Зародження гальванізму. Винахід вольтового стовпа
Наприкінці XVIII в. електростатика була в основному побудована. Був відкритий кількісний закон електричних взаємодій, побудовано математичні теорії, накопичений великий експериментальний матеріал, і, здавалося, ніщо не віщувало того революційного відкриття, яке призвело до колосальних наслідків для всього людства.
У ці роки пробуджується інтерес вчених до тварини електрики. Ще з давніх часів людям було знайоме дію електричного ската. Хоча його ще не називали електричним і вважали його удари механічними, вважалося корисним для здоров’я купати дітей в морській воді, де водилися скати. Але коли з’явилися перші достовірні відомості про електрику, вчені побачили в ударах ската електричну природу. Після відкриття лейденськоїбанки вчені, згадавши про дії ската, стали застосовувати дію електричних розрядів для лікування деяких хвороб. Стали відомі кілька випадків лікування паралічу, але іноді лікування електрикою виявлялося безрезультатним і навіть трагічним. Лікар і фізик Марат, майбутній знаменитий “друг народу”, з успіхом застосовував фізичні методи лікування і розробив цікаву методику експериментального дослідження природи вогню, світла, електрики. Були й інші спроби приписати фізичну трактування фізіологічним і психологічним явищам.
З 1771 італійський професор анатомії Луїджі Гальвані (1737-1798) почав дослідження дії електричного струму на тварин. В результаті Гальвані виявив скорочення м’язів жаби при електричному розряді. Особливо ефектний був наступний досвід Гальвані: якщо тримати висить жабу пальцями за одну лапку так, щоб мідний гачок, що проходить через спинний мозок, стосувався б якої-небудь срібною платівки, і інша лапка могла вільно стосуватися тієї ж пластинки, то як тільки ця лапка стосується пластинки, м’язи починають скорочуватися і лапка встає і піднімається, потім знову падає, стосується пластинки і знову піднімається і знову, як маятник. Гальвані припустив, що м’язи є своєрідною батареєю лейденських банок, безперервно возбуждаемой дією мозку, яке передається по нервах. Захоплений ідеєю тваринного електрики, він не звернув уваги на той факт, що вся система являла замкнуту ланцюг, в якій в контакті знаходилися два різнорідних металу.
Відкриття Гальвані викликало сенсацію. Багато вчених прагнули повторити досвід Гальвані. Така технологія науки: перш ніж починати нові дослідження, намагаються відтворити результати, отримані раніше іншими вченими. Це дозволяє перевірити не тільки ці результати, а й власне експериментальне майстерність. Серед гарячих шанувальників теорії тваринного електрики був Вольта. Повторивши досвід Гальвані, Вольта повністю приймає його точку зору, але дуже скоро відходить від цієї теорії, висуваючи на перший план фізичні моменти ефекту. Насамперед, він встановлює, що препарована жаба являє собою дуже чутливий “тваринний електрометрії”.
Філософ Зульцер в 1752 р випадково виявив, що дотик до кінчика язика двох різнорідних металів викликає кисле смакове відчуття. Він описав це явище, оскільки відчував науковий інтерес до вивчення фізичних подразників, а першим таким подразником була електрика. Вольта встановлює полярність ефекту. Повторивши досвід Зульцера, він виявляє зміна смаку з кислого на лужний при зміні обкладок місцями. Вольта робить висновок, що роздратування нервів є результатом проходить струму, що виникає в замкнутому ланцюзі при контакті двох різнорідних металів, і ефект тим сильніше, чим далі відстоять метали в ряду, який він склав. Цей знаменитий ряд Вольта і відкритий ним закон напруг складають ядро всього ефекту. Далі Вольта чітко сформулював умови отримання постійного струму: наявність замкнутого ланцюга з різних провідників, причому, принаймні, один повинен бути провідником другого класу (тобто неметаллическим). Надалі Вольта усунув тварини препарати і розробив методику вимірювання контактної різниці потенціалів своїм конденсаторним електрометром (1795, 1798 рр.).
У 1762 р Вільке, виробляючи електричні досліди зі скляною пластинкою, забезпеченою знімними обкладками, зробив цікаве відкриття. Коли він розряджав пластинку з обкладинками, заряджену зразок лейденської банки, і потім знімав обидві обкладки або навіть одну, то кожна знову опинялася наелектризованої і притому зі знаком, протилежним тому, який вона мала, будучи на склі. Видаливши з обкладок це електрику і знову наклавши їх на скло, він зауважував, що обидві вони знову наелектризовувати. Цей процес можна було повторювати протягом багатьох днів без підзарядки пластин. Беккария пояснив це явище в 1769 р дуже дивною теорією постійного самовідновлення електрики, згідно з якою провідник і ізолятор при зіткненні виділяли з себе електрику, а при роз’єднанні знову його забирали.
Вольта заперечував проти такого пояснення і спробував вивести ці явища з теорії електричних сфер дії. Разом з тим йому прийшла думка скористатися цими скляними пластинами з обкладинками як постійним джерелом електрики, і в результаті з’явився пристрій, який він назвав electroforo perpetuo (постійний електрофор). У своєму електрофор, який потім був названий “вольтів стовп”, Вольта використовував набір мідних і цинкових пластин, перекладених змоченим водою сукном. Він повідомив про це багатьом вченим. Вільке заявив, що думка про збереження електрики не приходила йому в голову. Вольта опублікував повідомлення про спосіб виробляти безперервний електричний струм.
Почалися дослідження. Були відкриті різноманітні властивості гальванічного струму (тобто електричного постійного струму): здатність струму розкладати воду і хімічні сполуки, виробляти теплові дії, викликати скорочення м’язів та інші фізіологічні ефекти, виділяти метали з солей і т. д. За допомогою вольтова стовпа з 17 елементів Карлейль (1768-1840) здійснив розкладання води струмом. Йоганн Ріттер (1776-1810) розклав не тільки воду, але й інші рідини, виділив мідь з розчину мідного купоросу. Найбільш суттєві результати були отримані Гемфрі Деві (1778-1829). Він займався гальванізм і зробив ряд відкриттів. Деві використовував батарею з 2000 елементів, за допомогою якої розплавив струмом залізну дріт, отримавши вольтову дугу і, в порівнянні з цим ефектом, як пише Розенбергер в історії фізики, померкли всі світлові та теплові дії струму. Але ще раніше такі досліди здійснив професор Санкт-Петербурзької Медико-хірургічної академії, згодом академік Василь Володимирович Петров.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)