1.2 静电和“动”电

1786年，意大利解剖学家易吉·伽伐尼（Luigi Galvani）在一次偶然的机会中发现，解剖后的青蛙大腿在同时接触到两种不同金属时会抽搐。这就是最原始的伽伐尼“电池”，青蛙是电解质，也是电流指示器。但伽伐尼误认为青蛙肌肉内含有“动物电”，是动物本身所具有的，当两种不同金属与之接触，就把这种“动物电”激发出来了，不明白这只是由于电流经过而引起的抽搐。1791年，伽伐尼用拉丁文发表了题为《论肌肉运动中的电力》的文章，如图1-6所示。

这引起了意大利科学家亚历山德罗·伏特（Alessandro Volta）的兴趣，他做了同样的实验，现象是重复出来了，但伏特提出了自己的理论：蛙腿抽动的电能，不是来自青蛙，而是来自与蛙腿接触的金属，蛙腿发生抽搐只是起到验电器作用。1793年伏特发表一篇论文，总结了自己的实验。后来，伏特通过进一步的实验研究，终于发现两片不同金属不用动物体也可以有电产生，并据此发明了电池。1800年伏特给英国皇家学会会长约瑟夫·班克斯（Joseph Banks）写信报告了他的发明，如图1-7所示，后来这封信发表在《哲学学报》上，题目是《关于不同种类电解质接触而激发的电力》。

伏打电池的发明使人们第一次获得了可以人为控制的持续电流，为今后电流现象的研究提供了物质基础，也为电流效应的应用打开了前景，并很快成为进行电磁学和电化学研究的有力工具。对电磁学的影响大家可能都比较熟悉，对电化学的研究可以多介绍下，1800年英国化学家威廉·尼科尔森（William Nicholson）和解剖学家卡里斯尔（Carlisle）采用伏打电池电解水获得成功，使人们认识到可以将电用于化学研究。1807年，英国化学家戴维（Humphry Davy）用了2000片锌板和铜板以及无数加仑的酸液建造了世界上最大的电池，从此开始变身“电解狂魔”，在短短两年间就“电”出了钠、钾、钡、锶、镁、硼等8种新元素，成为世界上发现化学元素最多的科学家，也奠定了他在英国顶级科学家的地位。“电解狂魔”在发现新化学元素的同时，还发明了人类第一个电灯，当他将两个电解用的碳棒电极接触的时候发现产生电火花，电极缓慢离开后，电火花逐步变大形成一个稳定刺眼的灯光，这就是最早的碳极电弧灯。只是当时缺乏充足的直流电源，一直到1842年，法国首次在街道、工厂、灯塔等场合试用电弧灯，直到19世纪晚期电弧灯才被白炽灯替代。当然，化学家戴维对电学也是有重大贡献的，那就是1813年他任命法拉第为他的助手，使这个贫穷的订书工逐渐成为著名的科学家。虽然戴维在晚年，曾因嫉妒法拉第的成就而压制过他，但是不能不承认正是戴维对他的培养，为法拉第以后完成科学伟业创造了必要的条件。所以戴维发现并培养了法拉第这样一个杰出人才，这本身就是对科学事业的一个重大贡献。顺便说一下，为了纪念伽伐尼，伏特以伽伐尼的名字发明了“Galvanism”这一术语，以描述化学活动产生的直流电。为了纪念伏特在物理学方面的伟大贡献，即用他的姓氏作为电动势、电位差及电压的单位名称“伏特”，简称“伏”（V）。