Вольтов столб
Расширение исследований в области электричества И', магнетизма, начавшееся после промышленного переворота, привело на рубеже XIX в. .к открытию электрического тока и созданию первого источника постоянного электрического тока — вольтова столба.
Вольтов столб был создан итальянским ученым А. Вольта в 1799 г. Изучая опыты итальянского анатома Л. Гальвани, обнаружившего сокращение мышц препарированной лягушки при соприкосновении их н вскрытого нерва с двумя разнородными металлами и объяснявшего это явление действием особого, присущего животному организму так называемого «животного» электричества, Вольта пришел к другому выводу. Отвергая идею «животного» электричества, Вольта утверждал, что лягушка в опытах Гальвани «есть чувствительнейший электрометр», а источником электричества является контакт двух разнородных металлов. Эти соображения и были положены Вольта в основу его теории «контактного электричества». Однако многочисленные эксперименты убедили Вольта в том, что простого контакта металлов недостаточно для получения сколько-нибудь заметного тока; выяснилось, что непрерывный электрический ток может возникнуть лишь в замкнутой цепи, составленной из различных проводников: металлов (которые он называл проводниками первого класса) и жидкостей (названных им проводниками второго класса).
Вольтов столб представлял собой простейшую батарею гальванических элементов с одной жидкостью: между парами цинковых и медных пластин (дисков) прокладывались суконные кружки, смоченные щелочью или кислотой (рис. 4-6). Вольта не удалось понять того факта, что - электрический ток возникает в результате химических процессов между металлами и жидкостями. Он посвоему объяснял необходимость применения наряду с твердыми проводниками — металлами — жидких проводников. По его мнению, при соприкосновении двух различных металлов возникает «электровозбудительная» или «электродвижущая» сила, под действием которой электричество одного знака сосредоточивается на одном столбе. а противоположного знака—на другом. Если составить столб из нескольких пар различных металлов, например цинка и серебра (без 'прокладок), то каждая цинковая пластина, заряженная электричеством одного знака, будет находиться в соприкосновении с двумя одинаковыми серебряными пластинами, заряженными электричеством противоположного знака, и их общее действие будет взаимно уничтожаться. Для того чтобы действие отдельных пар суммировалось, необходимо обеспечить соприкосновение каждой цинковой пластины только с одной серебряной, т. е. исключить встречный металлический контакт. Это осуществляется с помощью проводников второго класса (влажных суконных кружков); такие кружки разделяют пары металлов и в то же время не препятствуют движению электричества. Таким образом, Вольта, не поняв действительной причины возникновения тока, практически пришел к созданию гальванического элемента, действие которого основывалось именно на превращении химической энергии в электрическую.
Создание первого источника электрического тока сыграло громадную роль как в развитии науки об электричестве и магнетизме, так и в расширении их практических приложений. Ф. Энгельс указывал, что «Открытие гальванического тока... имеет для учения об электричестве по меньшей мере такое же значение, как открытие кислорода для химии»1. Современник Вольта французский ученый Д. А. Ара-го считал вольтов столб «самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины». В течение 2—3 лет после создания вольтова столба рядом ученых было разработано (несколько различных модификаций батарей гальванических элементов. Среди разнообразных конструкций вольтова столба особенного внимания заслуживает «огромная наипаче» гальваническая батарея, построенная в 1802 г. В. В. Петровым
Изучив труды своих предшественников в области электричества, Петров пришел к логичному выводу о том, что более полное и всестороннее изучение явлений электрического тока возможно при наличии крупных гальванических батарей, действия которых будут более интенсивными и легче наблюдаемыми. В то время как распространенные за рубежом гальванические батареи состояли из нескольких десятков или сотен пластин, Петров построил батарею, состоявшую из 4 200 медных и цинковых пластин. Эта батарея располагалась в большом дере-вянном ящике, разделенном по длине на четьире отделения; для изоляции пластин стенки ящика и разделяющих перегородок были покрыты сургучным лаком. Общая длина батареи составляла 12 м — это был уникальный для своего времени источник электрического тока. Как показали современные эксперименты с моделью батареи Петрова, з. д. с. ее составляла около 1 700 в, а максимальная полезная мощность—60—85 вт. Именно благодаря применению источника тока высокого напряжения Петрову в 1802 г. .впервые удалось наблюдать явление электрической дуги. Точно так же Дэви смог наблюдать электрическую дугу только после того, как в 1808 г. он построил большую гальваническую батарею, состоявшую из 2 000 элементов.
Многочисленные эксперименты с вольтовым столбом, проводившиеся учеными разных стран, не могли не привести уже в течение первых 2—3 лет после создания столба к открытию химических, тепловых, световых и магнитны* Действий электрического тока. Уже в 1800 г. был впервые осуществлен (англичанами А. Карлеилем иУ. Никольсоном) электролиз воды, а затем и других жидкостей. В процессе электрохимических исследований удалось выявить электропроводность и физико-химические свойства различных веществ. Так, 'например, В- В. Петров в своем труде «Известие о гальвани-вольтов-Ских опытах» (СПБ, 1803 г.) описывает опыты по электролизу жидких (растительных) масел, в результате которых 11 м были обнаружены высокие электроизоляционные свойства этих масел. Как известно, масла позднее получили Широкое применение в качестве электроизоляционного ма-ТеРиала. Он также установил, что сера и фосфор являются Худыми» проводниками электричества. Желая продемонстрировать явление электролиза одновременно в нескольких Трубках с водой, Петров впервые применил параллельное соединение приемников тока.