Kuni vooluallika leiutamiseni ei olnud võimalik uurida elektrivooluga kaasnevaid nähtusi. Kestev elektrivool esineb ju ainult vooluallikaga ühendatud juhis. Vooluallikas leiutati 18. sajandi viimastel aastatel ja juba mõni aasta hiljem avastati voolu soojuslik toime. Peagi selgus, et voolu toimete tugevus sõltub voolutugevusest. Millest sõltub aga voolutugevus?
Vooluallikas ja sellega ühendatud juhid moodustavad vooluringi. Vooluallikaid on erinevaid ja ka juhte võib vooluallikaga ühendada mitmel viisil. Nagu peagi selgub, sõltub voolutugevus nii vooluallika kui ka sellega ühendatud juhtide omadustest.
Kasulik teada!
KONNA KOIVAST ESIMESE VOOLUALLIKANI
1780. aastal tegi itaalia arst, Bologna ülikooli anatoomiaprofessor Luigi Galvani ebatavalise avastuse. Konna lahkamisel pani ta tähele, et äsja konnalt eemaldatud koiva lihased tõmbusid järsult kokku, kui terasnuga puudutas selle närve.
Galvani oletas, et nähtus on seotud elektririistade lähedusega prepareerimislaual. Tema laboratooriumilaual olid kõrvuti arstiriistad ja füüsikaseadmed, sest tolle aja teadlased tegelesid uurimistööga teaduse erinevates valdkondades. Järgnevate katsete tulemused kinnitasidki ta oletust. Ilmnes, et konna prepareeritud koiva lihased tõmbuvad kokku just siis, kui üks eksperimentaatoritest puudutab metallesemega selle närve, teine aga tekitab samal hetkel laua teises otsas elektrisädeme.
Elektrisädemega üheaegselt tuksatav konnakoib viis Galvani mõttele, et nähtus võib olla seotud õhus oleva elektriga. Oma hüpoteesi kontrollimiseks korraldas ta kummalise katse. Ta riputas oma maja katuse kohale tõmmatud traadi külge mitu konna. Iga konna ühe koiva ühendas ta juhtmega, mille teine ots oli maandamiseks lastud kaevu. Ülesriputatud konnade lihased hakkasidki äikese ajal tõmblema. Kuid lihased tõmblesid ka siis, kui välku ei löönud, taevast aga katsid vaid tumedad äikesepilved.
Galvani otsustas katseid korrata selge ilmaga. Ta riputas värskelt prepareeritud konnakoivad vaskkonksude abil aias olnud raudvõrele. Vahetevahel mõni koib küll tuksatas, kuid mingit seaduspära selles ei ilmnenud. Pikaajaliste vaatlustega jõudis ta järeldusele, et mitte ükski kord ei saanud konnakoiva tuksatust seostada atmosfäärielektriga. Seega ei leidnud tema oletus katsetega kinnitust.
Ebaõnnestumistest hoolimata jätkas Galvani uuringuid. Ta riputas koiva metallkonksu otsa ja puudutas metallvardaga üheaegselt nii konksu kui ka koiba. Mõnel puudutusel koib tuksataski. Katse tulemus sõltus sellest, millisest ainest konksu ja varrast parajasti kasutati. Kui mõlemad, nii konks kui ka varras olid rauast, koib ei tuksatanud. Koib ei reageerinud ka siis, kui kas konks või varras oli elektrit mittejuhtivast ainest. Kui aga üks neist oli vasest või hõbedast ja teine rauast, reageeris koib väga energiliselt.
Galvani arvas, et lihaste kokkutõmbe põhjustas „loomne elekter”. Konna lihastes või närvides tekib elektrilaeng, mis kandub mööda metallvarrast sobivasse kohta ning põhjustab lihaste kokkutõmbe. Galvani avastus kutsus esile üldise vaimustuse. Arvati, et kauaotsitud „elujõud” on leitud, et just elekter võibki olla elu saladuseks.
Galvani katsete tulemused olid nii huvipakkuvad, et õhutasid teist Itaalia teadlast, Alessandro Voltat uuringuid jätkama. Ta püstitas endale eesmärgi uurida, kas kahe eri metalli kokkupuutel võib tekkida elektrilaeng. Volta jõudis erinevate katsete tulemuste põhjal järeldusele, et Galvani katsetes põhjustaski konna lihaste kokkutõmbe just kahe eri metalli kokkupuutel tekkinud elektrilaeng. Konna koib kujutas endast lihtsalt tundlikku mõõteriista, mis reageeris elektrilaengule.
Volta pani tähele, et elektrilaengu tekkimiseks kahe metalli kokkupuutel on vajalik ka niiskuse (elektrolüüdi vesilahuse) olemasolu. Elektrilaeng võib tekkida kahe eri metalli ja elektrolüüdi vesilahuse kontaktis. Selline järeldus sobis ka Galvani katsete tulemustega, kus elektrolüüdi vesilahuseks oli koevedelik ja niiskus, mis kattis metallide pinda.
Volta edasised uuringud olid suunatud sellele, et teha kindlaks, milliste metallide kontakt elektrolüüdi vesilahusega annab parima tulemuse. Ta avastas, et ühe metalli võib asendada ka söega. 1799. aasta lõpul demonstreeriski Volta esimest enda konstrueeritud keemilist vooluallikat.
Galvani ja Volta avastus – elektrilaengu tekkimine eri metallide ja elektrolüüdi vesilahuse kokkupuutel on olnud aluseks mitmete vooluallikate konstrueerimisel. Galvani ja Volta katsed olid eelkäijaiks paljude teadlaste tööle, katsetele ja avastustele, mis viisid inimkonna ajajärku, mida kokkuvõtvalt iseloomustab sõna „elekter”.
Ka Galvani tõlgendus oma katsetulemustele ei olnud vale. Umbes sada aastat hiljem avastati, et tuksuv süda tekitab nõrku elektriimpulsse. Galvani katsed liikuvate elektrilaengute mõjust lihaste kokkutõmbele on aga aluseks neurofüsioloogiale.
