伽尔伐尼青蛙腿实验是如何导致电池的发明的？
Posted 卓晴
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了伽尔伐尼青蛙腿实验是如何导致电池的发明的？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
01 电池的发明
一、前言
伽尔伐尼是如何刺激死去的青蛙蹦起来的呢？这又如何导致电池的发明的呢？ 嗨！真的是名叫伏达的人发明的电池吗？ 在这段Kathy老师讲述的电学历史故事中包括有专业的玩忽职守、令人惊讶的意外、科学怪人的灵感、生命的组成单元。
二、电刺激青蛙腿
在1790至1791年期间，一名意大利的解剖学教授路易吉·伽尔伐尼摆弄他的静电起电机试图找到一些可以用来发表的有趣的事情。伽尔伐尼是博洛尼亚学院中科学学会的成员。作为业务考核，需要每年都需要发表研究论文。前四年他发表了关于动物的听觉进行研究内容。然后这一年它的研究工作被竞争对手窃取了，因此赶鸭子上架他需要紧急寻找新的研究主题。此时最新研究潮流为人工智能，不对不对，是静电。于是他聘用了几个助手跟他一起干。
▲ 图1.1.1 静电机和莱顿瓶
他的静电发电机不知道是自己制作的，还是在淘宝上购买的，通过旋转可以获得大量的静电。使用莱顿瓶可以存储大量的电荷，将其接入电路后便可以产生惊人的放电震动。
一天不知道什么原因，他将和电学研究没有一点关系的解刨的青蛙腿放在靠近静电起电机附近的桌子上，此时他的助手正在摇动起电机做实验。他也没有提起自己为何首先解刨了一只青蛙。一种虚构的说法是他想为生病的老婆制作一晚青蛙肉羹。（说实在的，读到这一段的时候，我还以为他想晚上使用青蛙腿涮火锅呢。） 最可能的原因是他宰杀青蛙用于课堂演示，毕竟他是解剖学教授嘛。总之桌子上有一只剥了皮的青蛙腿。
下面是伽尔伐尼记载后面所发生的的事情。我解剖了一只青蛙，将其放在起电机的桌子上。我的助手偶然使用手术刀触碰青蛙内收神经， 他看到青蛙所有的肌肉都在乱动。看到这只已经没有脑袋的青蛙乱蹦，伽尔伐尼大为吃惊。接下来他做了一系列稀奇古怪、毛骨悚然的实验。例如把青蛙腿放在玻璃罐子里进行电击、将青蛙腿连成电路回路，来确定究竟什么使得青蛙跳动。
▲ 图1.1.2 使用电刺激青蛙腿
通过这些实验，伽尔伐尼和他的助手有了两个主要的发现。一是青蛙的腿是一个感知电的最敏感的设备，比当时可用非生物验电器的灵敏度至少高了5000倍。第二点，也是最重要的是，伽尔伐尼开始研究电对生命系统的作用。他发现肌肉可以在电刺激下收缩，神经通过电传递信息。事实上电是组成生命系统的基石。我们思考、听觉、嗅觉、视觉等都依靠电来完成。心脏跳动也需要电，手臂运动需要电。
这不仅仅对青蛙来说是成立的，所有动物的生物系统都是基于电的。往后150年之间我们对于迷人的生物系统的深入探究历程，是伽尔伐尼将我们指引上路的。
伽尔伐尼决定将青蛙实验移到室外，想探究一下雷电所产生的感应电荷是否 也能产生和静电机相同的效果。此时距离富兰克林的雷电风筝实验已经过去了38年了，所以他对雷雨天青蛙腿戏剧化的跳动一点儿都不感到惊奇。
▲ 图1.1.3 室外的青蛙实验
三、双金属片
然而有些事情则完全出乎意料。有的时候大晴天中，既没有雷电空气电荷，也没有静电的情况下青蛙也会跳动，这中间发生了什么呢？开始伽尔伐尼认为是青蛙在之前闪电天气时体内存储了电荷。很快他发现这与天气状况无关，而与他的花园有关系。伽尔伐尼的花园有一圈铁栏杆保护，他将青蛙腿挂在铁栏杆上，有的时候使用铜钩子来移动青蛙腿，这是这种铜和铁的组合使得青蛙抽搐。如果使用一片铁片和铜片从内部触碰青蛙，青蛙则会跳动。不可思议，对吧？
这是一个重大发现，仅仅将铜和铁与青蛙腿触碰就可以产生电，不需要摩擦起电球，无需视野之内的闪电。伽尔伐尼认为青蛙的移动原因是因为它过去是活的动物。他认为这是青蛙的复活现象，就像弗兰肯斯坦这本书所描述的那样。 弗兰肯斯坦的作者也是受到伽尔伐尼实验启发写作的这本书。
▲ 图1.1.4 使用铁和铜的组合刺激青蛙腿
伽尔伐尼将其工作在1791年进行了发表，引起了国际科学界的轰动，特别是在解剖学家群体里，掀起来一波研究肌肉如何运动、神经如何通信的高潮。将电接到活的物体上，就可以产生所说的生命花火。
▲ 图1.1.5 弗兰肯斯坦
四、电池的故事
伽尔伐尼并不知道他实际上制作了第一个电池。青蛙体内的酸性物质与铜发生反应，使铜带上电荷，与铁发生反应则从铁移除了电荷。电子从铜片经过青蛙腿流到铁片，使得青蛙腿抖动。在物理上，这个电池并没有什么用途，因为这是电池内部电荷转移。这就是为什么很多人认为这不是一个电池。然而一位名叫亚历山大·伏达，据说当时是意大利一流的电学专家，他非常妒忌伽尔伐尼的名声，这使得他后面发明了没有生物体组成的真正的电池。从而他的电池改变了世界，这就是为何电压的单位是以他的名字命名的伏特。其中曲折的故事下回我们接着聊。
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