Беркинблит М. Б., Глаголева Е. Г.
КогдаВольта изобрел гальванический элемент, перед ним встал вопрос: в чем причинавозникновения электрического тока — в соприкосновении двух металлов или же всоприкосновении металлов с жидкостями?
Вольтапопробовал вообще убрать жидкости и поставил такой опыт. На чувствительныйэлектроскоп помещался медный диск, покрытый сверху тонким слоем изолятора. Нанего клали такой же цинковый диск с изолирующей ручкой и эти два диска намгновение соединяли медной проволокой. Затем проволоку убирали и снималиверхний диск. Электроскоп показывал наличие заряда. Вольта объяснял этот опыттак. Когда два разнородных металла привели в соприкосновение, они получилиразноименные заряды. Но эти заряды, притягивая друг друга, оставались по разныестороны изолятора. Когда верхний заряженный диск убрали, заряды с нижнего дискапопали на лепестки электроскопа. И никакой жидкости при этом не было.
Следовательно,все дело просто в соприкосновении двух металлов! Но с самими металлами при этомсовершенно ничего не происходило, кроме возникновения заряда. Значит, какутверждал Вольта, ему удалось открыть источник электрического тока, которыйможет работать только от соприкосновения металлов, не меняя и не расходуя их.
Былатолько одна «маленькая деталь»: к сожалению, цинковый электрод в гальваническихэлементах почему-то все время окислялся и окись цинка прерывала ток. Электродыприходилось чистить. Вольта все время пытался сделать гальванические элементылучшей конструкции, но никак не мог избавиться от появления окиси. Тем не менееон был уверен, что в принципе задача разрешима и он осуществил мечту — создалвечный двигатель!
Послеоткрытия закона сохранения энергии физики и электрохимики подвергают взглядыВольта резкой критике. Не может идти электрический ток и выделяться тепло безвсяких затрат энергии! Не могут возникать электрические явления только откасания двух металлов; в воздухе всегда есть пари, которые оседают на металлы иокисляют их. Вольта открыл вовсе не «металлическое» электричество, а «химическое»электричество, — так как в его элементах химическая энергия переходит вэлектрическую, потому-то и окисляется цинк!
Посмотрите,с какой замечательной точностью повторяется вся история с Гальвани.
Гальваниоткрыл на самом деле «металлическое» электричество, а думал, что открыл«животное электричество», — говорил Вольта. В основе ошибки Гальвани лежало то,что он не обратил внимания на важнейший факт, который противоречил его теории, —на необходимость наличия двух разных металлов (точнее, внимание обратил, но непридал факту должного значения). Вольта открыл «химическое» электричество, адумал, что открыл «металлическое» электричество, — пишет В. Оствальд в своей«Истории электрохимии». Вольта не обратил внимание на важнейший факт, которыйпротиворечил его теории вечного двигателя, — окисление электродов, точнее, непридал ему должного значения.
Носамое интересное состояло в том, что прав был и Гальвани, и его критик Вольта, точнотак же, как прав был и Вольта, и его критик Оствальд.
Насамом деле Гальвани открыл два разных явления — и «животное электричество», иметаллическое. Но сам он считал, что открыл только первое из них, а Вольтасчитал, что существует только второе. Точно так же и Вольта открыл два разныхявления — контактную разность потенциалов, возникающую при соприкосновении двухметаллов, и химические источники тока. Но сам Вольта считал, что открыл толькопервое явление, в то время как его критик Оствальд признавал только второе.(Трудность различить несколько явлений, проявляющихся одновременно или всходных в чем-то опытах, — весьма типичная ситуация в науке, и мы с этим еще нераз столкнемся.) Только дальнейший ход развития науки показал, в чем были правыи в чем ошибались Гальвани, Вольта и Оствальд.
Послетого, как Вольта изобрел гальванический элемент и физики получили источникпостоянного тока, началось быстрое развитие электродинамики, стимулируемоецелым рядом практических применений электрического тока. Это в конце концов ипозволило выяснить правоту Гальвани.
Ужев 1800 г. было открыто тепловое действие тока, В 1803 г. вышла книга Петрова о вольтовой дуге. В 1820 г. Эрстед открыл действие электрического тока намагнитную стрелку, связав разделы науки об электричестве и магнетизме, которыедо этого развивались отдельно. И в течение года (вот еще доказательство, чтопрактические использования не запаздывали!) следуют замечательные разработкиэтого открытия.
Ампервыдвигает идею электромагнитного телеграфа, Барлоу и Фарадей изготовляют первыепримитивные модели электромоторов, а Швейгер изобретает гальванометр — прибордля измерения постоянного тока. Наконец-то появился объективный способ измеритьмалые токи, которые до этого регистрировались только с помощью лягушачьейлапки.
ГальванометрШвейгера был основан на действии катушки с током на магнитную стрелку, но онбыл чувствителен и к магнитному полю Земли, что очень мешало точным измерениям.
В 1821 г. Ампер предложил укреплять на одной оси две магнитные стрелки так, чтоих противоположные полюса были расположены один над другим, это позволилоизбавиться от влияния магнитного поля Земли. Швейгер вначале изолировал проводавоском или сургучом, но через несколько лет в связи с созданием телеграфапоявились провода с шелковой изоляцией. В руках физиков оказался достаточнонадежный и чувствительный измерительный прибор.
В1826—1827 гг. немецкий физик Г. Ом открыл закон, который носит его имя. Дляэлектробиологии особенно важно было то, что Ом ввел понятия «сила тока», «сопротивление»,которых так не хватало Гальвани и Вольта.
В 1825 г. флорентийский физик Л. Нобили создал высокочувствительный гальванометр,и в 1827 г. с помощью этого прибора ему впервые удалось зарегистрироватьразность потенциалов между разными точками тела лягушки. Но, как мы ужеговорили, просто поставить опыт еще недостаточно, надо еще его правильнопонять.
Нобилибыл последователем Вольта, и поэтому объяснял возникновение зарегистрированныхпотенциалов тем, что одни участки тканей теплее, чем другие, так как скоростьиспарения жидкости с разных точек не может быть строго одинаковой. Так Нобилипроходит мимо важного открытия.Авторитет Вольта помешал ему не меньше, чемавторитет Джильберта помешал Гальвани.
Начинаяс 1837 г. другой итальянский ученый, К. Маттеучи использует гальванометр дляобъективной проверки опытов Гальвани и его последователей.
Преждевсего, Маттеучи обнаружил, что между интактным (целым) и поврежденным участкамимышцы есть разность потенциалов; при этом разрез мышцы всегда играет рольотрицательного полюса. Ток, текущий к поврежденному месту, назвали токомповреждения. Этот результат Маттеучи давал объяснение двум первым опытамГальвани, ведь и Гальвани предполагал, что между интактным и поврежденнымучастками мышцы течет электрический флюид. Правда, Маттеучи смогзарегистрировать только ток повреждения мышцы, а не нерва (не хватало чувствительностиприбора). Но если считать аналогичной ситуацию и для поврежденного нерва, тоясно, что место разреза нерва служило источником тока, который в первом опытевозбуждал мышцу лягушки, а во втором — ее нерв.
Маттеучиобнаружил, что во время возбуждения поврежденной мышцы ток поврежденияпочему-то убывал. Это очень удивило экспериментатора. Казалось бы, что привозбуждении все должно усиливаться, а не убывать!
Наконец,Маттеучи сделал широко известным третий опыт Гальвани. Маттеучи непосредственнопоказал, что при возбуждении неповрежденной мышцы между ее частями идетэлектрический ток, который может возбудить лежащий на ней нерв. Работы Маттеучиносили принципиальный характер: до них, пока единственным измерительнымприбором служила сама лапка лягушки, не было уверенности в том, что процессывозбуждения связаны с электрическими явлениями.
Послеработ Маттеучи это можно было считать доказанным. Напомним, что все этопроисходило в 1837 г. Это был год столетия со дня рождения Гальвани и год егопосмертного торжества. Была доказана правильность объяснения им своих последнихопытов. Уже в 1841 г. появляется полное собрание сочинений Гальвани. Гальванивновь становится знаменит и теперь уже навсегда.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.electrolibrary.info