是第一种电化学电池。它包括两个电极：一个是锌，一个是铜。电解液可以是硫酸或海水卤水。电解液中存在的物质是2H 和SO 离子。锌比铜和氢在电化学顺序更靠前，所以锌棒为负极，铜棒为正极。在锌电极上，锌失去电子成为Zn 离子，在溶液中带正电的氢离子（质子）从铜电极捕获电子，形成氢气泡（H）。因此，当两个电极相连时会产生电流。伏打电池的化学反应式如下：

锌

Zn→Zn+ 2e

硫酸

2H+ 2e→H

铜不参与反应过程，它只用于导电。

这种电池有个缺点，就是它并不安全，即使使用了稀硫酸也可能会有危险。另外，因为氢气附着在铜电极表面不会被释放，形成了金属和电解质溶液之间的屏障，所以电池的功率会随着时间的推移而减小。

发明故事

说到伏打电池的发明还有一段有趣的故事。这要从电流的发现者伽伐尼说起，伽伐尼是伏打的好朋友，他是一名解剖学家和生物学家，他的妻子因健康原因要经常吃蛙腿。1780年的一天，伽伐尼把青蛙剥皮后，放在靠近起电机旁的桌子上。当他妻子偶然拿起电机旁的外科手术刀时，刀尖触及到了蛙腿外露的小腿神经，蛙腿抽动起来，好像活的一样。她把这件事告诉了伽伐尼。伽伐尼重复了这个试验，他把蛙腿放在玻璃板上，用两把叉子，一个叉尖是铜的，另一个叉尖是铁的，去碰蛙腿的神经和肌肉，生碰一下，蛙腿就引缩一次。

为了探究这个现象的原因，伽伐尼选择了各种不同的条件，重复这个实验。开始，伽伐尼用铜丝把青蛙与铁窗相连，在雨天和晴天作实验，青蛙的腿都肌肉痉挛。接着，他只用铜丝去接触蛙腿，蛙腿却不发生痉挛。后来，他找了一间封闭的房间将青蛙放在铁板上，用铜丝去触它，结果和以前一样，又发生了收缩，这就排除了外来电的可能性。伽伐尼选择不同的日子，不同的时辰，用各种不同的金属多次重复，总是得到相同的结果，只是在使用某些金属时，收缩更强烈而已。