科學家的重要特質(zhì)之一，在于他們對異?，F(xiàn)象的敏銳洞察力與不懈探索精神。1786年，意大利生物學家伽伐尼在一次偶然中，使用外科手術(shù)刀觸碰了一只已解剖青蛙腿上暴露的神經(jīng)，驚人的一幕發(fā)生了：蛙腿瞬間劇烈抽動。這一意外發(fā)現(xiàn)激發(fā)了伽伐尼的朋友、意大利物理學家伏打的靈感。受此蛙腿實驗的啟迪，伏打在1800年前成功研制出人類歷史上首個電池——伏打電堆。

同年3月20日，伏打向倫敦皇家學會提交了一份詳盡描述其發(fā)明的手稿。相較于當時的“萊頓瓶”，伏打電堆能夠通過連接其兩端金屬導(dǎo)線持續(xù)供電，成為現(xiàn)代電池的先驅(qū)。伏打電堆的發(fā)明標志著人類首次獲得相對穩(wěn)定的電流源，為科學研究提供了前所未有的條件，推動了電學領(lǐng)域邁入量化研究的嶄新階段。

伽伐尼發(fā)現(xiàn)生物電流

1786年，伽伐尼在解剖青蛙的過程中，精確切開其腹部肌肉，細致分離出下肢神經(jīng)進行研究。在解剖第二只青蛙時，因解剖刀意外觸碰旁邊工作中的起電機，他觀察到青蛙腿部肌肉出現(xiàn)異常抽搐。

伽伐尼對此現(xiàn)象深感好奇，起初誤以為青蛙尚未完全死亡。經(jīng)進一步探究，他明確了起電機、解剖刀與青蛙神經(jīng)抽搐間的關(guān)聯(lián)，并著手驗證空氣中電流是否也能引發(fā)相同反應(yīng)。他通過將蛙腿神經(jīng)一端連接至絕緣金屬棒置于屋頂，另一端接地，伽伐尼發(fā)現(xiàn)雷雨天時蛙腿同樣會抽搐。

隨后，他進行了更多實驗，將掛有蛙腿神經(jīng)的黃銅鉤搭在鐵棍上，無論天氣如何，青蛙肌肉均會發(fā)生抽搐。最終，伽伐尼使用兩種不同金屬分別接觸死蛙的肌肉與神經(jīng)并連接，同樣觀察到肌肉抽搐。

盡管這些現(xiàn)象本該提示他抽搐源于外界電流，但專注于生物電研究的伽伐尼卻認為，是青蛙自身的生物電與外界形成回路。他推斷電能源自活肌肉，兩種不同金屬構(gòu)成了青蛙神經(jīng)與肌肉間的電路，并將此電命名為“生物電”。

伏打發(fā)明人類歷史上首個電池

意大利物理學家亞歷山德羅·伏打在得知相關(guān)實驗后，深入探索并取得重大突破。1800年，他成功發(fā)明了伏打電堆，這一發(fā)明能夠持續(xù)產(chǎn)生電流，從此改變了整個世界。

1799年，伏打在慶祝完45歲生日后，受伽伐尼研究的啟發(fā)，決定深入研究“生物電”現(xiàn)象。他創(chuàng)造性地設(shè)計了一種裝置：將金屬鋅環(huán)與銅環(huán)交替疊放，中間用浸透鹽水的紙或呢絨隔開。隨著環(huán)數(shù)的增加，當疊至10個、20個乃至30個時，形成了一個柱狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了顯著的電流，這便是伏打電堆的雛形。

伏打發(fā)現(xiàn)，堆疊的層數(shù)越多，產(chǎn)生的電流就越強。他通過實驗，提出了電位差理論：不同金屬接觸時，其表面會產(chǎn)生異性電荷，即形成電壓。他還總結(jié)出了一個金屬序列，即電氣元素表，其中任意一種金屬與序列中其后的金屬接觸時，前者帶正電，后者帶負電。這一發(fā)現(xiàn)揭示了電壓與電流之間的本質(zhì)聯(lián)系，使人類對電的認識超越了靜電范疇，進入了可控制、可流動的電流時代。

1800年3月20日，伏打正式提出電荷在電線中流動如同水流，由電壓高處向低處流動，形成電流，即電勢差。他將這一理論撰寫成論文《論不同金屬材料接觸所激發(fā)的電》，并寄送給英國皇家學會。

同年11月20日，法國皇帝拿破侖在巴黎親自召見了伏打，并觀看了電堆實驗。深受震撼的拿破侖當即下令，要求法國學者成立專門委員會，以進一步研究和推廣這一革命性的發(fā)明。為推進科學研究，相關(guān)部門組織了一系列大規(guī)模實驗，并授予伏打6000法郎獎金及榮譽勛章。此外，還發(fā)行了以伏打肖像為圖案的紀念金幣，以表彰其杰出貢獻。

科學界的電池研發(fā)之路

伏打電堆的問世，標志著科學界電池研發(fā)歷程的開啟。作為人類歷史上首個電池，伏打電堆具有里程碑意義。1836年，英國科學家丹尼爾對伏打電堆進行了革新，采用稀硫酸作為電解液，成功解決了電池極化難題，并創(chuàng)造出了首個能維持穩(wěn)定電流的鋅銅蓄電池。該電池因可充電且重復(fù)使用，故得名“蓄電池”。

1887年，英國人赫勒森發(fā)明了最早的干電池，其電解液呈糊狀，避免了泄漏問題，便于攜帶，因此迅速得到廣泛應(yīng)用。1890年，愛迪生進一步推動了電池技術(shù)的發(fā)展，他發(fā)明了可充電的鐵鎳干電池，將電池研發(fā)帶入了一個新階段。

隨著科技的進步，干電池家族不斷壯大，至今已發(fā)展出約100多種類型，包括但不限于鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、鋅-氧化銀電池以及鋰-錳電池等。這些干電池實質(zhì)上是對伏打電堆的改良，它們用氯化銨糊狀物替代了原有的鹽水，以石墨棒取代銅板作為正極，而負極則繼續(xù)采用鋅皮。

伏打在其晚年仍強調(diào)：“若無伽伐尼的青蛙實驗，便無伏打電流。在使用伏打電流時，人們應(yīng)首先銘記伽伐尼，是他的青蛙實驗如同閃電般照亮了我的智慧之路?！?/p>

參考來源：科普中國、《少年百科知識》