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意大利物理學家——亞歷山德羅·伏特

亞歷山德羅朱塞佩安東尼奧安納塔西歐伏特伯爵( alessro giuseppe antonio anastasio volta,1745年2月18日-1827年3月5日),意大利物理學家,因在1800年發明伏達電堆而著名。后來他受封為伯爵。

伏特是意大利物理學家,1745年2月18日出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。他的父親和一位高貴的婦女結婚之前,一直是耶穌會的一位新教徒,已有十一年之久,這位婦女也是一位宗教信仰很深的人。

伏特的父親有三位擔任圣職的兄弟,有九個兒女,其中五個加入教會。伏特非常崇拜他擔任副主教的兄弟和他最好的朋友、大教堂牧師加托尼。但伏特在接受耶穌會教育后,寧愿過一種世俗生活,而且他周圍的宗教社會整個說來還是快樂的,熱愛生活的,而且是相當開明的。

伏特和一位歌女同居了多年,但在大約五十歲時卻和另一女人結了婚。他的妻子被描述為一位普通的家庭婦女,高貴、富有和聰慧。

伏特所受的教育主要是拉丁文、語言學和文學。他有時寫作法文和意大利文的十四行詩,以及拉丁文頌詩。他對科學的愛好似乎是自然而然發生的,十九歲時他寫作了一首關于化學發現的六韻步的拉丁文小詩。他居住的科莫周圍地區甚為繁華,與瑞士的交通也非常便捷。奧地利政府當時信奉自由主義,因此這地區的富豪們都過著一種悠閑舒適的生活。

伏特在青年時期就開始了電學實驗,他讀了他能夠找到的許多書,對這工作深感興趣。他的好友加托尼送給他一些儀器,并在家里讓出了一間房子來支持他的研究。伏特十六歲時就開始與一些著名的電學家通信,其中有巴黎的諾萊和都靈的貝卡里亞。

貝卡里亞是一位很有成就的國際知名的電學家,他勸告伏特少提出理論,多做實驗。但事實上,伏特年青時期的理論思想遠不如他的實驗重要。隨著歲月的流逝,伏特對靜電的了解至少可以和當時最好的電學家媲美。不久他就開始應用他的理論制造各種有獨創性的儀器,用現代的話來講,要點在于他對電量、電量或張力、電容以及關系式q=cv都有了明確的了解。1769年發表第一篇科學論文。

伏特制造的儀器的一個杰出例子是起電盤。一塊導電板放在一個由摩擦起電的充電樹脂“餅”上端,然后用一個絕緣柄與金屬板接觸,使它接地,再把它舉起來,于是金屬板就被充電到高電勢,這個方法可以用來使萊頓瓶充電。這種操作可以不斷地重復。這一發明是非常精巧的,以后發展成為一系列靜電起電機。

伏特強烈地感到,他必須定量地測定電量,于是他設計了一種靜電計,這就是各種絕對電計的鼻祖,它能夠以可重復的方式測量電勢差。他還為他的靜電計建立了一種刻度,根據電盤的發明,根據他的描述,我們可以確定他的單位是今天的13,350伏。

由于起電盤的發明,1774年伏特擔任了科莫皇家學校的物理教授,1779年任帕維亞大學物理學教授。他的名聲開始擴展到意大利以外,蘇黎世物理學會選舉他為會員。

伏特的興趣并不只限于電學。他通過觀察馬焦雷湖附近沼澤地冒出的氣泡,發現了沼氣。他把對化學和電學的興趣結合起來,制成了一種稱為氣體燃化的儀器,可以用電火花點燃一個封閉容器內的氣體。

伏特在三十二歲時去瑞士游歷,見到了伏爾泰和一些瑞士物理學家。回來后他被任命為帕維亞大學物理學教授,這是倫巴第地區最著名的大學。他擔任這個教授職務一直到退休,正是在那里他作出了他的劃時代的發現。

伏特于1792年去國外作另一次長途游歷,這次并不限于鄰近的瑞士,而是到了德國、荷蘭、法國和英國。他訪問了一些最著名的同行,例如拉普拉斯和拉瓦錫,有時還和他們共同做實驗。他當時還被選為法國科學院的通迅院士,不久又被選為倫敦皇家學會的外國會員。

伏特在四十五歲生日后不久,讀到了伽伐尼1791年的文章,這促使他去作出了最大的發明和發現。他開始還有些猶豫,但不久他就開始了工作,用伏特的話說,他實驗的內容“超出了當時已知的一切電學知識,因而它們看來是驚人的”。

起初他同意伽伐尼用蛙做萊頓瓶的觀點,但幾個月后,他開始懷疑蛙主要是一種探測器,而電源則在動物之外,他還注意到,如果兩種相互接觸的不同金屬放在舌 他假定,兩種不同的金屬,例如銅和鋅接觸時會得到不同的電勢。他測量了這種電勢差,得到的結果與我們現在所知的接觸電勢差沒有多大差別。至少當連接肌肉上,就會引起一種特殊的感覺,有的是酸性的,有時是堿性的。

和神經的金屬電弧是雙金屬時,只要假定蛙是一種非常靈敏的靜電計,伽伐實驗就到了解釋。當然,伽伐尼回答說,甚至當金屬電弧是單金屬的時,他也能夠觀察到肌肉的收縮。這是一種嚴峻的反對意見,伏特對這些指出了金屬的不純和其他原因來為自己辨解。

伏特對這個問題進行了更深入的研究,1800年3月20日他宣布發明了伏達電堆,這是歷史上的神奇發明之一。

伏特發現導電體可以分為兩大類,第一類是金屬,它們接觸時會產生電勢差;第二類是液體(在現代語言中稱為電解質),它們與浸在里面的金屬之間沒有很大的電差。而且第二類導體互相接觸時也不會產生明顯的電勢差,第一類導體可依次排列起來,使其中第一種相對于后面的一種是正的,例如鋅對銅是正的 ,在一個金屬鏈中,一種金屬和最后一種金屬之間的電勢差是一樣的,仿佛其中不存在任何中間接觸,而第一種金屬和最后一種金屬直接接觸似的。

伏特最后得到了一種思想,他把一些第一種導體和第二種導體連接得使每一個接觸點上產生的電勢差可以相加。他把這種裝置稱為“電堆“,因為它是由浸在酸溶液中的鋅板、銅板和布片重復許多層而構成的。他在一封寫給皇家學會會長班克斯的著名信件(用法文寫的)中介紹了他的發明,用的標題是《論不同導電物質接觸產生的電》。

電堆能產生連續的電流,它的強度的數量級比從靜電起電機能得到的電流大,因此開始了一場真正的科學革命。阿拉果在1831年寫的一篇文章中談到了對它的一些贊美:“……這種由不同金屬中間用一些液體隔開而構成的電堆,就它所產的奇異效果而言,乃是人類發明的的最神奇的儀器。”他描述了當時所知道的一切情況,我們必須記住,在1831年,電流還沒有什么重要的實際應用。

伏特最偉大的成就(伏達電堆)是在他達到相當高齡(五十五歲)時得到的,它立即引起所有物理學家的歡呼。1801年他去巴黎,在法國科學院表演了他的實驗,當時拿破侖也在場,他立即下令授予伏特一枚特制金質獎章和一份養老金,于是伏特成為拿破侖的被保護人 ,正如二十年前,他曾經是奧地利皇帝約瑟夫二世的被保護人一樣。

1804年他要求辭去帕維亞大學教授而退休時,拿破侖拒絕了他的要求,賜予他更多的名譽和金錢,并授予他伯爵稱號。拿破侖倒臺后,伏特使自己與歸國的奧地利人和睦相處,沒有發生多少麻煩。因此他安然地度過了那個激烈變化的歷史時期,無論是誰當權,他都受到了尊敬,同時他對政治毫不關心,只專心于他的研究。

伏特在完成了電堆工作后,實際上就從舞臺上消失了。對他發現的利用完全落在其他人身上。他可能是年紀太大了,無法再與年青的新生力量競爭,也可能在心理上受到了他以前的巨大成就的阻礙。他沒有脫離過學校,他的工作可能太個人化了,他的著作與教學中缺乏正規的數學,可能限制了他表達自己思想的能力。

伏特最后的八年是在他的坎納戈別墅和科莫附近度過的,他完全過一種隱居的生活。1827年3月5日,伏特去世,終年八十二歲。為了紀念他,人們將電動勢單位取名伏特。

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