蛙的帮助:伽伐尼和伏打以及“人类发明的最神奇的仪器”
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专题12 电路电流电压电阻一、单选题1.如图所示金属球使小芳带电,则小芳()A.得到电子B. 失去电子C. 得到原子核 D. 相互排斥的头发带上同种电荷2.图是常用的5号电池的示意图,其型号的另一种表示方法为“14500”,前两位数是直径,后三位数是高度。
这型号电池高度为( )A. 14mmB. 145mmC. 500mmD. 50.0mm3.家庭常用的电吹风既能吹冷风又能吹热风。
下列电路中最符合电吹风工作要求的是( )A. B.C. D.4.如图所示的电路中,小灯泡L1、L2规格相同,闭合开关S后,发现L1不亮,L2发光。
此电路的故障可能是( )A. 灯L1短路B. 灯 L2短路C. 灯L1断路D. 开关S接触不良5.小明家所在的小区安装了自动售水机。
售水机既可以通过刷卡闭合“感应开关”,接通供水电机取水,也可以通过投币闭合“投币开关”,接通供水电机取水;光线较暗时“光控开关”自动闭合,接通灯泡提供照明。
以下简化电路符合要求的是()A. B.C. D.6.如图所示的电路中,电流表A1的示数为0.5A,A2的示数为0.3A,电阻R2的阻值为10Ω.下列说法正确的是( )A. 通过电阻R1的电流为0.5AB. 电源电压为5VC.电阻R1的阻值为15ΩD.若断开开关S2,电流表A1示数变大7.用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球(如图所示),发现验电器的两个金属箔片张开。
以下说法正确的是()A. 毛皮和橡胶棒摩擦的过程中创造了电子B. 毛皮和橡胶棒摩擦的过程中橡胶棒得到电子C.验电器的金属箔片张开是因为带了异种电荷D.橡胶棒接触验电器的金属球时,电子向橡胶棒转移8.下列说法中,正确的是A.摩擦起电就是创造了电荷 B. 正电荷定向移动的方向被规定为电流的方向C. 人体、大地、塑料都是导体D. 导体的电阻跟它两端的电压成正比9..分析如图所示实验现象得出的结论中,合理的是A. 甲:烧杯内壁有水珠生成,说明甲烷中含有碳元素和氢元素B. 乙:摩擦后的塑料梳子能吸引碎纸屑,说明纸屑与梳子带同种电荷C. 丙:试管中无明显现象,说明CO2与NaOH溶液没有发生化学反应D. 丁:弹簧测力计读数相同,说明使用定滑轮不省力但可以改变力的方向10.下列实物连接与电路图相符合的是(水果电池的铜片为正极、锌片为负极)( )A. B. C.D.11.如图是常用的带有多插孔的插排。
伏打电堆1800年3月20日,意大利教授伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆,也就是电池组,开创了电学发展的新时代。
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,刀尖上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。
后来他又用各种不同的物体来做这个实验,但用诸如玻璃、橡胶、松香、石头和干木头代替金属,都不出现这个现象。
进一步的实验使伽伐尼认为蛙的神经中有电源,很可能是从神经优越性到肌肉的特殊电流质引起的“动物电”。
伽伐尼的实验使许多科学家感到惊奇。
伏打在1792-1796年重复伽伐尼的实验时发现,只要有两种不同金属互相接触,中间隔以湿的硬纸、皮革或其他海绵状的东西,不管有没有蛙腿,都有电流产生,从而否定了动物电的观点。
伏打认识到蛙腿收缩只是放电过程的一种表现,两种不同金属的接触才是电流现象的真正原因。
根据各种金属接触的实验结果,伏打列出了锌-铅-锡-铁-铜银-金的次序,这就是著名的伏打序列。
其中两种金属相接触时,位于序列前面的都带正电、后面的带负电。
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。
2018年浙江省杭州市中考科学试卷一、选择题(本大题共 60 分,每小题 3 分。
每小题只有一个选项符合题意)1.南京理工大学胡炳成团队用新方法制得了 NaN 5 ·3H 2O 该化合物中含有N 5 -等微粒,已知 N为 7 号元素,则下列有关说法正确的是( )A.N 5 -是一种单质B.1 个N 5 -带一个单位的正电荷C.1 个N 5 -共含有 35 个质子D.1 个N 5 -中共含有 35 个电子2.一种用软锰矿(主要成分是 MnO 2)制备 KMnO 4 的工艺中主要涉及下列反应:① 2M n O 2 +O 2 +4KOH2K 2 M n O 4+2H 2O ② 2K 2 M n O 4 +2H 2O 2KMnO 4 +2KOH +H 2 下列有关说法正确的是( )A . K 2MnO 4 中锰元素显+7 价B. KMnO 4 属于盐类物质 C .反应②属于复分解反应 D.该制法中 K 2MnO 4 是主要原料3.我国法律规定严禁种植能提取毒品的植物。
下列属于此类植物的是( )A . 大麻 B.天麻 C.蓖麻 D.亚麻4.下列广告语中,有明显科学性错误的是( )A.本化肥含磷元素,可以促进幼苗的生长发育B.本洗衣粉含能高效分解油污的蛋白酶,洗涤效果佳C.本酸奶含乳酸菌,适量饮用有益于人体健康D.本药品含抗生素,可以治疗细菌性感冒5.一个成年人正常的步行速度大约是( )A. 1.2 米/秒B.24 米/秒C.36 千米/秒D.48 分米/秒6.在无菌条件下将铁皮石斛植株的组织放在含有全面营养成分的培养基上培养,培育出许多与原来的铁皮石斛基本相同的新个体。
上述培育技术()A.属转基因技术,能大幅度改良后代的性状 通电B.优点是后代能保持亲本的优良性状,且繁殖速度快C.与克隆技术相比,二者产生后代的生殖方式完全不同D.属组织培养技术,能使后代获得比亲本更优良的性状7.接种疫苗可以预防疾病的主要原因是疫苗可以促使人体()A.T 淋巴细胞增殖和分化,从而产生大量特定抗体消灭病原体B.接受大量抗体或淋巴因子,立即获得针对特定传染病的免疫力C.在健康状况下获得对特定传染病的免疫力,从而保护易感人群D.产生针对特定传染病的抗原,从而引发特异性免疫反应8.小金用普通光学显微镜观察下列细胞,其中描述正确的一项是()A.在洋葱鳞片叶表皮细胞中观察到叶绿体B.观察到人口腔上皮细胞的形状有圆形、多边形、圆柱状等C.在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中观察到淡紫色的淀粉分子D.在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中观察到细胞壁9.2018 年,嫦娥四号探测器将实现人类首次在月球背向地球的一面着陆探测。
2018年中考科学(物理部分)试题1. 一个成年人正常的步行速度大约是()A. 1.2 米/秒B. 24 米/秒C. 36 千米/秒D. 48 分米/秒【答案】A【解析】因为人步行时1秒钟大约能走1m,所以人步行的速度大约是1m/s,故四个选项中A最接近。
故选:A.2. 大游轮向东匀速直线行驶,小金面朝游轮前进方向,在游轮上的A 位置竖直向上起跳,落下时的位置在(不计空气阻力)()A. .A 位置的东侧B. .A 位置的西侧C. .A 位置D. .以上三种情况都有可能【答案】C【解析】游轮匀速直线运动时,人游轮上竖直向上跳起时,由于惯性仍然保持与游轮相同的运动速度和运动方向,所以会落回原处。
故选C。
点睛:惯性是物体固有的属性,一切物体在任何情况下都有惯性.3. 如图,粗糙程度相同的水平地面上,重30 牛的物块在AB 段受F=10 牛的水平拉力作用,向右做匀速直线运动,到B 点时撤去水平拉力,物块仍继续运动,到C 处静止。
下列说法正确的是()A. 在AB 段物块受到水平向右的摩擦力,大小为10 牛B. 在AB 段物块受到水平向左的摩擦力,大小为20 牛C. 在BC 段物块受到水平向左的摩擦力,大小为10 牛D. 在C 点物块受到水平向右的摩擦力,大小为30 牛【答案】C【解析】在AB 段物块向右做匀速直线运动,受力平衡,摩擦力等于拉力,方向向左,在BC 段,由于压力和接触面的粗糙程度相同,故摩擦力不变,仍为10N, 到C 处静止,在C 点物块不受摩擦力,故选C. 4. 如图为掷出的实心球的运动轨迹,实心球离开手后在空中飞行过程中最高点所受到的力()A. 只有重力B. 重力和空气阻力C. 重力和手的推力D. 重力、空气阻力和手的推力【答案】B【解析】实心球离开手之前,受到重力和手的支持力的作用,实心球离开人手后在空中飞行过程中只受到重力作用和空气阻力。
故选B.5. 跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小金的质量为50 千克,每次跳起高度约为6 厘米(人整体上升,如图所示),一分钟跳100 次,下列说法正确的是()A. 向上起跳过程中小金的动能持续增大B. 在整个跳绳过程中小金的机械能守恒C. 小金跳一次克服重力做功约3 焦D. 小金在这一分钟内跳绳的功率约为50 瓦【答案】D【解析】A. 向上起跳过程中小金的动能转化为重力势能,动能不断较小,故A错误;B. 在整个跳绳过程中小金的机械能转化为内能,机械能不守恒,故B错误;C. 小金跳一次克服重力做功约W=Gh=mgh=50 kg10N/kg0.06m=30J,故C错误;D. 小金在这一分钟内跳绳的功率约为P==50W,故D 正确。
电池技术的进化论始于青蛙解剖
一,由来
1780年的一天,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,而只用一种金属器械去触动青蛙,却并无此种反就。
伽伐尼认为,出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为“生物电”。
伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文,公布于学术界。
伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣,他们竞相重复枷伐尼的实验,企图找到一种产生电流的方法,意大利物理学家伏特在多次实验后认为:伽伐尼的“生物电”之说并不正确,青蛙的肌肉之所以能产生电流,大概是肌肉中某种液体在起作用。
为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。
结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。
1799年,伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。
于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。
用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。
伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。
这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。
它成为早期电学实验,电报机的电力来源。
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。
历史上改变世界的50项大发明历史上改变世界的50项大发明从远古以来,人类的许多发明不断改变着世界。
下面是50项作用最大的发明。
1.算盘公元190年(中国古代的一项重要发明),在算盘发明后的几百年的时间里,它都是计算速度最快的工具,现在技术熟练者用它计算仍然比用电子计算器快。
2.阿司匹林1899年阿司匹林医治的小病也许比其他任何药都多。
希波克拉底第一个意识到这种物质的治疗作用,德国化学家霍夫曼完善了这种药。
3.带刺铁丝1873年它的发明最初是为了限制牛的出入。
4.条形码1973年条形码是费城一名学生作为一种可视莫尔斯电码发明的。
现在条形码出现在我们买的几乎所有东西上。
5.电池1800年在18世纪80年代,意大利物理学家伽伐尼发现,用两块金属触及死青蛙的腿,蛙腿会抽动。
他的朋友伏打受此启发发明了伏打电池。
6.自行车1861年自行车在19世纪20年代只是作为绅士们的玩物设计的。
7.胸罩1913年纽约社交界名人玛丽·雅各布是现代胸罩的发明者,她用胸罩代替难看的紧身胸衣。
8.纽扣1235年古希腊人用原始的纽扣和套环固定束腰外衣。
9.相机1826年最早的一种相机是英国博学家陶尔博特发明的,但是尼埃普斯1826年制作出最早的永久性相片。
10.指南针1190年中国和欧洲的水手在12世纪各自独立发现了磁铁。
到1190年,意大利航海者利用磁铁使水罗盘中的指针磁化。
11.避孕套1640年埃及人在3000年以前就用避孕套了,16世纪意大利妇科学家法洛皮奥最早宣传用它们来防止疾病传染。
12.冰箱1834年珀金斯第一个描述了装有挥发性化学物质的管子怎样可以冷却食品。
13.火炮19世纪向现代火炮迈出的最大一步是史密斯和韦森制造的金属外壳的炮弹,1857年第一次发射。
14.内燃机1859年1859年,比利时发明家艾蒂安·勒努瓦将一台蒸汽机改造成内燃机。
15.激光器1960年物理学家西奥多·梅曼1960年造出了第一台激光器。
一、青蛙与原电池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内的青蛙腿,死蛙腿突然颤抖了几下,因而认为有微电流流过,他主张这是生物本身内在的自发电流。
伽伐尼的研究成果立即受到了欧洲学术界的普遍赞扬,大家推崇说这是科技史上一件有意义的大发现。
意大利物理学家伏打开始时相信伽伐尼的见解是正确的,但经过反复试验、研究后,终于证明“起电”与动物无关,蛙腿只是一种非常灵敏的“验电器”,而两种不同的金属才是“起电”的关键。
他把几十块银片和锌片交替重叠,每对金属之间插入浸渍过盐水的纸片或布条,组成了“电推”即世界上第一个原电池。
1800年,伏打将自己发明的“电推”公诸于世。
几个月后,伏打带着他的仪器来到了巴黎,正当他准备演讲时,突然一位全副武装的法国军官走上台来,在伏打耳边轻声说:“请等一下开讲,有人要接见你。
”伏打一看这架势,忐忑不安地跟着军官来到了后台休息室,推门进去,只见一个小个子的将军向他立正敬礼。
伏打定神一看,原来是威名赫赫的拿破仑皇帝。
只听拿破仑大声宣布:“你为科学事业做出了伟大的业绩,我宣布授予你侯爵封号,任命你为意大利王国的上议员。
”拿破仑是识人才的,伏打的发明具有重大而深远的意义。
戴维就用这种电源发现了许多种元素,法拉第用它发现了电解定律,早期的电弧灯、电动机、电报等新技术都是用它作为能源的,它对近代科学技术的发展有着巨大的促进作用。
二、生病的自由女神耸立于美国纽约港外的一个海岛上有15层楼高的自由女神,历来被认为是美利坚合众国的象征。
然而,经过近百年的风风雨雨,它和人一样,已经生病了。
她究竟患了何种疾病呢?最近,美、法两国组织了一个调查小组,对她进行全面体验。
结果,大吃一惊,因为他们发现自由女神近百年来一直受着一种疾病的折磨,那就是:电化学腐蚀。
自由女神的外壳材料是铜,而支撑整个雕像的内支架却是铁的,在它们之间仅有一层浸透油的毛毡隔开。
年岁久了,设计者预先没想到的事发生了:首先是那一层毛毡失去了隔离作用,而大西洋潮湿的夹带着盐分的空气有意向自由女神不断地进行攻击,无数的原电池便在自由女神的身上形成,这种原电池以铁为负极,铜为正极,夹带盐分的湿空气正好在两极之间起着电解质溶液的作用,结果加速了铁的腐蚀。
2019年精选科学九年级上册第3章能量的转化与守恒第8节能量的转化与守恒浙教版习题精选【含答案解析】第二十八篇第1题【单选题】当电路通电时,有一个提供电能的装置和一个消耗电能的装置在工作( )A、提供电能的装置叫用电器B、消耗电能的装置叫电源C、在整个电路中能量转化不守恒D、在整个电路中能量转化有方向性【答案】:【解析】:第2题【单选题】能量的转化是自然界普遍的现象.下列关于能量转化的分析不正确的是( )A、B、C、D、【答案】:【解析】:第3题【单选题】下列关于能量的转化和守恒的说法,正确的是( )A、因为能量是守恒的,所以不存在能源危机B、人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生C、任何制造永动机的设想,无论它看上去多么巧妙,都是一种徒劳D、轻绳一端固定在天花板上,另一端连接一重物在竖直面内来回摆动许多次后总会停下来,说明这个过程中的能量不守恒【答案】:【解析】:第4题【单选题】下列说法中正确的是( )A、原子核在常温下就能发生轻核聚变B、太阳的能量来自大量的氘核的裂变C、能量在转化的过程中总量保持不变,并且存在方向性D、煤、石油、天然气都属于可再生性能源【答案】:【解析】:第5题【单选题】下列应用属于太阳能转化为电能的是( )A、太阳能热水器B、太阳能路灯C、太阳灶D、植物的光合作用【答案】:【解析】:第6题【单选题】“永动机”至今没有创造成功,其原因是( )A、科学技术还不够先进B、机器不能对外输出能量C、违背了能量守恒定律D、机器只能转移能量,不能转化能量【答案】:【解析】:第7题【单选题】下列电器中,利用电流热效应来工作的是( )A、电冰箱B、洗衣机C、电视机D、电饭锅【答案】:【解析】:第8题【单选题】能量的形式多种多样且可以相互转化,下列事例中,属于内能转化为机械能的是( )A、运动员奔跑B、电风扇工作C、氢弹爆炸D、内燃机做功冲程【答案】:【解析】:第9题【填空题】用吸管吸饮料利用了______的作用.食物也是一种“燃料”,不断地在人体内释放化学能,化学能转化为______能,使人的体温保持在37℃左右.【答案】:【解析】:第10题【解答题】科学史上有这样一段关于意大利科学家伽伐尼和伏打的佳话,“一条蛙腿”引发了电生理学的起源和电池的发明。
发明时代发明伽伐尼电地1780 年11 月的一天,意大利生物学家伽伐尼教授正在厨房里做菜,今天他准备做的菜是烩蛙腿——这是一道传统的波洛尼亚名菜。
教授是位解剖专家,操起手术刀来游刃有余,把一只只青蛙整治得十分妥贴。
他的妻子柳契卡站在旁边看得津津有味。
看着,看着,柳契卡也一时兴起,拿起一把小刀,用刀尖去拨弄一条蛙腿。
刀尖触及到蛙腿外露的神经时,死蛙突然颤抖了几下。
“啊呀,青蛙又活了。
”伽伐尼赶紧走过来,他注意到离桌子不远的地方,自己的助手正在调试一架起电机。
“会不会是起电机打火而产生的感应?”想到这里,伽伐尼产生兴趣了。
他立即调试起电机,使它连续打火,但却看不出死蛙有什么反应。
这时教授想起了富兰克林的话,大气中的电和莱顿瓶中的电具有相同的性质。
于是他用铜钩把蛙腿挂在花园里的铁栅上,每当雷雨天气时,果然可以看到蛙腿会颤动。
不过这种奇怪的颤动有时在大晴天里也可以看到,这又是为什么呢?伽伐尼百思而不得其解。
6 年后,一艘英国船从南美把几条电鳗带到伦敦。
电鳗是生长在南美的一种特殊的热带河鱼。
当地土著人都知道在捕捉电鳗的时候会遭到它狠狠的一击,捕鱼人因此会身体灼痛、发热、发胀、发麻。
于是土著人就利用电鳗的这种攻击来治疗风湿痛。
这次由轮船带来的电鳗被放养在伦敦的水族馆里,引起了市民们的极大兴趣。
有人去摸鱼的头部,尝到了攻击的滋味,这种滋味与莱顿瓶放电时给人的电击是一样的。
后来,有位科学家让电鳗给莱顿瓶充了电,从此大家都相信了电鳗的攻击是一种动物放电现象。
消息传到意大利,伽伐尼顿觉眼前闪过一道亮光。
6 年前的往事又历历在目。
青蛙颤动的原因并不是起电机放电,也不是大气放电,而是在于青蛙体内本身就储藏着电。
是啊!世界上有着各种各样的电:有摩擦产生的玻璃电和树脂电;有富兰克林发现的空中的电;还有我发现的动物身上的电,也就是动物电。
想到这里,伽伐尼兴奋地高声背诵起德国哲学大师谢林的名言:“啊,电是宇宙的活动,宇宙的灵魂!”为了证实自己的想法,1786 年9 月20 日伽伐尼在一间密闭的房间里作了这样的实验:他用铜钩勾住蛙腿,平放在玻璃板上,再用一根细长的弯铁杆,一端去接触铜钩,另一端去碰蛙腿。
蛙的帮助:伽伐尼和伏打以及“人类发明的最神奇的仪器”掌握了静电学的现象学,了解了平方反比律,依据牛顿超距作用概念的启发,就可以对静电现象给出完全的数学描述。
在拿破仑时代或稍后,伟大的数学物理学家,例如法国的拉普拉斯(1749~1827)和泊松(1781~1840),英国的格林(1793~1841),德国的高斯(1777~1855),把静电理论发展成了今天使用的形式。
拉格朗日(1736~1813)为万有引力引进了“引力势”的基本概念(1772)。
拉普拉斯发现了真空内的势方程(1782),泊松把拉普拉斯方程推广到有电荷存在的情况(1813)。
微分算子“△”或拉普拉斯算子,成了数学物理学的主要支柱之一。
格林和高斯发现了牛顿势的基本性质,包含在以他们两人命名的著名公式内。
磁学继承了电学的好运,只是没有发现自由磁荷,总是只存在正磁和负磁等量的磁偶极子。
否则把静电学的数学推广到静磁学,就不会有什么困难了。
因此,大部分电学达到了成熟阶段,甚至可以认为已达到了完善阶段,但这时一些重大的实验发现打开了田的前景,揭示了人们所了解的甚至少于冰山上众所周知的一个尖顶。
新的前景来自一个完全未料到的自曹——博洛尼亚的职业解剖学家和生物学家伽伐尼(1737~1798)的工作。
伽伐尼是一位著名的教授,一直在他的故乡敏托解出学和产科学。
电学家们发现放电的生理效应和电现象与生物现象之间的实际的或假想的联系已有许多年了,但这工作中的许多结果是不正确的,有些甚至是骗人的,因此整个说来,这一课起还没有引起人们很多重视。
另一方面,伽伐尼却是非常令人尊敬的人物,他在1791年用拉丁文发表了题为《论肌肉运动中的电力》的文章,文章中所报道的内容立即引起了科学界的注目和认真研究。
伽伐尼在几年前就开始了实验工作,下面是他在1791年发表的论文中的几句话:“我用通常方法解剖好了一只蛙,因为有其他事情,我把它放在离一个电机不远的桌子上。
当我的助手用解剖刀接触蛙的股神经时,蛙腿的全部肌肉发生强烈的收缩。
在场的另一个人指出。
他认为这是电机放出火花引起的情况……。
”伽伐尼对这一现象感到迷惑不解,他立即“以惊人的敏捷动作着手研究所发生的情况,以揭开隐藏在这种现象后面的奥秘”。
他用备种不同方式做实验,发现了大气电对蛙的作用,并发现如果把金属箔贴在蛙的肌肉上,以蛙作为瓶子,做成一种莱顿瓶。
收缩就更厉害。
他用金属弧接触蛙的神经和腿,也得到明显的效应,如果金属弧是由两种不同金属组成的,这种效应强烈得多。
伽伐尼希望利用这些实验找出血气的性质,人们寻找这种性质已有很长时间了。
于是伽伐尼捕捉到了一条比他所想象的大得多的鱼,他揭开了科学的两个伟大篇章——电生理学和电流研究。
他自然不能解决这个问题,许多年来也没有其他人能够做到这点。
伽伐尼卷入了一场科学争论,主要是与伏打争论,伏打清楚地看出了问题的一部分,而另一部分则至今还不完全清楚。
伽伐尼卒于1798年,他一直相信动物电和普通电不同。
现在我们第一次遇到了伏打,电压单位“伏特”(简称“伏”)就是以他的名字命名的。
他于1745年出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。
他的父亲和一位高贵的妇女结婚之前。
一直是耶稣会的一位新教徒。
已有十一年之久,这位妇女也是一位宗教信仰很深的人。
伏打的父亲有三位担任圣职的兄弟,有九个儿女,其中五个加入教会。
伏打非常崇拜他那担任副主教的兄弟和他最好的朋友、大教堂牧师加托厄。
但伏打接受耶稣会教育后,宁愿过一种世俗生活,虽然他用目的宗教社会整个说来还是快乐的,热爱生活的,而且是相当开明的。
伏打和一位歌女同居了多年,但在大约五十岁时却和另一女人结了婚。
他的妻子被描述为一位普通的家庭妇女,高贵、富有和聪慧。
伏打所受的教育主要是拉丁文、语言学和文学。
他有时写作法文和意大利文的十四行诗以及拉丁文颂诗。
他对科学的爱好似乎是自发产生的。
十九岁时他写作了一首关于化学发现的六韵步的拉丁文小诗。
他居住的科莫周围地区自为月出与瑞士的交通也非常便捷。
奥地利政府当时肯定是自由主义的,这个地区的富豪们都过着一种悠闲舒适的生活。
”伏打在青年时期就开始了电学实验,他读了他能够找到的许多书,对这工作深感兴趣。
他的好友伽伐尼带给他一些仪器,并在家里让出了一间房子来支持他的研究。
伏打十六岁时开始给一些著名电学家写信,其中有巴黎的诺莱和都灵的贝卡里亚(1716~1781)。
贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学家,他劝告伏打少提出理论,多做实验。
事实上,伏打年青时期的理论思想不如他的实验重要。
随着岁月的流逝,伏打对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。
不久他开始应用他的理论制造各种有独创性的仪器。
用现代的话来说,要点在于他对电量、电势或张力(如他自己所命名的)、电容以及关系式Q=CV都有了明确的了解。
伏打制造的仪器的一个杰出例子是起电盘。
一块导电板放在一个由摩擦起电的充电树脂“饼”上端,然后用一个绝缘柄与金属板接触,使它接地,再把它举起来,于是金属板就被充电到高电势,可以用来使莱顿瓶充电。
这种操作可以不断地重复。
这一发明是非常精巧的,以后发展成为一系列静电起电机。
伏打强烈地感到,他必须定量地测定电量,于是他设计了一种静电计,这就是各种绝对静电计的鼻祖,它能够以可重复的方式测量电势差。
他还为他的静电计建立了一种刻度,根据他的描述,我们可以确定他的单位是今天的13,360伏。
由于起电盘的发明,使伏打担任了科莫一些学校的物理教授(1776)。
他的名声开始扩展到意大利以外,苏黎世物理学会选举他为会员。
伏打的兴趣并不只限于电学。
他通过观察马焦雷湖附近沼泽地冒出的气泡,发现了沼气。
他把对化学和电学的兴趣结合起来,制成了一种称为气体燃化计的仪器。
可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。
他在三十二岁时去瑞士游历,见到了伏尔泰和一些瑞士物理学家。
回来后他被任命为帕维亚大学物理学教授,这是伦巴第地区最著名的大学。
他担任这个教授职务一直到退休,正是在那里,他作出了他的划时代的发现。
伏打于1792年去国外作另一次长途游历,这次并不限于邻近的瑞士,而是到了德国、荷兰、法国和英国。
他访问了一些最著名的同行,例如拉普拉斯和拉瓦锡(1743~1794),有时还和他们共同做实验。
他当时还被选为法国科学院的通讯院士,不久又被选为伦敦皇家学会的外国会员。
伏打在四十五岁生日后不久,读到了伽伐尼1791年的文章,这促使他去作出最大的发明和发现。
他开始还有些犹豫,但不久他就开始了实验工作。
用伏打的话说,他实验的内容“超出了当时已知的一切电学知识,因而它们看来是惊人的”。
起初他同意伽伐尼用蛙做莱顿瓶的观点,但几个月后,他开始怀疑蛙主要是一种探测器,而电源则在动物之外。
他还注意到。
如果两种相互接触的不同金属放在舌上,就会引起一种特殊的感觉,有时是酸性的,有时是碱性的。
他假定,并且也能用令我们惊叹的静电测量证明,两种不同金属例如铜和锌接触时会得到不同的电势。
他测量了这种电势差,得到的结果与我们现在所知的它们之间的接触电势差没有多大差别。
至少当连接肌肉和神经的金属电弧是双金属的时,我们只要假定蛙是一种非常灵敏的静电计,伽伐尼实验就得到了解释。
当然,伽伐尼回答说。
甚至当金属电弧是单金属的时,他也能够观察到肌肉的收缩。
这是一种严峻的反对意见,伏打对此指出了金属的不纯和其他原因来为自己辩解。
伏打对这个问题进行了深入的研究,使他发明了代打电堆,这是历史上的神奇发明之一。
伏打发现导电体可以分为两大类。
这是历史上的神奇发明之一。
伏打发现导电体可以分为两大类。
第一类是金属,它们接触时会产生电势差;第二类是液体(在现代语言中称为电解质),它们与没在里面的金属之间没有很大的电势差。
而且第二类导体互相接触时也不会产生明显的电势差。
第一类导体可以依次排列起来,使其中每一种相对于它后面的一种是正的,例如、锌对铜是正的。
在一个金属链中,第一种金属和最后一种金属之间的电势差是一样的,仿佛其中不存在任何中间接触,而第一种金属和最后一种金属直接接触似的。
伏打最后得到了一种思想,他把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个接触点上产生的电势差可以相加。
他把这种装置称为“电堆”,日为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层而构成的。
他在一封写给皇家学会会长班克斯(1743~1820)的著名信件(用法文写的)中介绍了他的发明,用的标题是《论不同导电物质接触产生的电》。
电堆能产生连续的电流,它的强度的数量级比从静电起电机能得到的电流大,因此开始了一场真正的科学革命。
阿拉戈(1786~1853)在1831年写的一篇文章中谈到了对它的一些赞美:“……这种由不同金属中间用一些液体隔开而构成的电堆,就它所产生的奇异效果而言,乃是人类发明的最神奇的仪器。
”他进而描述了当时所知道的一切情况,我们必须记住,在1831年,电流还没有什么重要的实际应用。
伏打最伟大的成就是在他达致格当直龄(五十五岁)时得到的,它立即引起所有物理学家的欢呼。
1801年他去巴黎,在法国科学院表演了他的实验。
当时拿破仑也在场,他立即下诏授予伏打一枚特制金质奖章和一份养老金。
于是伏打成为拿破仑的被保护人,正如二十年前,他曾经是奥地利皇帝约瑟夫二世的被保护人一样。
1804年他要求辞去帕维亚大学教授而退休时,拿破仑拒绝了他的要求,赐予他更多的名誉和金钱,并授予他伯爵称号。
拿破仑倒台后,伏打使自己与归国奥地利人和睦相处,没有发生多少麻烦。
因此他安然地度过了那个激烈变化的历史时期。
无论是谁当权。
他都受到了尊敬,同时他似乎对政治毫不关心,只专心于他的研究。
伏打在完成了电堆工作后,实际上就从舞台上消失了。
对他的发现的利用完全落在其他人身上。
他可能是年纪太大了,无法再与年青的新生力量竞争,也可能在心理上受到了他以前的巨大成就的阻碍。
他没有脱离过学校,他的工作方式可能太个人化了,他的著作和教学中缺乏正规的数学,可能限制了他表达自己思想的能力。
伏打最后八年是在他的坎纳戈别墅和科莫附近度过的,他完全过着一种隐居的生活。
1827年3月5日去世,终年八十二岁。
这个时期电学研究的第二个重大进展,是“伽伐尼电流”的发现。
1780年,意大利博洛尼亚大学的解剖学和生理学教授伽伐尼(1737~1798),通过一个偶然的事件,导致他发现了“伽伐尼电流”。
9月20日,伽伐尼和他的两个助手做青蛙解剖实验,伽伐尼解剖了一只青蛙,随手将它放在解剖桌上,在它不远处有一架起电机。
当一名助手使起电机产生火花放电时,另一名助手偶然地将手中的解剖刀尖触到了一只蛙腿的神经上,顿时青蛙的四条腿猛烈地发生痉挛现象,随后伽伐尼重复了这一实验,观察到同样的现象。
他认为这可能是放电引起了蛙腿的收缩,于是他用闪电来代替起电机进行实验。
他架起一根与地绝缘的长铁丝。
铁丝上用钢钩挂一条青蛙腿,腿上用另一根铁丝与井水相通。