Меню

Алессандро вольта изобретатель первого источника постоянного тока

Провозвестник эпохи электротехники Алессандро Вольта

К 200-летию первого источника электрического тока

Ян Шнейберг, Д. Шарле

Алессандро Вольта был, как теперь принято говорить, знаковой фигурой в истории электричества, электротехники, электросвязи.

К последней четверти XVIII века многое уже было известно о свойствах таинственной «электрической силы». Конструировались электростатические машины трения для получения электрических зарядов (Фрэнсис Гауксби, Англия), было открыто явление электропроводности (Стефен Грей, Англия) и дано понятие о двух видах электричества — «стеклянном» и «смоляном» — впоследствии «положительном» и «отрицательном» (Шарль Дюфе, Франция). Был создан накопитель электрических зарядов — первый конденсатор, так называемая «лейденская банка» (Эвальд Клейст, Померания, и Питер ван Мюссенбрук, Голландия), «укрощена» молния (Б. Франклин, США) применением молниеотвода (в бытовой лексике «громоотвод»). Наконец, установлен Первый закон электростатики (Шарль Кулон, Франция).

Но эпохальное открытие Вольты — «контактного электричества» — как бы подвело итог всем достигнутым ранее результатам и дало мощный импульс новым, более глубоким исследованиям природы электричества и возможности его практического применения.

Алессандро Вольта родился 18 февраля 1745 г. в родовом имении предков, близ небольшого городка Комо на севере Италии. Он выходец из аристократической семьи, его матерью была герцогиня Маддалена Инзаи. В самые ранние годы Алессандро страдал замедленным физическим и умственным развитием, говорить он начал только в четыре года. Затем его развитие пошло очень быстро. Вопреки уготованной ему карьере священнослужителя он увлекся физическими опытами и уже в 18 лет вел переписку с одним из наиболее видных физиков-электриков того времени, демонстратором эффектных публичных электрических опытов аббатом Жаном Нолле.

С 1774 по 1779 гг. Вольта — преподаватель физики в Королевском училище в Комо. В 26-летнем возрасте выпускает первый научный труд «Эмпирические исследования способов возбуждения электричества и улучшения конструкции машины». Свое первое серьезное изобретение он сделал в 1772 г. Это был так называемый конденсаторный электроскоп с расходящимися соломинками (соединение электроскопа с конденсатором), обладавший гораздо большей чувствительностью, чем прежние электроскопы с подвешенными на нитях пробковыми или бузиновыми шариками. Прибор обладал метрическими свойствами, так как отклонение соломинок на угол до 30° оказалось пропорциональным заряду электроскопа. Электроскоп многие годы был основным измерительным прибором, которым пользовались сам Вольта и другие исследователи.

В тридцать лет Вольта стал знаменитым. Он изобрел смоляной электрофор, или, как назвал его сам изобретатель, «elettrophoro perpetuo», что значит «постоянный носитель электричества». В электрофорной машине использовалось явление электризации посредством индукции, в то время как в применявшихся электростатических машинах электричество получалось путем трения. Прибор исключительно прост и так же исключительно оригинален. Он состоит из двух металлических дисков. Один, допустим нижний, покрыт слоем смолы. При натирании его рукой, кожаной перчаткой или мехом диск заряжается отрицательным электричеством. Если поднести к нему верхний диск, последний зарядится так, как показано на рис. 1 а. При отведении несвязанного электричества в землю (рис. 1 б), хотя бы пальцем экспериментатора, верхний диск окажется заряженным положительно. Можно его поднять и снять с него заряд (рис. 1 в). Повторяя цикл опускания-подъема верхнего диска многократно, можно столь же многократно увеличивать заряд.

Рис. 1. Схема, объясняющая работу электрофора Вольты

Вольта указывал, что его электрофор «продолжает работать даже спустя три дня после зарядки». И далее: «Моя машина дает возможность получить электричество во всякую погоду и производит эффект более превосходный, чем лучшие дисковые и шаровые (электростатические — прим. авт.) машины». Итак, электрофор — прибор, позволяющий получать мощные разряды статического электричества. Вольта извлекал из него «искры в десять или двенадцать толщин пальцев и даже более. «. Электрофор Вольты послужил основой для сооружения целого класса индукционных, так называемых «электрофорных», машин.

Полемический комментарий. Некоторые историки физики и электротехники считают, что Вольта не изобрел электрофор, а лишь усовершенствовал прибор, изобретенный ранее петербургским академиком Францем Эпинусом. Действительно, Эпинус в 1758 г. предложил теорию передачи «электричества через влияние» — методом электростатической индукции, т. е., по современной терминологии, изобрел способ. Он же соорудил первое устройство, доказывающее такую возможность. Оно представляло собой металлическую чашу, в которую вставлялась сформованная масса наэлектризованной серы и затем вынималась из нее. И чаша, и сера оказывались электрически заряженными.

Однако Эпинус дальше лабораторной демонстрации не пошел, и изобретенное им устройство не получило практического применения. Вольта же на основе изобретенного Эпинусом способа изобрел оригинальный электрофор, дающий по сравнению с прототипом новый технический эффект, что по всем канонам патентного права признается изобретением. Подобное характерно для истории техники. Изобретенный единожды способ позволял на его принципе создавать, т. е. изобретать, различные устройства. Так, например, П. Шиллинг изобрел способ электромагнитного телеграфирования и первое устройство для его осуществления. Затем на этом же принципе Ч. Уитстон и У. Кук изобрели стрелочный телеграф, а Морзе — печатающий телеграф. Все они с полным правом считаются изобретателями.

Сам Вольта признавал, что Эпинус осуществил идею электрофора, но не сконструировал законченного прибора.

В 1776 г. Вольта изобрел газовый пистолет — «пистолет Вольты», в котором газ метан взрывался от электрической искры.

В 1779 г. Вольту пригласили занять кафедру физики в университете с тысячелетней историей в городе Павия, где он проработал 36 лет.

Прогрессивный и смелый профессор, он порывает с латинским языком и учит студентов по книгам, написанным на итальянском.

Вольта много путешествует: Брюссель, Амстердам, Париж, Лондон, Берлин. В каждом городе его приветствуют собрания ученых, отмечают почестями, вручают Золотые медали. Однако «звездный час» Вольты еще впереди, он настанет через два с лишним десятилетия. А пока на целых пятнадцать лет он отдаляется от исследований электричества, живет размеренной профессорской жизнью и занимается различными интересующими его вещами. В возрасте сорока с лишним лет Вольта женился на знатной Терезе Пеллегрине, которая родила ему трех сыновей.

И вот — сенсация! Профессору попадается на глаза только что вышедший трактат Гальвани «О силах электрических при мышечном движении». Интересна трансформация позиции Вольты. Вначале он воспринимает трактат скептически. Затем повторяет опыты Гальвани и уже 3 апреля 1792 г. пишет последнему: «. с тех пор, как я стал очевидцем и наблюдал эти чудеса, я, пожалуй, перешел от недоверия к фанатизму. «

Однако это состояние длилось недолго. 5 мая 1792 г. в своей университетской лекции он превозносит опыты Гальвани, но уже следующую лекцию — 14 мая проводит в полемическом плане, высказывая мысль, что лягушка скорее всего — только индикатор электричества, «электрометр, в десятки раз более чувствительный, чем даже самый чувствительный электрометр с золотыми листочками.»

Вскоре острый взгляд физика подмечает то, что не привлекло внимания физиолога Гальвани: содрогание лапок лягушки наблюдается лишь тогда, когда ее касаются проволоками из двух различных металлов. Вольта предполагает, что мышцы не участвуют в создании электричества, а их сокращение — вторичный эффект, вызываемый возбуждением нерва. Для доказательства он ставит знаменитый опыт, в котором обнаруживается кисловатый привкус на языке при приложении к его кончику оловянной или свинцовой пластинки, а к середине языка или к щеке — серебряной или золотой монеты и соединении пластинки и монеты проволочкой. Аналогичный вкус мы ощущаем, лизнув одновременно два контакта батарейки. Кисловатый привкус переходит в «щелочной», т. е. отдающий горечью, если поменять на языке местами металлические предметы.

В июне 1792 г., всего через три месяца после того, как Вольта начал повторять опыты Гальвани, у него уже не оставалось никаких сомнений: «Таким образом, металлы — не только прекрасные проводники, но и двигатели электричества; они не только предоставляют легчайший путь прохождению электрического

флюида, . но сами же вызывают такое же нарушение равновесия тем, что извлекают этот флюид и вводят его, подобно тому, как это происходит при натирании идиоэлектриков» (так называли во времена Вольты тела, электризующиеся при трении — прим. авт.).

Так Вольта установил закон контактных напряжений: два разнородных металла вызывают «нарушение равновесия» (по-современному — создают разность потенциалов) между обоими, после чего предложил называть полученное таким путем электричество не «животным», а «металлическим». С этого начался его семилетний путь к подлинно великому творению.

Первая серия уникальных экспериментов по измерению контактной разности потенциалов (КРП) завершилась составлением известного «ряда Вольты», в котором элементы располагаются в следующей последовательности: цинк, оловянная фольга, свинец, олово, железо, бронза, медь, платина, золото, серебро, ртуть, графит (Вольта ошибочно отнес графит к металлам — прим. авт.).

Каждый из них, придя в соприкосновение с любым из последующих членов ряда, получает положительный заряд, а этот последующий — отрицательный. Например, железо (+) / медь (-); цинк (+) / серебро (-) и т. п. Силу, возникающую при контакте двух металлов, Вольта назвал электровозбудительной, или электродвижущей силой. Эта сила перемещает электричество так, что получается разность напряжений между металлами. Далее Вольта установил, что разность напряжений будет тем больше, чем дальше расположены металлы один от другого. Например, железо/медь — 2, свинец/олово — 1, цинк/серебро — 12.

В 1796-1797 гг. был выявлен важный закон: разность потенциалов двух членов ряда равна сумме разностей потенциалов всех промежуточных членов:

А/В + В/С + C/D + D/E + E/F = A/F.

Действительно, 12 = 1 + 2 + 3 + 1 + 5.

Кроме того, опыты показали, что разности напряжений в «замкнутом ряду» не возникает: А/В + В/С + C/D + D/A = 0 . Это означало, что посредством нескольких чисто металлических контактов нельзя достичь больших напряжений, чем при непосредственном контакте только двух металлов.

С современной точки зрения теория контактного электричества, предложенная Вольтой, была ошибочной. Он рассчитывал на возможность непрерывного получения энергии в виде гальванического тока без затраты на это какого-либо другого вида энергии.

Все-таки в конце 1799 г. Вольте удается добиться желаемого. Сначала он установил, что при соприкосновении двух металлов один получает большее напряжение, чем другой. Например, при соединении медной и цинковой пластин медная имеет потенциал 1, а цинковая 12. Последующие многочисленные эксперименты привели Вольту к выводу, что непрерывный электрический ток может возникнуть лишь в замкнутой цепи, составленной из различных проводников — металлов (которые он называл проводниками первого класса) и жидкостей (названных им проводниками второго класса).

Таким образом, Вольта, сам того до конца не осознавая, пришел к созданию электрохимического элемента, действие которого основывалось на превращении химической энергии в электрическую.

Рис. 2. Виды гальванических элементов, изображенных Вольтой в письме к Бэнксу: вверху — чашечная батарея, внизу — варианты «вольтовых столбов».

Значительные напряжения Вольта смог получать, располагая столбиком кружки одинаковых контактных пар металлов, одинаково ориентированных и разделенных влажными прокладками из ткани. Суть этого сам Вольта проиллюстрировал на примере своей чашечной батареи (рис. 2 вверху). В левой чашке находится одна медная пластина, ее потенциал 1. В трех последующих чашках левые пластины — цинковые, правые — медные; в последней чашке — цинковая; каждая цинковая в одной чашке соединена металлической дужкой с медной в соседней чашке. Первая цинковая пластина имеет потенциал 12. Вольта допустил, что две металлические пластинки, разделенные жидкостью, приобретают одинаковые потенциалы. Следовательно, вторая медная будет иметь потенциал также 12, а вторая цинковая 12 + 11 =23; третья цинковая 12 + 2 * 11 = = 34; четвертая 12 + 3 * 11 = 45 и т. д. Например, 10-я цинковая приобретет потенциал 12 + 9 * 11 = 111.

О своем открытии Вольта сообщил в письме от 20 марта 1800 г. президенту Лондонского Королевского общества Джозефу Бэнксу. В сообщении «Об электричестве, возбуждаемом простым соприкосновением простых проводящих веществ» он пишет: «. Я . имею удовольствие сообщить о некоторых поразительных результатах, полученных мною. Главный из этих результатов . создание прибора, который действует непрерывно . создает неуничтожаемый заряд, дает непрерывный импульс электрическому флюиду». И далее: «Снаряд, о котором я говорю, — и это удивит Вас — . есть не что иное, как собрание хороших проводников разного рода, расположенных определенным образом. Двадцать, сорок или шестьдесят кружков меди или, еще лучше, серебра, сложенных каждый с кружком олова или лучше цинка, и такое же количество слоев воды или какой иной жидкости, лучше проводящей, чем вода, например, соляного раствора, щелока и т. п., или кусков картона, кожи и т. п. хорошо смоченных этими жидкостями, причем эти слои располагаются между обоими разнородными металлами каждой пары. Вот все, что составляет мой новый инструмент». Сам Вольта первоначально предлагал назвать свой прибор, или снаряд, или инструмент «искусственным электрическим органом», затем переименовал в «электродвижущую колонну». Позже французы стали называть этот прибор «гальваническим столбом», или «вольтовым столбом».

Читайте также:  Электрохимический источник тока это

Вольте принадлежит введение понятий «емкость», «цепь», «электродвижущая сила», «разность напряжений».

К изобретателю пришли почет и слава. Во Франции в его честь чеканится медаль, а первый консул Директории генерал Бонапарт основывает фонд в 200000 франков для «гениальных первооткрывателей» в области электричества и первую премию вручает автору столба. Вольта становится рыцарем Почетного легиона, Железного креста, получает звание сенатора и графа, становится членом Парижской и Петербургской академий наук, членом Лондонского Королевского общества, которое награждает его Золотой медалью Коплея.

Создание «вольтова столба» было революционным событием в науке об электричестве, оно подготовило фундамент для зарождения современной электротехники и оказало огромное влияние на всю историю человеческой цивилизации. Неудивительно, что современник Вольты французский академик Д. Араго считал вольтов столб «. самым замечательным прибором, когда-либо созданным людьми, не исключая телескопа и паровой машины».

«Вольтов столб» в первую треть XIX века оставался единственным источником электрического тока, который успешно использовали для своих опытов и открытий крупнейшие ученые — В. Петров, X. Дэви, А.-М. Ампер, М. Фарадей.

Среди них первым, кто усовершенствовал «вольтов столб», был профессор физики петербургской Медико-хирургической академии Василий Петров. Он указал на то, что более интенсивный ток можно получить от более мощной батареи. В 1802 г. он создал уникальный источник тока высокого напряжения (около 1700 В), названный им «огромной наипаче батареей». Эта батарея состояла из 2100 медно-цинковых элементов (в существовавших тогда в Европе батареях было 15-20 элементов). В своем сочинении «Известие о гальвани-вольтовских опытах», изданном в 1803 г., В. Петров описал открытое им явление электрической дуги и указал, что ее «ярким светом, подобным солнечному или пламени, темный покой довольно ясно освещён быть может». Так было положено начало двум направлениям: электроплавке металлов и восстановлению их из руд и созданию дуговых электрических ламп.

Вольте посчастливилось дожить до важнейших открытий, сделанных с использованием его изобретения: это действие тока на магнитную стрелку, взаимное вращение проводников с током и магнитом (прообраз электродвигателя), разработка Ампером основ электродинамики. В 1819 г. Вольта оставил профессуру.

Он скончался в своем родном городе в 1827 г. в возрасте 82 лет.

Легенды о Вольте ходили еще при его жизни. В доказательство своей теории о «контактном электричестве» он в 1794 г. произвел опыт «Квартет мокрых». Четверо мужчин с мокрыми руками становились в круг. Затем первый правой рукой брал цинковую пластинку, а левой касался языка второго; второй касался глазного яблока третьего, который держал за лапки препарированную лягушку, а четвертый правой рукой охватывал ее тельце, а левой подносил серебряную пластинку к цинковой, которую держал правой рукой первый. В момент касания первый резко вздрагивал, второй морщился от «лимонного» вкуса во рту, у третьего сыпались искры из глаз, четвертый чувствовал неприятные ощущения, а лягушка будто оживала и трепетала. Это зрелище потрясало очевидцев.

Научный вклад Вольты был высоко оценен современниками — он считался самым великим физиком Италии после Галилея. На основе изобретения Вольты до конца XIX века было предложено около двухсот разновидностей «вольтова столба» — электрохимических источников тока.

Память о Вольте была увековечена в 1881 г. на Международном конгрессе электриков в Париже, где одной важнейших электрических единиц — единице напряжения было присвоено наименование «вольт».

Созданием «вольтова столба» завершилась эпоха электростатики и было положено начало эпохи электротехники.

Так на рубеже XVIII-XIX веков произошел переход от электричества для науки к электричеству для человечества — для промышленности, быта, культуры.

  1. Льоцци М. История физики. Пер. с итал. — М.: Мир, 1970.
  2. Лебедев В. Электричество, магнетизм и электротехника в их историческом развитии. — М.-Л.: Н.-т. изд-во НКТП СССР, 1937.
  3. Карцев В. Приключения великих уравнений. — М.: Знание, 1978.
  4. Дорфман Я. Г. Всемирная история физики с древнейших времен до конца XVIII века. — М.: Наука, 1974.
  5. Самарин М. С. Вольт, Ампер, Ом и другие единицы физических величин в технике связи. — М.: Радио и связь, 1988.
  6. Розенберг Ф. История физики. Ч. III, вып. I. — М.-Л.: Н.-т. изд-во НКТП СССР, 1935.
  7. Веселовский О. Н., Шнейберг Я. А. Очерки по истории электротехники. — М.: Изд-во МЭИ, 1993.
  8. Dictionary of scientific biography. Vol. 14, 1976.

Статья опубликована в журнале «Электросвязь» №6, 2000 г., стр. 50.
Перепечатывается с разрешения редакции.

Источник

Алессандро Вольта Биография и материалы

Алессандро Вольта (1745 — 1827) был итальянским физиком и химиком, пионером электричества и энергии, изобретателем электрической батареи, которая была первым источником постоянного электрического тока. Его экспериментальная работа в области химии и электричества и его теоретический вклад в дискуссии восемнадцатого века по тем же вопросам привели к крупным достижениям в области физики и электромагнетизма..

Из-за важности его научного вклада и влияния, которое они оказали на жизнь простых людей, Вольта был в то время высоко признанным ученым. Его не только отмечали поэты и музыканты, но и высоко ценили правительства.

Помимо своего научного вклада, Вольта успешно занимал весьма важные политические посты. Настолько, что им восхищался Наполеон Бонапарт, который высоко ценил его за его работу.

  • 1 Биография
    • 1.1 Первые исследования
    • 1.2 Первые изобретения
    • 1.3 Выводы о текущей и животной ткани
    • 1.4 Благодарности
    • 1.5 Научная проверка и назначения
    • 1.6 Смерть
  • 2 Основные вклады
    • 2.1 Электрический аккумулятор или аккумулятор
    • 2.2 Электрохимия
    • 2.3 Законы электрификации при контакте
    • 2.4 Изобретение оборудования
    • 2.5 Открытия и экспериментальные процессы
  • 3 Ссылки

биография

Алессандро Вольта, полное имя Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта, родился 18 февраля 1745 года в Комо, Италия. Его семья имела благородный характер, что облегчало ему получение образования с раннего возраста.

Мать Алессандро была благородной, а отец был причастен к так называемой высокой буржуазии. Когда ему было всего 7 лет, его отец умер, а это означало, что ему не хватало этой фигуры с самого начала.

Первые исследования

Алессандро проявил интерес к явлениям природы в детстве; тем не менее, первое образование, которое получило — основное и среднее — носило скорее гуманистический характер. Его первой школой был один из иезуитов, который был в его городе..

Говорят, что учителя этой школы хотели мотивировать его продолжить обучение в религиозной сфере. Со своей стороны, его семья заставила его посвятить себя профессии юриста, поскольку в этой семье это была традиционная карьера..

Оказавшись в гуще этих трудностей, Алессандро остался тверд в своих интересах и выбрал научную подготовку, как только начал свое высшее образование..

Первые изобретения

Согласно историческим записям, известно, что Вольта ответил на его интерес к электрическим явлениям, когда он был молодым, учитывая, что, когда ему было 18 лет, он начал общаться по почте с различными электрологами, проживающими в Европе..

Уже с 1767 года Вольта начал делиться своими представлениями об электричестве; в этом случае он сделал это с Джован Батиста Беккариа, который был профессором в городе Турине.

В 1774 году Вольта был предложен в качестве профессора физики в Королевской школе Комо; там он начал свою педагогическую деятельность. Почти параллельно с этим назначением, в 1775 году Volta выпустила свое первое электрическое изобретение; это был электрофор, артефакт, через который можно было производить статическую энергию.

В дополнение к генерации статической энергии большое преимущество этого изобретения состояло в том, что оно имело длительный характер; то есть вам нужно было только зарядить его, чтобы он мог передавать энергию разным объектам.

Всего два года спустя Вольта обнаружил еще одно важное открытие, в данном случае в области химии: Алессандро Вольта смог определить и изолировать газообразный метан. Вольта продолжил свою преподавательскую деятельность, а с 1779 года он начал работать профессором физики в Университете Павии..

Выводы о текущей и животной ткани

С 1794 года Вольта интересовался производством электрического тока через металлы без использования тканей животных, что было популярным понятием в то время..

Луиджи Гальвани, еще один известный ученый и друг Вольты, провел несколько экспериментов в этой области за несколько лет до этого, в 1780 году. Согласно экспериментам, проведенным Гальвани, было возможно генерировать электрический ток, когда два металла с различными характеристиками контактировали с мышцей. лягушки.

В этом случае Вольта повторил эти эксперименты и получил аналогичные ответы, но не был полностью убежден в результате.

Затем, с помощью различных экспериментов, проведенных в 1794 году, Вольта смог подтвердить, что ткани животных не были необходимы для генерации электрического тока. Это означало революционное утверждение для времени.

С этого момента они начали поиски Вольты, чтобы проверить свою гипотезу и получить одобрение научного сообщества. Вольта провел несколько экспериментов, и, наконец, в 1800 году появилась первая электрическая батарея..

Аккумулятор, созданный Volta, состоял из 30 металлических колес, отделенных друг от друга влажными тканями. Наконец, Вольта обнародовал свое изобретение перед Королевским лондонским обществом, которое после различных проверок отдает должное Вольте, которая изобрела первую электрическую батарею..

подтверждени

Конечно, это изобретение было очень влиятельным в то время, так как оно оказалось инструментом, который изменил многие процессы, создав несомненные лучшие.

Власти того времени признали это важное открытие, поэтому Алессандро Вольта был вызван в различные академические учреждения, чтобы рассказать о своем изобретении и последствиях, которые он имел.

Одной из личностей, которая особенно интересовалась изобретением Вольты, был Наполеон Бонапарт. В 1801 году этот стратег пригласил Вольта в Париж, чтобы отправиться в Институт Франции, чтобы объяснить особенности этой электрической батареи..

Масштабы открытия заинтересовали Бонапарта таким образом, что Бонапарт стал очень вовлеченным в переговоры, данные Вольтой, и рекомендовал ему получить самые большие почести, которых он считал этим ученым заслужить..

Научная проверка и назначения

После этого именно Национальный институт наук проверил функциональность изобретения Вольта и признал, что это действительно замечательное изобретение, поэтому он был номинирован на получение золотой медали за научные заслуги — высшее отличие в область науки в то время.

Со своей стороны Бонапарт продолжал демонстрировать восхищение Алессандро Вольта, вплоть до того, что он был назван Рыцарем Почетного легиона и назначил ему ежегодную пенсию.

Вольта также получил другие назначения от других личностей: он носил титул Рыцаря Королевского итальянского ордена Железной Короны и был графом Италии, через год после того, как исполнял обязанности итальянского сенатора..

Признание последовало, и в 1815 году, через 15 лет после создания первой электрической батареи, университет Падуи — один из самых важных в Италии — назначил его директором своего философского факультета..

Читайте также:  1 электрическая цепь постоянного тока определения основные элементы цепи

кончина

В общем, Алессандро Вольта был охарактеризован как человек спокойного, центрированного, остроумного и верующего характера. После обнаружения электрической батареи, его последующие исследования касались проводимости и интенсивности.

В последние годы своей жизни Вольта жил на ферме, расположенной в непосредственной близости от Комо, его родного города; его поселение было в Камнаго. Он умер 5 марта 1827 года, когда ему было 82 года.

Основные вклады

Электрическая батарея или аккумуляторная батарея

В марте 1800 года Вольта внес свой самый большой вклад, изобрел электрический аккумулятор. Это изобрело революцию в концепции источников энергии навсегда, сделав впервые доступным портативный источник постоянного тока.

Электрическая батарея позволяла генерировать ток из колонки дисков разных металлов с вкраплениями картона, смоченного в солевом растворе.

Этот вклад Вольты привел к разработке приложений, таких как электролиз воды или производство электрической дуги между двумя углеродными полюсами. Кроме того, это изобретение позволило продемонстрировать связь между магнетизмом и электричеством..

электрохимия

Алессандро Вольта считается одним из отцов электрохимии как дисциплины. Вольта разделяет этот титул с Луиджи Гальвани, который сделал важные разработки в области электричества для животных.

Основной вклад Вольты в эту дисциплину был сделан с помощью экспериментов с лягушками, которые он провел для оценки электрических явлений, описанных Гальвани..

Различные интерпретации, данные Вольтой и Гальвани к этим явлениям, позволили истинному развитию электрохимии.

Некоторые авторы считают Вольту истинным основателем электрохимии из-за экспериментальной природы, которая дала эту отрасль науки.

Контактные законы электрификации

Вольта поднял знаменитые законы контактной электрификации, теорию, которую он разработал, чтобы объяснить источники электрических зарядов. Впоследствии теория Вольта о контактном электричестве оказалась неполной и ошибочной в нескольких аспектах..

Несмотря на ошибки, теория Вольта длилась много лет и послужила основой для развития экспериментального изучения электричества и для важных теоретических дискуссий на эту тему..

изобретение из аппаратные средства

Среди менее известного вклада Вольты в мир науки большое количество оборудования, некоторые из которых используются до сих пор..

Вольтовое изобретение, такое как электрический конденсатор, который используется для накопления энергии. Он также изобрел конденсаторный электроскоп, аппарат, который сочетает в себе функции электроскопа и конденсатора..

Кроме того, он усовершенствовал электрофор, команду, изобретенную Йоханом Вилке и которая служит генератором статического электричества..

Открытия и экспериментальные процессы

Алессандро Вольта сделал важный экспериментальный вклад в свое время. Среди них он, как известно, открыл органическую природу биогаза.

С другой стороны, Вольта также провел важные эксперименты в области атмосферного электричества, такие как воспламенение газов электрическими искрами в закрытых контейнерах..

Вклад Вольты в научный мир продолжался до 1803 года. После этого года и до даты своей смерти в 1827 году он не вносил новых вкладов..

Источник

Алессандро Вольта — изобретатель первого источника постоянного тока

Алессандро Вольта (1745-1827) – итальянский учёный-физик, один из авторов учения об электричестве, известный физиолог и химик. Открытое им «контактное электричество» создало глубокую предпосылку для изучения природы тока и поиска направлений его практического использования.

Алессандро Вольта - биография, научный достижения, фото

Алессандро Вольта (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Gerolamo Umberto Volta)

Детство и юность

Алессандро Вольта появился на свет 18 февраля 1745 года в итальянском городишке Комо, расположенном рядом с Миланом. Его родители Филиппо и Маддалена были представителями среднего класса, поэтому могли создать ребенку хорошие условия жизни. В раннем детстве воспитанием мальчика занималась кормилица, уделявшая мало внимания развитию ребенка. Будущий ученый начал разговаривать только в четыре года, с трудом произнося звуки. Тогда все свидетельствовало об определенной умственной отсталости ребенка, произнесшего первым слово «Нет».

Только к семи годам мальчик приобрел полноценную речь, но вскоре потерял отца. На воспитание Алессандро взял родной дядя, который дал возможность получить племяннику хорошее образование в школе ордена иезуитов. Он с усердием изучал историю, латынь, математику, жадно впитывая все знания. Практически сразу выявилась страсть Вольты к физическим явлениям. Ради этого он устроил переписку с известным в то время автором и демонстратором физических опытов аббатом Жаном-Антуаном Нолле.

В 1758 году земляне в очередной раз наблюдали приближение к планете кометы Галлея. Пытливый ум Вольта сразу проявил огромный интерес к этому явлению, и юноша принялся изучать научное наследие Исаака Ньютона. Также он интересовался работами Бенджамина Франклина и по мотивам одной из них соорудил в своем городе громоотвод, оглашавший окрестности звоном колокольчиков во время грозы.

После окончания учебы Алессандро остался преподавать физику в гимназии Комо. Однако роль скромного учителя не соответствовала уровню таланта Вольты и через несколько лет он становится профессором физики одного из старейших университетов в Павии (город на севере Италии в регионе Ломбардия). После переезда сюда Вольта много путешествовал по Европе, побывав со своими лекциями во многих столицах. В этой должности ученый проработает 36 лет, а в 1815 году он возглавил философский факультет университета в Падуе.

Первые открытия

Ещё в годы учительства Вольта всецело предавался науке и активно занимался изучением атмосферного электричества, проводя серию опытов по электромагнетизму и электрофизиологии. Первым заметным изобретением итальянца стал конденсаторный электроскоп, оснащенный расходящимися соломинками. Такой прибор был гораздо чувствительнее своих предшественников с подвешенными на нитке шариками.

Электроскоп Вольты

В 1775 году Алессандро изобрел электрофор (электрическую индукционную машину), способную вырабатывать разряды статического электричества. В основе работы прибора лежало явление электризации с помощью индукции. Он состоит из двух металлических дисков, один из которых покрыт смолой. В процессе его натирания происходит заряд отрицательным электричеством. При поднесении к нему другого диска последний заряжается, однако если отвести несвязанный ток в землю предмет получит положительный заряд. С помощью многократного повторения этого цикла можно существенно увеличивать заряд. Автор утверждал, что его прибор не теряет эффективности даже через трое суток после зарядки.

Электрофор Вольты

Во время одной из лодочных прогулок по озеру, Вольта сумел убедиться, что находящийся на дне газ хорошо горит. Это позволило ему сконструировать газовую горелку и выдвинуть предположение о возможности строительства линии проводной сигнальной электропередачи. В 1776 году ученому удалось создать электро-газовый пистолет («пистолет Вольта»), действие которого основано на взрыве метана от электрической искры.

Вольтов столб

К своему самому известному открытию ученый пришел занимаясь изучением опытов своего соотечественника Луиджи Гальвани, которому удалось обнаружить эффект сокращения мышечных волокон препарированной лягушки в процессе взаимодействия ее вскрытого нерва с двумя разнородными металлическими пластинками. Автор открытия объяснил явление существованием «животного» электричества, однако Вольта предложил другую интерпретацию. По его мнению, подопытная лягушка выступала своеобразным электрометром, а источником тока был контакт разнородных металлов. Сокращение мышц было вызвано вторичным эффектом от действия электролита – жидкости, находящейся в тканях лягушки.

Чтобы доказать правильность выводов Вольта провел эксперимент на самом себе. Для этого он приложил к кончику языка оловянную пластинку и параллельно к щеке серебряную монету. Предметы были соединены небольшой проволочкой. В результате ученый почувствовал языком кисловатый привкус. В дальнейшем он усложнил свой опыт. На этот раз Алессандро положил себе на глаз кончик оловянного листочка, а во рту разместил серебряную монету. Предметы соприкасались друг с другом с помощью металлических острий. Всякий раз при контакте он чувствовал глазом свечение, подобное эффекту молнии.

В 1799 году Александро Вольта окончательно пришел к выводу, что «животного электричества» не существует, а лягушка реагировала на электрический ток возникающий при контакте разнородных металлов.

Этот вывод Алессандро использовал при разработке собственной теории «контактного электричества». Сначала он доказал, что при взаимодействии двух металлических пластин одна приобретает большее напряжение. В ходе дальнейшей серии экспериментов Вольта убедился, что для получения серьезного электричества одного контакта разнородных металлов мало. Оказывается, для появления тока необходима замкнутая цепь, элементами которой выступают проводники двух классов – металлы (первый) и жидкости (второй).

В 1800 году ученый сконструировал Вольтов столб – простейший вариант источника постоянного тока. В его основе лежали 20 пар металлических кружочков, выполненные из двух видов материала, которые были разделены бумажными или тканевыми прослойками, смоченными щелочным раствором или соленой водой. Присутствие жидких проводников автор объяснял наличием особого эффекта, согласно которому в ходе взаимодействия двух различных металлов появляется некая «электродвижущая» сила. Под ее воздействием электричество противоположных знаков сосредотачивается на разных металлах. Однако Вольта не смог понять, что ток возникает как результат химических процессов между жидкостями и металлами, поэтому представил иное объяснение.

Если сложить вертикальный ряд пар различных металлов (например, цинка и серебра без прокладок), то заряженная током одного знака цинковая пластина будет взаимодействовать с двумя серебряными, которые заряжены электричеством противоположного знака. В результате вектор их совместного действия будет обнуляться. Для обеспечения суммирования их действий необходимо создать контакт цинковой пластины только с одной серебряной, что можно достичь с помощью проводников второго класса. Они эффективно дифференцируют пары металлов и не создают помех для движения тока.

Вольтов Столб (фото)

Вольтов Столб — гальванический элемент (химический источник постоянного тока). По сути дела — это первая в мире аккумуляторная батарея

О своем открытии в 1800 году Вольта сообщил Лондонскому королевскому обществу. С этого времени источники постоянного тока, изобретенные Вольтой, стали известны всему физическому сообществу.

Несмотря на определенную научную ограниченность выводов Алессандро вплотную приблизился к созданию гальванического элемента, который связан с трансформацией химической энергии в электрическую. В дальнейшем ученые многократно проводили эксперименты с вольтовым столбом, которые привели к открытию химических, световых, тепловых, магнитных действий электричества. Одним из наиболее заметных вариантов конструкции вольтова столба можно признать гальваническую батарею В. Петрова.

В качестве эксперимента, можно создать Волтов столб своими руками из подручных средств.

Вольтов столб своими руками

Вольтов столб своими руками. Между медными монетами находится кусочки салфетки смоченные уксусом (электролитом) и кусочки алюминиевой фольги

Другие изобретения

Иногда Вольту считают создателем прототипа современной свечи зажигания, без которой невозможно представить автомобиль. Он сумел изготовить простую конструкцию, состоящую из металлического стержня, который находился внутри глиняного изолятора. Также он создал собственную электрическую батарею, названную им «короной сосудов». Она состоит из последовательно соединенных медных и цинковых пластин, которые находятся внутри сосудов с кислотой. Тогда это был солидный источник тока, которого сегодня хватило бы на приведение в действие маломощного электрического звонка.

Вольта создал специальный прибор, предназначенный для изучения свойств горящих газов, который получил название эвдиометр. Он представлял собой сосуд, наполненный водой, который в перевернутом виде опускается в специальную чашу с жидкостью. После долгой паузы в 1817 году Вольту публикует теорию града и периодичности гроз.

Семейная жизнь

Супругой итальянского ученого стала графиня Тереза Перегрини, родившая ему троих сыновей.В 1819 году, находящийся в годах ученый, покидает общественную жизнь и удаляется к себе в имение. Алессандро Вольта скончался 5 марта 1827 года в собственном имении Камнаго и был захоронен на его территории. Впоследствии оно получило новое название Камнаго-Вольта.

После смерти судьба сыграла с ученым злую шутку. Во время выставки, посвященной вековому юбилею создания «Вольтова столба» случился большой пожар, практически полностью уничтоживший его личные вещи и приборы, а причиной возгорания была названа неисправность электрических проводов.

Интересные факты

  • Находясь в библиотеке Академии, Наполеон Бонапарт прочитал на лавровом венке надпись: «Великому Вольтеру» и удалил из нее две последние буквы, оставив вариант «Великому Вольте».
  • Наполеон был хорошо расположен к великому итальянцу и однажды уподобил, изобретенный им «Вольтов столб» самой жизни. Французский император назвал прибор позвоночником, почки положительным полюсом, а желудок отрицательным. Впоследствии по приказу Бонапарта в честь Вольты выпустят медаль, наделят его титулом графа и в 1812 году назначат президентом коллегии выборщиков.
Читайте также:  История электрической войны переменный ток против постоянного

Вольта демонстрирует Наполеону свои изобретения - Вольтов столб и гелиевую пушку

Вольта демонстрирует Наполеону свои изобретения — Вольтов столб и гелиевую пушку

  • По инициативе Вольты в науке были утверждены понятия электродвижущая сила, ёмкость, цепь и разность напряжений. Его собственное имя носит единица измерения электрического напряжения (с 1881 года).
  • В 1794 году Алессандро организовал опыт под мрачным названием «Квартет мертвых». В нем участвовали четверо человек с мокрыми руками. Один из них правой рукой соприкасался с цинковой пластинкой, а левой прикасался к языку второго. Он, в свою очередь, касался глаза третьего, державшего препарированную лягушку за лапки. Последний прикасался к туловищу лягушки правой рукой, а в левой держал серебряную пластинку, которая соприкасалась с цинковой. В ходе последнего касания первый человек резко вздрагивал, второй ощущал во рту кислый вкус, третий чувствовал свечение, четвертый переживал неприятные симптомы, а мертвая лягушка будто оживала, трепеща своим телом. Это зрелище потрясало до глубины души всех очевидцев.
  • Именем Вольта названа научная награда за заслуги ученых в области электричества.
  • Вольта скончался в один день и час с известным французским математиком Пьером-Симоном Лапласом.
  • Портрет учёного был изображен на итальянской денежной купюре.

Портрет Алессандро Вольты на купюре в 10000 лир

Портрет Алессандро Вольты на купюре в 10000 лир. Купюра вышла в обращение в 1984 году

  • В итальянском городе Комо есть музей Алессандро Вальта — его открыли в 1927 году к столетию со дня смерти ученого.

Музей Алессандро Вольта в городе Комо (Италия)

Музей Алессандро Вольта в городе Комо (Италия)

Источник



Алессандро Вольта изобретения, открытия и научные достижения

Научные доклады

Алессандро Вольта изобретения, открытия и научные достижения ученого существенно повлияли на развитие физики.

Алессандро Вольта изобретения, открытия и научные достижения

Алессандро Вольта изобрёл ряд привычных нам электрических приборов: конденсатор, электрофор, электрометр, электроскоп. Также ученый создал водородную лампу, эвдиометр, газовый пистолет (в котором горючий газ взрывался от электрической искры)

В 30 лет он уже знаменит, он изобрел электрофор – прибор для опытов со статическим электричеством

Изобретатель назвал его «постоянный носитель электричества». Вольта указывал, что его прибор «продолжает работать даже спустя три дня после зарядки».

Электрофор Вольта одновременно прост и оригинален. Он состоит из двух металлических дисков. Один, допустим нижний, покрыт слоем смолы. При натирании этого слоя кожаной перчаткой или мехом, смола электризуется положительно, и диск заряжается отрицательно. Повторяя все действия многократно, можно столь же многократно увеличивать заряд верхнего диска! Это и было главным полезным свойством электрофора.

Электрофор Вольты послужил основой для сооружения целого класса индукционных, так называемых электрофорных машин. В электрофорной машине, как и в электрофоре, используется электризация индукцией, в то время как в применявшихся до Вольты электростатических машинах электричество получалось путём трения и в заметно меньших количествах.

Вольте принадлежит введение новых понятий «электроёмкость», «электрическая цепь», «электродвижущая сила», «разность потенциалов». Было и эпохальное открытие Вольтой контактного электричества. Оно как бы подвело итог всем достигнутым ранее результатам. В 1800 году Вольта описал прежде неизвестный источник тока – свой знаменитый «вольтов столб», открывший новую эпоху в истории физики.

Создание вольтова столба было революционным событием в науке об электричестве, оно подготовило фундамент для зарождения современной электротехники и оказало огромное влияние на всю историю человеческой цивилизации. Созданием вольтова столба завершилась эпоха электростатики и было положено начало эпохи электротехники.

В 1801 г. Вольта по просьбе императора повторил свои опыты со столбом во французском институте, за что удостоился от Наполеона особых почестей и наград: 2000 экю на путевые издержки, а так же графского титула и звания сенатора Италии. В то же время Наполеоном была основана премия в 60000 франков за выдающиеся физические открытия в области электричества и магнетизма.

Вольта прожил долгую и счастливую жизнь. К сожалению, почти все его личные вещи, приборы, а также 11 громадных папок рукописей сгорели во время пожара.

Память о Вольте увековечена в 1881 г. на Международном Электротехническом конгрессе в Париже, где одной из важнейших электрических единиц – единице напряжения присвоили наименование 1 вольт.

Источник

Электричество и батарея Вольта

Электрическая батарея Вольта стала первым источником постоянного электрического тока. Этому изобретению предшествовали два века догадок и опытов, открытий и сомнений. Масштаб изобретения Вольта, появившегося в Век паровых машин, оценили уже через 30 лет, и тогда электричество, этот новый вид энергии, совершило переворот в технике и открыло следующий этап развития цивилизации — Век электричества.

Путь на ощупь

Люди с древности сталкивались с электрическими явлениями, но не могли их правильно объяснить. Греческий философ VII в. до н. э. Фалес, заметив, что потёртый о шерсть янтарь притягивает лёгкие предметы, объяснил это свойством самого янтаря, не ведая, что и другие вещества могут обладать такими «способностями».

Наблюдение Фалеса, так и не получив внятного толкования, было забыто и воскресло только в 1600 г. в опытах английского физика Уильяма Гильберта. Гильберт обнаружил, что одни тела, подобно янтарю, после натирания притягивают лёгкие предметы, а другие — нет. Гильберт назвал эту притягивающую силу «электричеством» (от лат. electricus — «янтарный») и впервые твёрдо заявил о существовании в природе некого неведомого явления, требующего изучения.

Уильям Гильберт

Электрофор Герике

В 1650 г. внимание публики к электричеству привлёк немецкий физик Отто фон Герике, тот самый, кто потом проделал опыт с магдебургскими полушариями. Герике придумал электрофор (электростатическую машину), наглядно показавшую существование электричества и открывшую новые возможности для его изучения. Герике изготовил шар из серы и вставил в него железную ось. Вращаясь вокруг неподвижной оси, шар от трения о железо наэлектризовывался и начинал притягивать лёгкие предметы, например пёрышко. Пёрышко следовало за шаром при его перемещении и само начинало притягивать к себе пылинки или притягиваться к крупным предметам, например к протянутой руке. Так Герике доказал, что электрическое состояние может передаваться от предмета к предмету. Прилипнув к шару, пёрышко потом резко отталкивалось от него. Так было открыто явление электрического отталкивания.

Отто фон Герике

Электрофор Герике

Накопление знаний

В 1729 г. английский физик С. Грей, проводя опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружил, что вещества проводят электричество по-разному. Хорошо проводящие электричество вещества позднее были названы проводниками, а не проводящие электричества — диэлектриками (изоляторами). Французский физик Ш. Дюфе в 1733 г. сделал другое открытие: натерев смолу (янтарь) шерстью, а стекло шёлком, он обнаружил, что пары — стекло и смола, стекло и шёлк, смола и шерсть, шёлк и шерсть — притягиваются друг к другу, а стекло и шерсть, шёлк и смола — отталкиваются. Из этого Дюфе заключил, что есть два вида электричества«стеклянное» и «смоляное», причём и то, и другое передаётся — заряжает разные проводники.

Предметы, заряженные «стеклянным» и «смоляным» электричеством, взаимно притягиваются, но отталкивают от себя одноимённо заряженные материалы. Американский учёный Б. Франклин в 1740 г. вместо «стеклянного» и «смоляного» электричества ввёл понятия, соответственно, положительного («+») и отрицательного («-») зарядов. При трении один из наэлектризовывающихся материалов всегда получает заряд «+», а другой «-».

Что такое электричество?

До конца XIXв. и учёные, и простые люди, уже пользуясь электричеством, мало знали о его природе. Лишь с открытием электрона, материального носителя электричества, картина стала проясняться. Сейчас мы знаем, что электричество, или электрический ток — это направленный поток заряженных частиц, которыми чаще всего бывают отрицательно («-») заряженные электроны. Электроны вращаются вокруг положительно («+») заряженного ядра атома, удерживаясь этим ядром на своих орбитах и составляя его оболочку. Но некоторые электроны отрываются от своих атомов и свободно и хаотично движутся между ними. При некоторых условиях, например при подключении тела к источнику электрической энергии, свободные электроны в теле начинают двигаться в одном направлении — возникает электрический ток, и вокруг тела образуется своё электрическое поле. Направление тока от «+» к «-» противоположно направлению движения электронов. Когда электрическая «подпитка» извне прекращается, электроны в теле возвращаются к хаотичному движению.

Строение атома

Банка для электричества

Электрофор Герике, ставший настольным прибором физиков, производил электричество, но не конденсировал (не накапливал) заряд, и для многих опытов электричества не хватало. Конденсатор (накопитель) электричества в 1745 г. создал голландский физик Питер Мушенбрук из г. Лейдена. Банку из стекла (диэлектрика), служившего изолятором, он наполнил проводником — водой, и другим проводником — металлическим стержнем, соединил воду с серным шаром электрофора. Электроны от шара по стержню поступали в воду, откуда не могли уйти, не пропускаемые стеклом-изолятором. Так в банке накапливался заряд. Проверяя, зарядилась ли банка, Мушенбрук потрогал её стержень, когда банка стояла на столе. Не получив электрического удара, он счёл, что опыт не удался. Но его ученик Кюнеус, держа банку в руках, коснулся стержня и получил сильнейший удар. Так состоялось открытие — Мушенбрук изобрёл кондесатор, лейденскую банку, долгие годы служившую главным источником электричества для науки.

Заряд лейденской банки был довольно велик. В одном опыте электрический удар лейденской банки разом почувствовали 180 державшихся за руки гвардейцев, первый из которых держал банку, а последний касался её стержня. Считается, что после этого опыта систему из соединённых проводников стали называть электрической цепью.

Противоположные заряды притягиваются, а одноимённые заряды отталкиваются

Ошибка, ставшая открытием

В 1786 г. итальянский медик Луиджи Гальвани, препарируя лягушку, закреплённую на столе медными крючками, дотронувшись до неё стальным скальпелем, заметил, что у мёртвой лягушки сократились мышцы лапок. Гальвани решил, что так проявляется «животное электричество». Вывод Гальвани опроверг его соотечественник Алессандро Вольта, доказав, что лапка лягушки показала наличие электричества, полученного от контакта двух разнородных металлов, меди и стали, с жидкостями тела лягушки. Вольта погрузил соединённые проволокой медную и цинковую пластинки в кислоту. Цинк стал растворяться в кислоте, на меди образовались пузырьки, а по проволоке пошёл электрический ток, который Вольта обнаружил, приложив к ней электроскоп — прибор, показывающий наличие электричества.

Алессандро Вольта

Столб силы

Поняв, что электричество можно производить химическим путём, Вольта собрал гальванический элемент: медный и цинковый кружочки и суконный кружок с кислотной пропиткой меж ними. Нанизав на проволоку несколько таких элементов, Вольта сделал прибор — батарею (столб), вырабатывающий электричество. Соединяя концы проволоки, в электрическую цепь и в батарею запускали электрический ток. Чем длиннее была батарея, тем больше была сила тока. Батарея Вольта — прототип всех современных батареек.

Вольтов столб. 1800 г.

Развитие идеи

Открытие Вольты немедленно дало результаты — в 1800 г. английские физики В. Никольсон и А. Карлайл с помощью катода и анода осуществили электролиз воды, разложив её молекулы на атомы кислорода и водорода. Так стали получать кислород и водород для нужд науки, медицины и техники. В 1802 г. русский физик В. Петров сделал мощнейшую батарею из 2100 гальванических элементов. Её напряжение более чем в 100 раз превышало напряжение электрической сети в наших домах. При сближении концов проволоки своей батареи Петров создал разряд такой силы, что он «пробил» воздух — диэлектрик, не проводящий электричество. В месте «пробоя» воздух ионизировался, перейдя в состояние плазмы, способной проводить ток. Плазменная дуга светилась и нагревалась до очень высокой температуры. Так была открыта электрическая дуга.

В русской армии таким дуговым разрядом стали запаливать порох и взрывчатку. Электрический запал был первым практическим применением работы электричества.

Источник