Алессандро Вольта: биография, открытия, изобретения, фото

Алессандро Вольта (1745-1827) – итальянский учёный-физик, один из авторов учения об электричестве, известный физиолог и химик. Открытое им «контактное электричество» создало глубокую предпосылку для изучения природы тока и поиска направлений его практического использования.

Алессандро Вольта (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Gerolamo Umberto Volta)

Содержание статьи

Детство и юность

Алессандро Вольта появился на свет 18 февраля 1745 года в итальянском городишке Комо, расположенном рядом с Миланом. Его родители Филиппо и Маддалена были представителями среднего класса, поэтому могли создать ребенку хорошие условия жизни. В раннем детстве воспитанием мальчика занималась кормилица, уделявшая мало внимания развитию ребенка. Будущий ученый начал разговаривать только в четыре года, с трудом произнося звуки. Тогда все свидетельствовало об определенной умственной отсталости ребенка, произнесшего первым слово «Нет».

Только к семи годам мальчик приобрел полноценную речь, но вскоре потерял отца. На воспитание Алессандро взял родной дядя, который дал возможность получить племяннику хорошее образование в школе ордена иезуитов. Он с усердием изучал историю, латынь, математику, жадно впитывая все знания. Практически сразу выявилась страсть Вольты к физическим явлениям. Ради этого он устроил переписку с известным в то время автором и демонстратором физических опытов аббатом Жаном-Антуаном Нолле.

В 1758 году земляне в очередной раз наблюдали приближение к планете кометы Галлея. Пытливый ум Вольта сразу проявил огромный интерес к этому явлению, и юноша принялся изучать научное наследие Исаака Ньютона. Также он интересовался работами Бенджамина Франклина и по мотивам одной из них соорудил в своем городе громоотвод, оглашавший окрестности звоном колокольчиков во время грозы.

После окончания учебы Алессандро остался преподавать физику в гимназии Комо. Однако роль скромного учителя не соответствовала уровню таланта Вольты и через несколько лет он становится профессором физики одного из старейших университетов в Павии (город на севере Италии в регионе Ломбардия). После переезда сюда Вольта много путешествовал по Европе, побывав со своими лекциями во многих столицах. В этой должности ученый проработает 36 лет, а в 1815 году он возглавил философский факультет университета в Падуе.

Первые открытия

Ещё в годы учительства Вольта всецело предавался науке и активно занимался изучением атмосферного электричества, проводя серию опытов по электромагнетизму и электрофизиологии. Первым заметным изобретением итальянца стал конденсаторный электроскоп, оснащенный расходящимися соломинками. Такой прибор был гораздо чувствительнее своих предшественников с подвешенными на нитке шариками.

Электроскоп Вольты

В 1775 году Алессандро изобрел электрофор (электрическую индукционную машину), способную вырабатывать разряды статического электричества. В основе работы прибора лежало явление электризации с помощью индукции. Он состоит из двух металлических дисков, один из которых покрыт смолой. В процессе его натирания происходит заряд отрицательным электричеством. При поднесении к нему другого диска последний заряжается, однако если отвести несвязанный ток в землю предмет получит положительный заряд. С помощью многократного повторения этого цикла можно существенно увеличивать заряд. Автор утверждал, что его прибор не теряет эффективности даже через трое суток после зарядки.

Электрофор Вольты

Во время одной из лодочных прогулок по озеру, Вольта сумел убедиться, что находящийся на дне газ хорошо горит. Это позволило ему сконструировать газовую горелку и выдвинуть предположение о возможности строительства линии проводной сигнальной электропередачи. В 1776 году ученому удалось создать электро-газовый пистолет («пистолет Вольта»), действие которого основано на взрыве метана от электрической искры.

Вольтов столб

К своему самому известному открытию ученый пришел занимаясь изучением опытов своего соотечественника Луиджи Гальвани, которому удалось обнаружить эффект сокращения мышечных волокон препарированной лягушки в процессе взаимодействия ее вскрытого нерва с двумя разнородными металлическими пластинками. Автор открытия объяснил явление существованием «животного» электричества, однако Вольта предложил другую интерпретацию. По его мнению, подопытная лягушка выступала своеобразным электрометром, а источником тока был контакт разнородных металлов. Сокращение мышц было вызвано вторичным эффектом от действия электролита – жидкости, находящейся в тканях лягушки.

Чтобы доказать правильность выводов Вольта провел эксперимент на самом себе. Для этого он приложил к кончику языка оловянную пластинку и параллельно к щеке серебряную монету. Предметы были соединены небольшой проволочкой. В результате ученый почувствовал языком кисловатый привкус. В дальнейшем он усложнил свой опыт. На этот раз Алессандро положил себе на глаз кончик оловянного листочка, а во рту разместил серебряную монету. Предметы соприкасались друг с другом с помощью металлических острий. Всякий раз при контакте он чувствовал глазом свечение, подобное эффекту молнии.

В 1799 году Александро Вольта окончательно пришел к выводу, что «животного электричества» не существует, а лягушка реагировала на электрический ток возникающий при контакте разнородных металлов.

Этот вывод Алессандро использовал при разработке собственной теории «контактного электричества». Сначала он доказал, что при взаимодействии двух металлических пластин одна приобретает большее напряжение.  В ходе дальнейшей серии экспериментов Вольта убедился, что для получения серьезного электричества одного контакта разнородных металлов мало. Оказывается, для появления тока необходима замкнутая цепь, элементами которой выступают проводники двух классов – металлы (первый) и жидкости (второй).

В 1800 году ученый сконструировал Вольтов столб – простейший вариант источника постоянного тока. В его основе лежали 20 пар металлических кружочков, выполненные из двух видов материала, которые были разделены бумажными или тканевыми прослойками, смоченными щелочным раствором или соленой водой. Присутствие жидких проводников автор объяснял наличием особого эффекта, согласно которому в ходе взаимодействия двух различных металлов появляется некая «электродвижущая» сила. Под ее воздействием электричество противоположных знаков сосредотачивается на разных металлах. Однако Вольта не смог понять, что ток возникает как результат химических процессов между жидкостями и металлами, поэтому представил иное объяснение.

Если сложить вертикальный ряд пар различных металлов (например, цинка и серебра без прокладок), то заряженная током одного знака цинковая пластина будет взаимодействовать с двумя серебряными, которые заряжены электричеством противоположного знака. В результате вектор их совместного действия будет обнуляться. Для обеспечения суммирования их действий необходимо создать контакт цинковой пластины только с одной серебряной, что можно достичь с помощью проводников второго класса. Они эффективно дифференцируют пары металлов и не создают помех для движения тока.

Вольтов Столб — гальванический элемент (химический источник постоянного тока). По сути дела — это первая в мире аккумуляторная батарея

О своем открытии в 1800 году Вольта сообщил Лондонскому королевскому обществу. С этого времени источники постоянного тока, изобретенные Вольтой, стали известны всему физическому сообществу.

Несмотря на определенную научную ограниченность выводов Алессандро вплотную приблизился к созданию гальванического элемента, который связан с трансформацией химической энергии в электрическую. В дальнейшем ученые многократно проводили эксперименты с вольтовым столбом, которые привели к открытию химических, световых, тепловых, магнитных действий электричества. Одним из наиболее заметных вариантов конструкции вольтова столба можно признать гальваническую батарею В. Петрова.

В качестве эксперимента, можно создать Волтов столб своими руками из подручных средств.

Вольтов столб своими руками. Между медными монетами находится кусочки салфетки смоченные уксусом (электролитом) и кусочки алюминиевой фольги

Другие изобретения

Иногда Вольту считают создателем прототипа современной свечи зажигания, без которой невозможно представить автомобиль. Он сумел изготовить простую конструкцию, состоящую из металлического стержня, который находился внутри глиняного изолятора. Также он создал собственную электрическую батарею, названную им «короной сосудов». Она состоит из последовательно соединенных медных и цинковых пластин, которые находятся внутри сосудов с кислотой. Тогда это был солидный источник тока, которого сегодня хватило бы на приведение в действие маломощного электрического звонка.

Вольта создал специальный прибор, предназначенный для изучения свойств горящих газов, который получил название эвдиометр. Он представлял собой сосуд, наполненный водой, который в перевернутом виде опускается в специальную чашу с жидкостью. После долгой паузы в 1817 году Вольту публикует теорию града и периодичности гроз.

Семейная жизнь

Супругой итальянского ученого стала графиня Тереза Перегрини, родившая ему троих сыновей.В 1819 году, находящийся в годах ученый, покидает общественную жизнь и удаляется к себе в имение. Алессандро Вольта скончался 5 марта 1827 года в собственном имении Камнаго и был захоронен на его территории. Впоследствии оно получило новое название Камнаго-Вольта.

После смерти судьба сыграла с ученым злую шутку. Во время выставки, посвященной вековому юбилею создания «Вольтова столба» случился большой пожар, практически полностью уничтоживший его личные вещи и приборы, а причиной возгорания была названа неисправность электрических проводов.

Интересные факты

• Находясь в библиотеке Академии, Наполеон Бонапарт прочитал на лавровом венке надпись: «Великому Вольтеру» и удалил из нее две последние буквы, оставив вариант «Великому Вольте».
• Наполеон был хорошо расположен к великому итальянцу и однажды уподобил, изобретенный им «Вольтов столб» самой жизни. Французский император назвал прибор позвоночником, почки положительным полюсом, а желудок отрицательным. Впоследствии по приказу Бонапарта в честь Вольты выпустят медаль, наделят его титулом графа и в 1812 году назначат президентом коллегии выборщиков.

Вольта демонстрирует Наполеону свои изобретения — Вольтов столб и гелиевую пушку

• По инициативе Вольты в науке были утверждены понятия электродвижущая сила, ёмкость, цепь и разность напряжений. Его собственное имя носит единица измерения электрического напряжения (с 1881 года).
• В 1794 году Алессандро организовал опыт под мрачным названием «Квартет мертвых». В нем участвовали четверо человек с мокрыми руками. Один из них правой рукой соприкасался с цинковой пластинкой, а левой прикасался к языку второго. Он, в свою очередь, касался глаза третьего, державшего препарированную лягушку за лапки. Последний прикасался к туловищу лягушки правой рукой, а в левой держал серебряную пластинку, которая соприкасалась с цинковой. В ходе последнего касания первый человек резко вздрагивал, второй ощущал во рту кислый вкус, третий чувствовал свечение, четвертый переживал неприятные симптомы, а мертвая лягушка будто оживала, трепеща своим телом. Это зрелище потрясало до глубины души всех очевидцев.
• Именем Вольта названа научная награда за заслуги ученых в области электричества.
• Вольта скончался в один день и час с известным французским математиком Пьером-Симоном Лапласом.
• Портрет учёного был изображен на итальянской денежной купюре.

Портрет Алессандро Вольты на купюре в 10000 лир. Купюра вышла в обращение в 1984 году

• В итальянском городе Комо есть музей Алессандро Вальта — его открыли в 1927 году к столетию со дня смерти ученого.

Музей Алессандро Вольта в городе Комо (Италия)

Вольтов столб — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 апреля 2017; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 апреля 2017; проверки требуют 6 правок. Вольтов столб

Во́льтов сто́лб — устройство, применявшееся на заре электротехники для получения электричества.

В 1800 году итальянский учёный Алессандро Вольта опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную — и соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток.

Так был изобретён «элемент Вольта» — первый гальванический элемент. Для удобства Вольта придал ему форму вертикального цилиндра (столба), состоящего из соединённых между собой пластин (дисков) из цинка, меди и сукна, пропитанного кислотой. Вольтов столб высотою в полметра создавал напряжение, чувствительное для человека.

Извещение об открытии Вольта было отправлено 20 марта 1800 года^[1] в письме президенту Лондонского Королевского общества Бэнксу. Письмо было доложено 26 июня того же года^[2] и произвело сенсацию не только в научном мире. Наполеон пригласил Вольта в Париж, лично присутствовал на демонстрации опыта, осыпал наградами и почестями.

Благодаря этим первым батареям постоянного тока были немедленно сделаны два выдающихся открытия:

• Спасский Б. И.. История физики. М., «Высшая школа», 1977.

Вольтов столб

20-12-2016

Вольтов столб это прибор, который был изобретен известным итальянским физиком Алессандро Вольта в 1799 году

Википедия о приборе Вольтов столб

Вот, что пишет народная энциклопедия о Вольтовом столбе.

 

Цитата:
Так был изобретён «элемент Вольта» — первый гальванический элемент. Для удобства Вольта придал ему форму вертикального цилиндра (столба), состоящего из соединённых между собой колец цинка, меди и сукна, пропитанных кислотой. Вольтов столб высотою в полметра развивал напряжение, чувствительное для человека.
Конец цитаты

 

Контактное электричество Вольта
Вольта изучал труды итальянского анатома Л. Гальвани, который ранее обнаружил сокращение мышц лягушки при соприкосновении их с различными металлами. Гальвани назвал это явление «животное электричество». Вольта предположил, что электричество вырабатывает не ткань лягушки, а контакт различных металлов в определенной среде.
Вольта провел такой эксперимент. Он использовал четырех человек. Первый держал в руке мокрую цинковую пластину, второй рукой он касался языка второго человека, второй человек касался другой рукой глаза третьего человека,  третий человек держал в руке разрезанную лягушку, четвертый держал лягушку в одной руке и серебряную пластину в другой. Первый и четвертый человек касались разными пластинами. В момент контакта пластин  второй человек ощущал кислый вкус на языке, третий видел яркий свет в глазу, а тело лягушки начинало сокращаться.
Алессандро Вольта назвал это явление «контактным электричеством». Вольта пришел к выводу, что для появления электричества необходима и жидкость, которая воздействует на металлы. Вольт ввел классификацию проводников. Металлы он отнес к проводникам первого класса, а жидкости — к проводникам второго класса.

Изобретение Вольтова столба
Вольта изготовил один из первых гальванических элементов, состоящий из металлических пластин и жидкости. Вольта использовал несколько цинковых и медных пластин цилиндрической формы и суконные круги, пропитанные кислотным раствором.  Чередуя металлические пластины и и суконные круги, он получил вертикальный гальванический элемент. На концах этой конструкции возникал электрический ток. Это устройство было названо «Вольтовым столбом».

В то время еще не удалось дать химическое объяснение этому процессу. Сам Вольта объяснял появление электричества соприкосновением двух металлов, которое вызывало электродвижущую силу, при этом электричество накапливалось на концах различных пластин.

Вольта понял, что процесс создания электричества возможен только в присутствии жидкости, без жидкости пластины не давали тока. Вольта предположил, что жидкость выполняет роль разделителя между металлами, не давая развиваться встречному потоку частиц.
Так и был изобретен первый гальванический элемент.

Вольта развивал и модернизировал свое изобретение. Электрическая мощность столба напрямую зависела от количества использованных элементов.  Самым лучшим по мощности и устойчивости  «столбом» оказался «прибор из цепи чашек». Чашки были заполнены электролитом (состоящим из соленой воды), и между собой чашки соединялись медными и цинковыми дугами. Фактически, он выполнял последовательное соединение гальванических элементов. На концах такой системы возникал достаточно сильный ток.
Вольта придумал и другие варианты соединения элементов столба или нескольких столбов в одну систему.

До нашего времени сохранились некоторые приборы, построенные по принципу Вольтова столба.

Сам Вольта получил всемирное признание за изобретение, которое изменило мир.

Вольта, Алессандро — Википедия

В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Вольта.

Алесса́ндро Джузеппе Анто́нио Анаста́сио Джеро́ламо Умберто Во́льта (итал. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Gerolamo Umberto Volta; 18 февраля 1745, Комо — 5 марта 1827, там же) — итальянский физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве; граф (1801)^[6].

Алессандро Вольта был четвёртым ребёнком в семье падре Филиппо Вольты и его тайной супруги Маддалены, дочери графа Джузеппе Инзаге. Маленького Сандрино родители сдали на руки кормилице, жившей в деревне Брунате и «забыли» о нём на два с половиной года. Малыш, вольно росший на лоне природы, получился бойким, здоровым, но диковатым: рассказывали, что слово «мама» он произнес только к четырём годам, а нормально заговорил лишь лет в семь. Но был весёлым, добрым и чутким ребёнком. Большая перемена произошла в его жизни в 1752 году, когда, потеряв отца, он оказался в доме дяди Александра, соборного каноника.

За воспитание племянника дядя принялся всерьёз: много латыни, история, арифметика, правила поведения и т. д. Плоды воспитательных усилий сказались незамедлительно и были поразительными. Он восторженно воспринимал знания, становился всё общительнее и остроумнее, его всё больше интересовало искусство, особенно музыка. Ребёнок был очень впечатлителен. Десятилетнего Вольту потрясли известия о катастрофе в Лиссабоне, и он поклялся разгадать тайну землетрясений. Энергия переполняла Алессандро, и однажды это едва не привело к роковым последствиям. Когда ему было 12 лет, мальчик пытался разгадать «тайну золотого блеска» в ключе возле Монтеверди (как оказалось потом, блестели кусочки слюды) и упал в воду. Поблизости не оказалось никого, кто бы мог его вытащить. К счастью, один из крестьян сумел спустить воду, и ребёнка откачали. «Родился вторично», — говорили о нём.

Дядя, который делался ему всё ближе, видя жадный интерес способного юноши к наукам, старался снабжать его книгами. По мере их выхода, в доме появлялись и изучались тома Энциклопедии. Но Алессандро охотно учился и работать руками: навещая мужа своей кормилицы, он перенимал у него пригодившееся впоследствии искусство изготовления термометров и барометров. В ноябре 1757 года Алессандро отдают в класс философии коллегии ордена иезуитов в городе Комо. Но уже в 1761 году дядя, поняв, что мальчику предлагают стать монахом в ордене, забирает его из коллегии.

В эти годы произошли события, сыгравшие в жизни Вольты заметную роль. В 1758, как и было предсказано, вновь появилась комета Галлея. Это не могло не поразить пытливого юношу, мысли которого обратились к трудам великого Ньютона. Вообще юноша всё более отчётливо осознавал, что его призвание — не гуманитарная область, а естественные науки. Он увлекается идеей об объяснении электрических явлений, ньютоновской теорией тяготения, даже посылает знаменитому парижскому академику Ж. А. Нолле свою поэму вместе с рассуждениями о различных электрических явлениях. Но одних рассуждений ему мало. Узнав о работах Бенджамина Франклина, Вольта в 1768 году, поразив жителей Комо, устанавливает первый в городе громоотвод, колокольчики которого звенели в грозовую погоду.

То время вообще было отмечено бурным всплеском интереса общества к электрическим явлениям. Демонстрации электрических опытов, особенно после изобретения лейденской банки, проводились даже за плату. Некто Бозе высказал даже желание быть убитым электричеством, если об этом потом напишут в изданиях Парижской академии наук. Если это можно отнести к разряду курьёзов, то были и действительно трагические эпизоды. В Санкт-Петербурге в 1753 году академик Рихман погиб от удара молнии во время опыта.

Алессандро Вольте суждено было сыграть существенную роль в изучении электричества. В 1768 году он первым установил в городке Комо молниеотвод с колокольчиками, затем написал диссертацию об электрических опытах с лейденскими банками^[6]. Более существенные открытия он совершит в недалёком будущем. Пока же все чаще и острее встает вопрос о выборе дальнейшего пути. Алессандро был родом из старинной аристократичной семьи, обитавшей в альпийском местечке Комо (Италия), по окончании колледжа ордена иезуитов ему предстояло стать священнослужителем. Но юный Вольта последовал идеям Галилео Галилея, Исаака Ньютона, Дидро и Вольтера. Точное предсказание Эдмондом Галлеем времени появления на небосклоне очередной кометы окончательно обратило Алессандро к физике.

В 1774—1779 годах преподавал физику в гимназии в Комо, в 1779 стал профессором университета в Павии. С 1815 года — директор философского факультета в Падуе.

В 1794 году получил высшую награду Лондонского королевского общества — медаль Копли. Научная деятельность Вольты завоевала высокую оценку Наполеона, пригласившего его в Институт Франции представить своё изобретение. В 1801 году он получил от Наполеона титул графа и сенатора. А однажды Наполеон, увидев в библиотеке академии лавровый венок с надписью «Великому Вольтеру», стер последние буквы таким образом, что получилось: «Великому Вольте»…^[7]

В 1792—1794 годах, экспериментируя с «животным электричеством», открытым Луиджи Гальвани, Вольта пришёл к выводу, что эти явления связаны с наличием замкнутой цепи из двух разнородных металлов и жидкости. Он впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока («Во́льтов столб», 1800 год). Этот первый гальванический элемент стал прародителем современных батарей. Вольта также известен изобретением ряда других электрических приборов (электрофор, электрометр, конденсатор, электроскоп). Доказал контактную разность потенциалов между разными металлами.

Из важных открытий в химической сфере Вольта примечателен тем, что в 1776 году он обнаружил и исследовал горючий газ — метан. Посредством своих физиологических опытов Вольта наблюдал у животных большую электрическую возбудимость нервов сравнительно с мышцами, а также обнаружил электрическую раздражимость органов зрения и вкуса у человека (1792—1795).

Именем Вольты названа единица измерения электрического напряжения — Вольт.

В честь Алессандро Вольты в 1964 г. назван кратер на видимой стороне Луны.

На итальянской купюре в 10,000 лир размещен портрет Вольты и рисунок вольтова столба^[8].

• (1800) «Об электричестве, возбуждаемом простым соприкосновением различных проводящих веществ».

• Собрание сочинений А. Вольты: La opere di Alessandro Volta. — Vols. 1—7. — Milano, 1918—1929.
• Maraldi U. La vita di Alessandro Volta. — Firenze, 1959.
• Dibner В. Alessandro Volta and the electric battery. — N. Y., 1964
• Радовский М. И. Гальвани и Вольта. — М.—Л., 1941
• Храмов Ю. А. Вольта Алессандро // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Наука, 1983. — С. 67. — 400 с. — 200 000 экз. (в пер.)

Изготовление лабораторной батареи гальванических элементов, вместе с ребёнком

Простые технические эксперименты очень полезно делать с детьми, это и совместное времяпровождение, и прививание навыков, и понимание маленькими конструкторами, основ, того, что батоны, как в известном мультике, не на деревьях растут.

В этот раз, мы решили сделать простейший химический источник тока, и попытаться его применить для чего ни будь практического. Говоря о практическом применении, стоит вспомнить, что всего несколько поколений назад, радиолюбителям, для питания их батарейных радиоприемников и усилителей, предлагались к самостоятельному изготовлению несколько типов гальванических элементов или аккумуляторов. Это элементы Лекланше и Попова [1] стр. 9…18, или свинцово-поташный или газовый аккумулятор [1], стр. 22…28. Несколько, относительно сильноточных элементов соединяли в батарею накаливания (нити накаливания радиоламп), десятки элементов поменьше, в анодную батарею, напряжение которой, могло достигать 60-80 вольт. Батареи были «мокрыми» — с жидким электролитом и требовали ухода и обслуживания.

Итак, гальванический элемент, несколько слов «как?» и «почему?». Электрический ток возникает при взаимодействии разных металлов. При этом возникает различная разность потенциалов (напряжение). Еще в 1793 году Алессандро Вольта, конструируя гальванический элемент (Вольтов столб), установил относительную активность известных тогда металлов: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. «Сила» гальванического элемента оказывалась тем больше, чем дальше стояли друг от друга металлы в этом ряду (ряд напряжений).

«Аутентичный» Вольтов столб, возможно – тот самый.

Устройство Вольтова столба.

Позже, для упорядочивания данных, приняли за ноль отсчета потенциал «водородного электрода». Измерив потенциал металлов в паре с ним, расположили подопытные металлы в ряд. Полученная таблица получила название «Электрохимический ряд напряжений металлов» и в кабинете химии, обязана висеть рядом с периодической системой и портретом Дмитрия Ивановича.

Ряд напряжений металлов – полезнейшая штуковина, в нашем случае, мы, как и Алессандро Вольта, будем знать – чем дальше металлы отстоят друг от друга, тем большее напряжение удастся получить.

В своих опытах, как и классики, мы использовали медь и цинк. При погружении пластинок в электролит, между ним и цинковой пластинкой, происходит химическая реакция, в результате которой на пластинке скапливаются отрицательные заряды и она заряжается отрицательно. В результате реакции происходящей в гальваническом элементе, цинковый электрод постепенно растворяется.

На медном электроде, при работе гальванического элемента, образуются мельчайшие пузырьки водорода, изолирующие поверхность меди от электролита. Явление называется газовой поляризацией, в гальваническом элементе оно вредно, с ним борются. Для удаления выделяющегося водорода, в электролит вводятся вещества связывающие водород, называемые деполяризаторами. В их роли часто выступают соединения марганца, медный купорос. В простых опытах, можно применить аптечный перманганат калия.

На принципиальных электрических схемах, гальванический элемент или аккумулятор обозначается так — 1, а батарея (несколько соединенных) элементов или аккумуляторов — 2.

Что мы использовали для эксперимента.

Приборы и материалы.

Для сборки гальванических элементов, в качестве медных электродов, можно использовать проволоку, провод, фольгу. Цинк можно извлечь из сухих элементов, применить оцинкованные изделия. Вместо цинкового, можно попробовать применить электрод из алюминия или железа. Поваренная соль для электролита, немного мягкого монтажного провода. Непременно нужен вольтметр или мультиметр, кусачки, ножницы. В качестве сосудов, можно применять неметаллические емкости подходящего размера. Стеклянные, удобнее легких пластиковых стаканчиков – они тяжелее, устойчивее, опрокинуть их труднее. Очень хорошо, если найдется слаботочная низковольтная нагрузка – простое радио, кварцевые часы, и т.п.

«Высоковольтная» батарея из проволоки и саморезов.

Прельстившись простотой деталей, и относительно высоким получаемым напряжением, мы попытались собрать такую батарею. Здесь применяется «классическая» пара металлов – медь-цинк. Идея состоит в применении в качестве цинкового электрода, оцинкованного крепежа. Изящно. Понятно, что на длительную работу, такой элемент не рассчитан – тонкий слой цинка быстро растворится, однако, для кратковременного эксперимента это и не важно. Зато оцинкованных шурупов или винтиков везде полно.

В качестве медного электрода применена проволока – также, широко доступный материал, кроме того – удобнейший монтаж элементов в батарею – все элементы соединены последовательно – плюс одного к минусу следующего. При этом напряжение суммируется, ток остается прежним.

Приступим.

После подбора необходимого количества оцинкованного крепежа нужной длины, мы нашли подходящую медную проволочку. Это обмоточный провод в лаковой изоляции. Диаметр провода около 0,5 мм.

Полюшка зачищает лаковую изоляцию, несколько раз, с усилием протягивая провод, через сложенную вдвое шлифовальную шкурку средней крупности.

Затем, подготавливает пары электродиков – под шляпкой самореза, плотно наматывает два-три витка проволоки и обрезает лишнее.

Сборка батареи – в качестве емкости использовано корытце для замораживания льда. Можно применить и ячейки от коробочных конфет, правда, они понежнее. После установки электродов на стенках между ячейками, заполняем емкости электролитом. Мы использовали раствор поваренной соли – столовую ложку с горкой на 0,5 л теплой воды. Для заполнения очень удобно применять медицинскую спринцовку.

— Очень хочется произвести на вас приятное впечатление.
— Вам это удалось… уже.
— Усилить хочется.

«Служебный роман».

Мы нашли еще несколько шурупов для электродов и добавили элементов в батарее, вот, что у нас получилось. Напряжение на высокоомной нагрузке (входное сопротивление цифрового вольтметра) изрядное, но на любой, сколь ни будь заметной нагрузке, сильно падает.

Попытаемся сделать аналогичный гальванический элемент (батарею) с электродами побольше.

В качестве емкости, мы применили поллитровую баночку (две), в нее поместятся пластинки значительной площади. В качестве электродов мы взяли тонкую медную фольгу и цинк – остатки стаканчика от фабричного «сухого» элемента, разобранного при добыче графита для огнеупорной обмазки.

Остатки засохших кристаллических солей мы счистили проволочной щеткой и вырезали большими ножницами две пластинки, примерно равной площади. Из медной фольги, вырезали две соответствующих полосочки. Тоже ножницами. Получили две пары электродов, которыми снарядили наши элементы, не мудрствуя, загнув их края на горлышке банки.

В емкости побольше, приготовили электролит – поваренную соль, растворили в теплой воде, концентрация та же, и залили подготовленные элементы.

Два элемента мы соединили последовательно, при помощи кусочка монтажного провода и двух зажимов «крокодил». Та-ак, прекрасно, напряжение батареи близко к стандартному «пальчиковому», попробуем использовать. Один элемент напряжением 1.5 В используется в электромеханических часах, кроме того, ток потребления часов очень мал и наша батарея вполне сможет его осилить.

Из часов мы извлекли штатный элемент питания и к клеммам присоединили по кусочку монтажного провода. Соблюдая полярность (медная пластинка – «+», цинковая – «-»), подключили наши часы к самодельной батарее, вуаля! Часы работают, напряжение «проседает» до 1,3 В. Часы, преотлично работали несколько часов, пока мы всем не похвастались (однако колдун!) потом надоело.

На дорожку.

Внутреняя конституция у любого ребенка такова, что внимание на одном предмете, он способен сосредотачивать не более 15…20 минут, и все занятия с детьми следует планировать так, чтобы они укладывались в это время, либо переключаться между разными занятиями, иначе оба намучаетесь.

В качестве нагрузки, лучше применить, что ни будь движущееся или светящееся – цифры на вольтметре впечатляют ум, но не сердце. Кроме часов и калькуляторов, наверняка вызовет восхищение, работа от самодельной батареи небольшого радиоприемника (как вариант — самодельного!).

При долговременном использовании, электролит элементов стоит предохранить от пыли и испарения, и позаботиться о деполяризаторе — ну, хотя бы закупорив баночку обрезком полиэтиленовой пленки с резинкой и добавив в электролит перманганат калия. Более того, лучше сразу собирать помянутый элемент Попова.

Кроме оцинкованных саморезов, можно применить оцинкованную листовую сталь, для крупных элементов это удобнее — на время эксперимента можно получить значительный ток и запитать что ни будь (пошевелив пальцами в воздухе) этакое.

Список используемой литературы.

1. П.Стрелков. Знай и умей. Пионер-электротехник. Детгиз. 1960 г.
2. В.С.Полосин, В.Г.Прокопенко. Практикум по методике преподавания химии. Москва, «Просвещение», 1989 г. Стр.202,203.

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Вольт | Вольт Вики | Fandom

Вольт (англ. Bolt) — пёс, главный герой мультфильма «Вольт».

Белый пёс среднего размера с карими глазами породы швейцарская белая овчарка. На боку — нарисованная гримёрами чёрная молния, обозначавшая в сериале его суперсилу. Имеет коричневый ошейник с медальоном, на котором с одной стороны написано «Вольт», а с другой — «Голливуд».

Вольт — бесстрашный, честный, верный и преданный пёс. Ему многого не надо, не нужно никаких почестей и славы пса из сериала — всё, что он хочет, это быть рядом со своей хозяйкой Пенни.

Родился в питомнике, откуда его забрала девочка Пенни — новая хозяйка. Пять лет спустя они начинаются сниматься в кино, где Пенни начинает угрожать опасность — в связи с этим, отец Пенни наделяет пса суперспособностями, которые помогут Вольту защитить свою хозяйку. Снимаясь в блокбастере, Вольт даже не подозревает, что он — герой популярного сериала. Именно это и нужно режиссёрской группе — они хотят, чтобы пёс верил, что спасает Пенни от смертельной опасности. Одна из серий кончается неудачно — Вольт сильно обеспокоен тем, что впервые не смог спасти свою хозяйку, поэтому при первой возможности вырывается из трейлера, когда кошки открывают люк. Совершенно не умеющий жить в реальном мире Вольт постоянно впутывается в неприятности и никак не может понять, почему его суперспособности больше не работают. Вольт не знает как отыскать Пенни, но видит наводку в том, чтобы найти чёрную кошку — уж она-то знает, куда её хозяин — доктор Калико — запрятал свою добычу!

Голуби приводят Вольта к обычной дворовой кошке Варежке, которая держала в страхе весь квартал голубей. Она считает Вольта свихнувшимся, но потом понимает, что он — обычный голливудский пёс, который всю жизнь прожил в трейлере и хочет вернуться «на родину» фильмов, где его хозяйка. Вольт находит Варежку обманчивой и несправедливой, поэтому отменяет с ней уговор точно так же, как она накануне отменила с голубями. Теперь он обещает отпустить чёрно-белую кошку тогда, когда они найдут Пенни.

Во время путешествия выясняется, что Вольт совсем ничего не знает о реальной жизни: он практически беспомощен и элементарно не знает про чувство голода, сравнивая журчание в животе с действием какого-то яда. Варежка помогает Вольту социализироваться, знакомя его с настоящим миром.

По дороге они встречают хомяка Рино — ярого фаната Вольта, который тоже считает Варежку приспешницей Зеленоглазого (Калико) и всячески пытается проверить её на «вшивость».

Суперспособности Править

1. Супер-лай — сильная звуковая волна, разрушающая все на своем пути.
2. Лазерный взгляд — способность плавить и разрушать объекты с помощью зелёного лазера из глаз.
3. Супер-сила — Вольт способен гнуть стальные прутья передними лапами, ломать стены лбом и безо всяких усилий держать автомобиль над пропастью в зубах.
4. Скорость — Вольт с легкостью обгоняет поезда и вертолеты.
5. Прыжок — Вольт за счёт сильных передних и задних конечностей может прыгать на неестественно большую высоту и длину.
6. Мощный удар — ударом лапы Вольт может вывести из сознания человека.
• По датам в плакатах и журналах, Вольт родился в январе 2003 года.
• Пенни взяла Вольта из приюта для животных «Sirvelake», также похожий по названию приют находится в штате Мичиган.

От Вольты до Гасснера, или Химические источники тока в XIX веке

Илья Леенсон
«Химия и жизнь» №1, 2017

Первые шаги: Гальвани и Вольта

Вплоть до конца XVIII века физики, изучавшие электрические явления, имели в своем распоряжении лишь источники статического электричества — куски янтаря, шары из плавленой серы, электрофорные машины, лейденские банки. С ними экспериментировали многие ученые, начиная с английского физика и врача Уильяма Гильберта (1544–1603). Имея в распоряжении такие источники, можно было открыть, например, закон Кулона (1785), но нельзя было открыть даже закон Ома (1826), не говоря уже о законах Фарадея (1833). Потому что накопленный статически заряд был мал и не мог обеспечить ток, длящийся хотя бы несколько секунд.



Ситуация изменилась после работ профессора медицины Болонского университета Луиджи Гальвани (1737–1798), открывшего, как он полагал, «животное электричество». Его знаменитый трактат назывался «О силах электричества при мышечном движении». В некоторых опытах Гальвани произошел первый в мире прием радиоволн. Генератором служили искры электрофорной машины, приемной антенной — скальпель в руках Гальвани, а приемником — лягушачья лапка. Помощник Гальвани проводил опыты с электрической машиной в некотором отдалении от препарированной лягушки. При этом жена Гальвани Лючия заметила, что лягушачьи лапки сокращаются в тот самый момент, когда в машине проскакивает искра, так что видна роль и случайности и наблюдательности.

Опытами Гальвани заинтересовался итальянский физик Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта (1745–1827). Он был уже известным ученым: в 1775 году сконструировал смоляной электрофор, то есть обнаружил вещества-электреты, в 1781-м — чувствительный электроскоп, а немного позже — конденсатор, электрометр и другие приборы. В 1776 году он же обнаружил электропроводность пламени, а в 1778-м впервые получил чистый метан из собранного им в болотах газа и продемонстрировал возможность зажечь его от электрической искры. Вольта вначале был ревностным сторонником теории «животного электричества» Гальвани. Но собственноручное повторение его опытов убедило Вольту, что опыты Гальвани следует объяснять совершенно иначе: лягушачья ножка — не источник, а лишь приемник электричества. Источник же — разные металлы, которые касаются друг друга. «Металлы не только прекрасные проводники, — писал Вольта, — но и двигатели электричества».

Это было ключевое утверждение, позволившее создать гальванические элементы, батарейки, аккумуляторы, которые окружают нас со всех сторон и всю жизнь. Принцип их действия изложен в школьном учебнике, причем значительно подробнее, чем это нужно для дальнейшего. Суть проста: в проводящей среде (электролите) находятся два разных проводника (электрода), которые вступают с ней в такие реакции, что они заряжаются разноименными зарядами. Если соединить эти электроды (анод и катод) внешним проводником (нагрузкой), по ней начнет протекать ток.

Возражая Гальвани, Вольта сначала избавился от лягушки, заменив ее собственным языком. Он, например, клал на язык золотую или серебряную монету, а под язык — медную. Как только две монеты соединяли кусочком проволоки, сразу же во рту ощущался кислый вкус, знакомый каждому, кто пробовал на язык контакты батарейки для карманного фонаря. Затем Вольта и вовсе исключил из экспериментов «животное электричество», используя в опытах только приборы.



Оставался один шаг до изобретения в 1800 году первого постоянно действующего источника электрического тока. Это произошло, когда Вольта соединил последовательно пары цинковых и медных пластинок, разделенных прокладками из картона или кожи, которые были пропитаны раствором щелочи или соленой водой. Эту конструкцию назвали по имени изобретателя «вольтовым столбом». Конструкция была тяжелой, жидкость из прокладок выдавливалась, поэтому Вольта заменил ее чашечками с раствором кислоты, в которые были опущены цинковые и медные (или серебряные) полоски или кружочки. Чашки были соединены последовательно, а чтобы выводы батареи были близко, отдельные ее элементы Вольта расположил по кругу. Эту конструкцию по ее форме назвали «вольтовой короной».

После своего открытия Вольта потерял к нему интерес и отошел от научной работы, предоставив другим ученым развивать учение об электричестве. Но вклад Алессандро Вольты в учение об электричестве столь значим, что его именем названа единица напряжения. А когда Наполеон увидел в библиотеке Академии наук изображение лаврового венка с надписью «Великому Вольтеру», он стер несколько букв, так что получилось: «Великому Вольте». Вольтов столб и его разновидности дали возможность многочисленным ученым проводить эксперименты с длительно действующим источником постоянного тока. Именно с этого открытия началась эра электричества. Вероятно, самый восторженный отзыв об открытии Вольты оставил его биограф французский физик Доминик Франсуа Араго (1786–1853): «Столб, составленный из кружков медного, цинкового и влажного суконного. Чего ожидать априори от такой комбинации? Но это собрание, странное и, по-видимому, бездействующее, этот столб из разнородных металлов, разделенных небольшим количеством жидкости, составляет снаряд, чуднее которого никогда не изобретал человек, не исключая даже телескопа и паровой машины».

«Огромные наипаче батареи»

Вольта поступил очень мудро, послав в марте 1800 года письмо Джозефу Бэнксу (1743–1820), президенту Лондонского королевского общества — ведущего научного центра того времени. В письме Вольта описал различные конструкции своих источников электричества, которые в память о Гальвани назвал гальваническими. Бэнкс был ботаником, поэтому он показал письмо своим коллегам — физику и химику Уильяму Николсону (1753–1815) и врачу и химику, президенту Королевского колледжа хирургов Энтони Карлайлу (1768–1842). И уже в апреле они по описанию Вольты изготовили батарею из 17, а затем из 36 последовательно соединенных цинковых кружков и монет в полкроны, которые тогда были из серебра 925-й пробы. Между ними помещались картонные прокладки, пропитанные соленой водой.

В ходе опытов Николсон обнаружил около контакта цинка и медного проводника выделение пузырьков газа. Он определил, что это водород — причем по запаху, ибо водород, получаемый при растворении цинка в кислотах или щелочах, часто имеет запах. В цинке обычно есть примесь мышьяка, который восстанавливается до арсина, а продукты его разложения пахнут чесноком. В сентябре 1800 года немецкий физик Иоганн Риттер (1776–1810), собрав газ, выделявшийся при электролизе воды, с другого электрода батареи, показал, что это кислород. В том же году английский химик Уильям Крукшенк (1745–1800) расположил цинковые и медные пластинки в горизонтальном длинном ящике — при этом легко было заменять отработанные (полурастворившиеся и покрытые продуктами реакции) цинковые электроды. В нерабочем состоянии электролит из ящика сливали, чтобы не расходовать цинк зря. В качестве электролита Крукшенк использовал раствор хлорида аммония, а затем — разбавленную кислоту. Фарадей рекомендовал смесь слабых (1–2 %) растворов серной и азотной кислот. С таким электролитом цинк медленно растворялся с выделением маленьких пузырьков водорода. Водород выделялся и на медном аноде, а ЭДС^* одного элемента батареи была всего 0,5 В.



Выделение водорода на цинке связано с поляризацией этого электрода, которая увеличивает внутреннее сопротивление и понижает потенциал элемента. Чтобы предотвратить это явление, британский физик и электротехник Уильям Стёрджен (1783–1850), создатель первого электромагнита, амальгамировал цинковые пластинки. В 1840 году английский врач Альфред Сми (1818–1877) заменил медный электрод серебряным, покрытым шероховатым слоем платины. Это ускоряло выделение из раствора пузырьков водорода и увеличивало ЭДС. Такие батареи широко использовали в гальванотехнике. Так, методом гальванопластики были изготовлены скульптуры на Исаакиевском соборе в Петербурге. Метод получения электролитическим путем копий в металле разработал петербургский академик Мориц Герман (Борис Семенович) Якоби в 1838 году, как раз во время строительства собора. Подробнее об этой технике можно прочитать на сайте «Библиотека с книгами по скульптуре».



Одну из лучших батарей своего времени собрал известный английский медик и химик Уильям Хайд Волластон (Уолластон, 1766–1828), прославившийся открытием палладия и родия, а также технологией изготовления тончайших металлических нитей, которые применялись в чувствительных приборах. В каждом элементе цинковый электрод был с трех сторон окружен медным с малым зазором, через который пузырьки водорода выделялись в воздух.

Знаменитый английский физик Гемфри Дэви (1778–1829) сначала проводил опыты с батареей, подаренной ему самим Вольтой; затем начал изготовлять все более мощные собственной конструкции — из медных и цинковых пластинок, разделенных водным раствором аммиака. Первая его батарея состояла из 60 таких элементов, но через несколько лет он собрал очень большую батарею, уже из тысячи элементов. С помощью этих батарей он впервые смог получить такие металлы, как литий, натрий, калий, кальций и барий, а в виде амальгамы — магний и стронций.

Одну из самых больших батарей создал в 1802 году физик и электротехник Василий Владимирович Петров (1761–1834). Его «огромная наипаче батарея» из 4200 медных и цинковых пластин «по полтора дюйма» размером располагалась в узких деревянных ящиках. Вся батарея была составлена из четырех рядов, каждый длиной около 3 м, соединенных последовательно медными скобками. Теоретически такая батарея может давать напряжение до 2500 В, а реально давала около 1700. Эта гигантская батарея позволила Петрову провести множество опытов: он разлагал током различные вещества, а в 1803 году впервые в мире получил электрическую дугу. С ее помощью удалось расплавлять металлы, ярко освещать большие помещения. Однако обслуживание этой батареи было исключительно трудоемким. Во время опытов пластины окислялись, и их приходилось регулярно чистить. При этом один работник мог за час почистить 40 пластин. Работая по 8 часов в день, этот работник в одиночку потратил бы не меньше двух недель, чтобы приготовить батарею к следующим опытам.

Вероятно, самый необычный гальванический элемент изготовил немецкий химик Фридрих Вёлер (1800–1882). В 1827 году, нагревая хлорид алюминия с калием, он получил металлический алюминий — в виде порошка. Ему понадобилось 18 лет, чтобы получить алюминий в виде слитка. В элементе Вёлера оба электрода были из алюминия! Причем один был погружен в азотную кислоту, другой — в раствор гидроксида натрия. Сосуды с растворами соединял солевой мостик.

Даниель, Лекланше и другие



Основу современных гальванических элементов разработал в 1836 году Джон Фредерик Даниель (1790–1845), английский физик, химик и метеоролог (он изобрел также измеритель влажности — гигрометр). Даниелю удалось преодолеть поляризацию электродов. В его первом элементе в медный сосуд с раствором сульфата меди был вставлен кусочек пищевода быка, наполненный разбавленной серной кислотой с цинковым стержнем посередине. Фарадей предложил изолировать цинк оберточной бумагой, поры которой тоже могут пропускать ионы электролита. Но Даниель в качестве диафрагмы стал использовать пористый глиняный сосуд. Заметим, что с медным и цинковым электродами, погруженными в растворы соответственно нитрата меди и сульфата цинка, еще в 1829 году экспериментировал Антуан Сезар Беккерель (1788–1878), дед более известного Антуана Анри Беккереля, открывшего радиоактивность и разделившего в 1903 году с супругами Кюри Нобелевскую премию по физике. Элемент Даниеля длительно давал стабильное напряжение 1,1 В. За это изобретение Даниель был удостоен высшей награды Королевского общества — золотой медали Копли. За прошедшие 180 лет появилось множество модификаций этого элемента; при этом их разработчики пытались разными способами избавиться от пористого сосуда.

С появлением телеграфных линий возникла потребность в более удобных и недорогих источниках тока, без пористых перегородок, с одним электролитом и с большим сроком службы. В 1872 году элемент Даниеля сменил нормальный элемент Джосайи Латимера Кларка (1822–1898): положительный электрод — ртуть, отрицательный — 10%-ная амальгама цинка, ЭДС 1,43 В. А в 1892 году ему на смену пришел ртутно-кадмиевый элемент Эдварда Вестона (1850–1936) с ЭДС 1,35 В. Его модификация под названием нормальный элемент Вестона используется до сих пор в качестве эталона напряжения — при малых нагрузках он дает высокостабильное напряжение в диапазоне 1,01850–1,01870 В, известное с точностью до пятого знака.

Один из вариантов элемента Даниеля, в котором не было пористой перегородки, разработал в 1859 году немецкий физик и изобретатель Генрих Мейдингер (1831–1905). На дне сосуда расположены медный электрод и кристаллы медного купороса (они поступают из воронки), цинковый электрод укреплен вверху. Тяжелый насыщенный раствор сульфата меди остается в нижней части: диффузии ионов меди к цинковому электроду противодействует разряд этих ионов при работе элемента, а граница между растворами выделяется очень резко. Отсюда название источников такого типа — гравитационный элемент. Элемент Мейдингера без ухода и добавления реактивов может непрерывно работать в течение нескольких месяцев. Этот элемент широко использовали в Германии с 1859 по 1916 год как источник питания для железнодорожной телеграфной сети. Аналогичные источники существовали во Франции и в США — под названием элементов Калло и Локвуда. Хорошими характеристиками обладал элемент, предложенный в 1839 году английским физиком и химиком Уильямом Робертом Грове (1811–1896). Электродами в нем служили цинк и платина, разделенные пористой перегородкой и погруженные соответственно в растворы серной и азотной кислот.

Роберт Вильгельм Бунзен (1811–1899), известный своими открытиями и изобретениями (спектральный анализ, горелка и др.), заменил дорогой платиновый электрод прессованным угольным. Угольные электроды присутствуют и в современных батарейках, однако у Бунзена они были погружены в азотную кислоту, играющую роль деполяризатора (сейчас им служит диоксид марганца). Элементы Бунзена долгое время широко использовались в лабораториях. Они могли обеспечить, хотя и недолго, большой ток. Элементы Бунзена, например, использовал молодой Чарльз Мартин Холл (1863–1914), открывший электролитический способ получения алюминия. Множество таких элементов было соединено в батарею; при этом на 1 г выделенного алюминия уходило почти 16 г цинка! Французский химик и изобретатель Эдм Ипполит Мари-Дэви (1820–1893) заменил в элементе Бунзена азотную кислоту на пасту из сульфата ртути (I) и серной кислоты; электролитом служил раствор сульфата цинка. В 1859 году было проведено сравнение батареи из 38 этих элементов (ЭДС каждой 1,4 В) с батареей из 60 элементов Даниеля. Первая проработала 23 недели, вторая — только 11. Однако высокая стоимость и ядовитость солей ртути препятствовали широкому распространению таких элементов.



Немецкий физик Иоганн Кристиан Поггендорф (1796–1877) в качестве деполяризатора использовал в своем элементе раствор дихромата калия в серной кислоте. Поггендорф известен как издатель журнала Annalen der Physik und Chemie — он занимал этот пост на протяжении 36 лет. Элемент Поггендорфа давал наибольшую ЭДС (2,1 В) и непродолжительно — большой ток. Важным преимуществом была возможность извлечь из раствора цинковый электрод, чтобы его очистить или заменить.

Уоррен де ла Рю (1815–1889), который впервые получил фотографии Луны и Солнца, в 1868 году собрал большую батарею из 14 тысяч элементов. Электродами в них служили серебро, покрытое хлоридом серебра, и амальгамированный цинк, а электролитом — раствор хлорида натрия, хлорида цинка или гидроксида калия. Цинк-хлорсеребряные элементы используются до сих пор; их хранят в сухом виде и активируют, заполняя пресной или морской водой, после чего элемент может работать до 10 месяцев. Такие элементы могут использовать потерпевшие аварию на воде. В более дешевых, но и менее мощных элементах применяется Cu/CuCl-электрод.



Один из самых известных химических источников тока — марганцево-цинковый элемент, описанный в 1868 году французским химиком Жоржем Лекланше (1839–1882) и разработанный им несколькими годами ранее. В этом элементе угольный электрод окружен деполяризатором из диоксида марганца, смешанным для лучшей электропроводности с угольным порошком. Чтобы смесь не рассыпалась при заливке электролита (раствора хлорида аммония), ее вместе с анодом помещали в пористый сосуд. Элемент Лекланше служил долго, не требовал ухода и мог давать довольно большой ток. Пытаясь сделать его более удобным, Лекланше решил загустить электролит клейстером. Это революционным образом изменило дело: элементы Лекланше перестали бояться случайного опрокидывания, их можно было использовать в любом положении. Изобретение Лекланше тут же получило коммерческий успех, а сам изобретатель, забросив свою основную профессию, открыл фабрику по производству элементов. Марганцево-цинковые элементы Лекланше были дешевыми и выпускались в больших количествах. Однако называть их «сухими» не вполне правильно: электролит в них был «полужидким», а в настоящих сухих элементах он должен быть твердым. Лекланше умер в возрасте 43 лет, не дожив до изобретения таких элементов.



С 1802 по 1812 год было сконструировано несколько сухих батарей, самая известная из которых — так называемый замбониев, или дзамбониев столб (см. «Химию и жизнь» № 6, 2007). Итальянский физик и священник Джузеппе Дзамбони (1776–1846) в 1812 году собрал столб из нескольких сотен бумажных кружков, на одной стороне которых был тонкий слой цинка, а на другой — смесь диоксида марганца и растительной камеди. Электролитом служила содержащаяся в бумаге влага. Такой столб давал высокое напряжение, но только очень малый ток. Именно столб Дзамбони позволяет уже почти два века позвякивать чашечкам в звонке, находящемся в Кларендонской лаборатории в Оксфорде. Однако для практических целей такая батарея не подходит.



Первый сухой гальванический элемент, который можно было применять на практике, запатентовал в 1886 году немецкий инженер Карл Гасснер (1855–1942). Протекающие в нем химические реакции были такими же, как и в предыдущих конструкциях: Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH₃)₂]Cl₂. При этом цинковый электрод одновременно служил и наружным контейнером. Электролитом была смесь муки и гипса, на ней был абсорбирован раствор хлоридов аммония и цинка (гипс потом заменили крахмалом). Добавление в электролит хлорида цинка значительно снижало коррозию цинкового электрода и продлевало срок хранения элемента. Положительным электродом служил угольный стержень, который окружала масса из диоксида марганца и сажи в бумажном мешочке. Сверху элемент герметизировали битумом. Емкость элементов компенсировали их размером. Солевой элемент Гасснера в общих чертах сохранился до наших дней и выпускается в количестве многих миллиардов штук в год. Но в ХХ веке конкуренцию им составили щелочные элементы, которые иногда ошибочно называют «алкалиновыми», не трудясь заглянуть в словарь при переводе с английского.

В заключение отметим, что гальванические батареи той или иной конструкции были основными источниками электричества вплоть до изобретения динамо-машины.

---

^* Электродвижущая сила. — «Элементы».