电磁铁的两极_磁铁的两极相吸_磁铁的两极(3)

二. 伏打和奥斯特的发现

----科学信念的重要性

有人说十九世纪是电学的世纪。这句话是不是过分了呢只要对电学发展史有所了解就会觉得这句话一点也不过分。这个世纪以发现伏打电堆和电流的磁效应开始继而发现了电磁感应和电解定律以及其它一些电磁规律终于在世纪的后半叶建立了完整的电磁场理论而在19世纪行将结束之际又传出发现光电效应、霍耳效应、塞曼效应的消息最后以电子的发现迎接新世纪的到来。由于这些实验事实的发现和物理理论的建立电动机、发电机、电报电话、以及后来的无线电、电视相继问世。回顾这一切其发端就在于1800年伏打电堆的发现和1820年电流磁效应的发现。下面我们就来讲讲这些发现是怎样作出的。

伽伐尼的青蛙实验

首先要介绍18 世纪末电学是怎样从静电领域发展到电流领域的。这是一大飞跃 发端于动物电的研究意大利学者伽伐尼和伏打在这方面起了先锋作用。

伽伐尼是一位解剖学教授1780 年 9 月的一天他在解剖青蛙时偶然发现电效应他和学生一起作解剖实验一个学生用手术刀轻轻触动了青蛙的小腿神经这只青蛙立即抽搐了起来。当时另一学生正在附近练习使用摩擦起电机。他注意到青蛙抽搐时正好是起电机发出火花的那一瞬间。伽伐尼没有放过这一机会立即研究起来。他早就知道动物有某些特殊行为与电有关。从古代人们就发现有一种鱼会放电叫鱼鳗。莱顿瓶发明后人们开始考虑鱼鳗的电效应可能与莱顿瓶类似。1772 年英国的华尔士发现鱼鳗的放电是在背脊和胸腹的两点之间。解剖的结果是在鱼体内有一长圆柱体电就是从那里发出来的。伽伐尼敏锐地感到这是研究动物电的一个极好范例。他想会不会在青蛙体内也有类似组织?这个现象和手术刀有什么关系?为什么正好在这时起电机也放电呢?

伽伐尼为了掌握青蛙抽搐的规律安排了一系列实验如图2.2。起先他只用刀尖触青蛙神经然后只让起电机打电火花都不能使蛙腿抽搐。

接着伽伐尼把青蛙用铜钩子挂在花园的铁栏杆上结果发现在闪电来临时青蛙也会抽搐。

图2.1 伽伐尼正在向友人演示青蛙实验 图2.2伽伐尼的青蛙实验

伽伐尼又把青蛙放在铁桌上用铜钩子碰青蛙腿只要铜钩子另一端触及桌面即使没有任何其它带电体在场蛙腿也会抽搐。显然他已触及现象的本质可是由于动物电的观念先入为主他坚持用动物电说明所有这些现象使他无力作出正确的解释。

伽伐尼在1791年发表了题为《肌肉运动中的电力》文中写道“我们想到用不导电或不大导电的其它物体如由玻璃、橡皮、树脂、石或木等物质制成的但都是干的东西来试。结果都不发生这样的现象既看不到肌肉的紧缩也看不到肌肉的运动。这当然激起了我们的惊奇并使我们以为动物本身就有电。我们认为这种看法是正确的因为我们的假定是在紧缩现象发生时有一种很细的神经流体从神经流到肌肉中去就象莱顿瓶中的电流一样。”

伏打发明化学电池

伽伐尼的著作发表以后欧洲各国对动物电形成了研究热潮很多人投入到这项实验之中。在这些研究者中间有一位意大利的自然哲学教授伏打他细心重复了伽伐尼的实验发现伽伐尼的神经电流说有问题。他拿来一只活青蛙用两种不同金属构成的弧叉跨接在青蛙身上一端触青蛙的腿一端触青蛙的脊背青蛙就可以抽搐用莱顿瓶经青蛙的身体放电青蛙也发生抽搐说明两种不同金属构成的弧叉和莱顿瓶的作用是一样的。换句话说这些现象是外部电流作用的结果。

于是就在伏打的外部电(金属接触说)和伽伐尼的内部电(神经电流说)之间展开了长期的争论。

为了阐明自己的观点伏打继续进行了大量实验。他比较了各种金属按金属相互间的接触电动势把各种金属排列成表其中有一部分是锌—铅—锡—铁—铜—银—金—石墨。只要将表中任意两种金属接触排在前面的金属必带正电排在后面的必带负电。这样伏打一举就全面地解释了伽伐尼和其他人做过的各种动物电实验。