正文 第4章 動物電的發現(1 / 1)

18世紀末,電學研究從靜電領域發展到電流領域,這是一個了不起的飛躍,這個飛躍發端於動物電的研究。意大利學者伽伐尼和伏打在這方麵起了先鋒作用。

伽伐尼是一位解剖學教授,他是在解剖青蛙時偶然發現電效應的。1780年9月的一天,他和學生一起做解剖實驗,一個學生用手術刀輕輕觸到了青蛙的小腿神經,這隻青蛙立即抽搐了起來。當時,另一學生正在附近練習使用摩擦起電機。伽伐尼注意到青蛙抽搐時,正好是起電機發出電火花的那一瞬間,他沒有放過這一機會,立即研究起來。他早就知道,動物有某些特殊行為與電有關。例如從古代人們就發現有兩種會放電的魚,叫電鰻和電鮪。萊頓瓶發明後,人們開始考慮電鰻的電效應可能與萊頓瓶類似。1772年,英國的華爾士發現電鰻的放電是在背脊和胸腹的兩點之間,解剖的結果是在魚體內有一長圓柱體,電就是從那裏發出來的。伽伐尼敏銳地感到這是研究動物電的一個極好案例。他想會不會在青蛙體內也有類似的組織?這個現象和手術刀有什麼關係?為什麼正好在這時起電機也放電呢?

為了掌握其中的規律,伽伐尼安排了一係列實驗,選擇不同時間,采用不同材料,改變地點和條件,重複進行青蛙試驗。起先隻用萬尖觸青蛙神經,然後隻讓起電機打電火花,但都不能使蛙腿抽搐。

接著,伽伐尼把青蛙用銅鉤子掛在花園的鐵欄杆上,結果發現在閃電來臨時,青蛙也會抽搐,似乎是大氣的電進入了青蛙體內。他沒有認識到這是兩種金屬聯結的作用,隻注意電是如何發自青蛙體內。

後來,伽伐尼又把青蛙放在鐵桌上,用銅鉤子碰青蛙腿,隻要銅鉤子另一端觸及桌麵,即使沒有任何其他帶電體在場,青蛙都會抽搐。顯然,他已觸及到了現象的要害,可是,由於動物電的觀念太深,他堅持用動物電解釋所有現象,以致沒有完全解開蛙腿之謎。

在1780年伽伐尼的著作發表以後,歐洲各國對動物電(也叫伽伐尼電)形成了研究熱潮,很多人投入到這項實驗研究中。其中有一位意大利的自然哲學教授伏打,他細心重複了伽伐尼的實驗,發現伽伐尼的神經電流說有問題。他拿來一隻活青蛙,用兩種不同金屬構成的弧叉跨接在青蛙身上,一端觸青蛙的腿,二端觸青蛙的脊背,青蛙就可以抽搐;用萊頓瓶經青蛙的身體放電,青蛙也發生抽搐,說明兩種不同金屬構成的弧叉和萊頓瓶的作用是一樣的。換句話說,這些現象是外部電流作用的結果。

於是,在伏打的外部電理論(金屬接觸說)和伽伐尼的內部電理論(神經電流說)之間展開了長期的爭論。為了闡明自己的觀點,伏打繼續進行了大量的實驗。他比較了各種金屬,按金屬相互間的接解電動勢把各種金屬排列成表,其中有一部分是:鋅—鉛—錫—鐵—銅—銀—金—石墨。隻要將表中任意兩種金屬接觸,排在前麵的金屬必帶正電,排在後麵的必帶負電。這樣,伏打一舉就解釋了伽伐尼和其他人做過的各種動物電實驗。

1800年,伏打進一步把鋅片和銅片夾在用鹽水濕浸的紙片中,重複地疊成一堆,形成了很強的電源。這就是著名的伏打電堆。把鋅片和銅片放在鹽水或稀酸杯中,也可以形成電源,叫做伏打電池。伏打為了尊重伽伐尼的工作,在自己的著作中總是稱之為伽伐尼電池。所以,以他們兩人名字命名的電池,實際上是一回事。

伏打電堆的發明,提供了產生恒定電流的電源,使人們有可能從各方麵研究電流的效應。也可以說由於伽伐尼和伏打的工作,電學進人了一個新的發展時期——研究電流和電磁學的新時期。這個新時期最主要的新發現有三:一是歐姆定律,再就是電流的磁效應和電磁感應。下麵就來講講電流磁效應的發現。