До изобретения источника тока было невозможно исследовать сопутствующие электрическому току явления. Непрерывный электрический ток может возникнуть только в проводнике, соединенном с источником тока. Источник тока изобрели в последние годы XVIII века, и уже через несколько лет открыли тепловое действие тока. Вскоре выяснилось, что сила действия тока зависит от силы тока. А от чего зависит сила тока?
Источник тока и соединенные с ним проводники образуют электрическую цепь. Источники тока бывают разные, и проводники можно соединить с источниками также разными способами. Как вскоре выяснится, сила тока зависит от свойств как источника тока, так и соединенных с ним проводников.
Полезно знать!
ОТ ЛЯГУШАЧЬЕЙ ЛАПКИ ДО ПЕРВОГО ИСТОЧНИКА ТОКА
В 1780 году итальянский врач, профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани сделал необычное открытие. Препарируя лягушку, он обратил внимание на то, что мышцы только что отделенной от лягушки лапки резко сокращаются, когда стальной нож прикасается к ее нерву.
Гальвани предположил, что это явление связано с близким расположением к лягушачьей лапке электрических приборов на столе для препарирования. На его лабораторном столе рядом располагались врачебные инструменты и физические приборы, так как в то время один и тот же ученый занимался исследованиями в разных областях науки. Результаты последующих опытов подтвердили его предположение. Оказалось, что мышцы лапки лягушки сокращаются именно тогда, когда один из экспериментаторов касается металлическим предметом нерва лапки, а другой в то же время на другом конце стола вызывает электрическую искру.
Подергивание лягушачьей лапки одновременно с электрической искрой привело Гальвани к мысли, что явление может быть связано с находящимся в воздухе электричеством. Для проверки своей гипотезы ученый провел необычный опыт. На проволоку, натянутую над крышей своего дома, он подвесил несколько лягушек. Одну лапку каждой лягушки он соединил с проводом, другой конец которого с целью заземления был опущен в колодец. Во время грозы мышцы подвешенных лягушек дергались. Но мышцы дергались и тогда, когда молнии не было, но небо было затянуто темными грозовыми тучами.
Гальвани решил повторить опыт в ясную погоду. С помощью медных крючков он подвесил только что препарированные лягушачьи лапки на находящуюся в саду железную решетку. Время от времени какая-либо из подвешенных лапок дергалась, но никакой закономерности в этом не проявлялось. После длительных наблюдений Гальвани пришел к выводу, что ни разу подергивание лапки не было связано с атмосферным электричеством. Таким образом, его первоначальное предположение не нашло подтверждения.
Несмотря на неудачу, Гальвани продолжал исследования. Он подвесил лапку на металлический крючок и одновременно дотрагивался металлическим стержнем до крючка и до лапки. Лапка дергалась при каждом прикосновении. Оказалось, что результат опыта зависит от того, из какого металла сделаны используемые крючок и стержень. Если крючок и стержень были из железа, лапка не дергалась. Лапка не реагировала и в том случае, если либо крючок, либо стержень были из диэлектрика. Но если один из них был медным или серебряным, а другой железным, лапка реагировала очень энергично.
Гальвани решил, что сокращение мышц обусловлено «животным электричеством». В мышцах или нервах лягушки возникает электрический заряд, который переносится по металлическому стержню в подходящее место и обусловливает сокращение мышц. Открытие Гальвани вызвало всеобщее воодушевление. Было решено, что «жизненная сила», которую так долго искали, найдена, и, возможно, именно электричество и есть тайна жизни.
Результаты опытов Гальвани вдохновили другого итальянского ученого – Алессандро Вольта продолжать исследования. Он поставил своей целью выяснить, может ли возникнуть электрический заряд при соприкосновении двух тел из разных металлов. На основании результатов различных опытов Вольта пришел к выводу, что в экспериментах Гальвани сокращение мышц лягушачьей лапки было обусловлено электрическим зарядом, возникающим при соприкосновении двух разных металлов. Препарированная лапка лягушки представляла собой всего лишь чувствительный измерительный прибор, который реагировал на электрический заряд.
Вольта заметил, что для возникновения заряда при соприкосновении двух металлов необходимо также наличие влажности (водного раствора электролита). Электрический заряд может возникнуть при контакте двух разных металлов и водного раствора электролита. Такой вывод согласовывался и с результатами опытов Гальвани, водным раствором электролита в которых служила тканевая жидкость и влага, покрывающая поверхность металла.
Дальнейшие исследования Вольта были направлены на то, чтобы установить, контакт каких металлов с раствором электролита дает наибольший эффект. Он открыл, что один металл с успехом можно заменить углем. И в конце 1799 года Вольта продемонстрировал первый сконструированный им химический источник тока.
Открытие Гальвани и Вольта – возникновение электрического заряда при соприкосновении двух разных металлов и водного раствора электролита – легло в основу конструирования многих источников тока. Опыты Гальвани и Вольта стали предшественниками многих научных работ, опытов и открытий, приведших человечество к эпохе, которую в итоге можно охарактеризовать словом «электричество».
Объяснение Гальвани результатов своих опытов тоже оказалось не таким уж ложным. Спустя примерно сто лет было сделано открытие, что при биении сердца возникают слабые электрические импульсы. А опыты Гальвани о влиянии движущихся электрических зарядов на сокращение мышц лежат в основе нейрофизиологии.
