电化学的基础和电动力学

的发展电池

的发明电池1800年首次成为可能的理论有重大突破电流和电化学。这两个科学和技术迅速发展作为一个直接结果,导致一些19世纪的时代电。

电池的发展生物实验的偶然结果路易吉伽尔伐尼。Galvani,教授解剖学在博洛尼亚科学院,电很感兴趣鱼和其他动物。有一天他注意到电从静电火花机引起的肌肉宫缩在解剖青蛙这附近。起初伽尔伐尼认为这种现象的结果大气电因为期间都可以看到类似的效果闪电风暴。后来他发现,只要一块金属有关青蛙的肌肉和神经,肌肉萎缩。尽管Galvani意识到一些金属似乎比其他的更有效的生产这种效果,他错误地得出结论,认为金属运送流体他与动物电,从神经肌肉。伽尔伐尼的观察,于1791年出版,引起了巨大的争议和投机行为。

伏打附近的帕维亚大学物理学家一直研究电力刺激的感觉触摸,味道和视力。当沃尔特把金属硬币最重要的他舌头和另一个不同的硬币金属舌底表面与电线连接,硬币尝过咸。伽尔伐尼一样,沃尔特认为他与动物电直到1796年当他发现时,他也可以产生电流代替浸泡在一块硬纸板盐水他的舌头。Volta正确地推测,造成的影响是接触金属和潮湿的身体。1800年左右他现在称为构造伏打电堆组成的层银、潮湿的纸板锌,重复订单,开始和结束与一个不同的金属。当他加入了银和锌线通过电线、电力流不断。Volta证实他的桩等效在各方面的影响的静电。在20年内,电疗法产生的电力化学反应当时,成为明确与静电。更重要的是,沃尔塔的发明提供了第一个连续电流源。这基本的电池电压低于产生莱顿瓶,但它是更容易使用,因为它可以提供一个稳定的电流,不需要充电。

Galvani之间的争议,他们错误地认为电源自动物的神经,沃尔特,意识到它来自金属,科学家们分为两个阵营。Galvani是支持的亚历山大•冯•洪堡在德国,尽管沃尔塔是由法国物理学家库仑和其他。

Volta在六周的报告,两个英国科学家,威廉·尼科尔森和安东尼·卡莱尔用化学电池发现电解(这个过程电流产生化学反应)和发起的科学电化学。在他们的实验中使用的两个伏打电堆中解放出来氢和氧气从水。他们连接两端的桩黄铜电线和电线的两端盐水。的盐使水成为导体。氢气体年底积累一线;结束的其他金属被氧化。尼科尔森和卡莱尔发现大量的氢气和氧气释放的电流与当前使用的数量成正比。到1809年,英国化学家汉弗莱·戴维使用了更强的电池首次自由几个非常活跃的金属-钠,钾,钙,锶,钡,镁从他们的液体化合物。法拉第,戴维的助理,定量研究了电解和显示的数量能源需要单独一个克的一种物质复合密切相关原子量的物质。电解成为测量电流的方法,和数量负责释放一克一个简单元素的原子量是现在被称为法拉第在他的荣誉。

一旦科学家们能够产生电流,电池,他们可以定量研究电的流动。因为电池的,德国物理学家Georg西蒙欧姆实验是在1827年吗量化正是一个卡文迪什的问题只能定性调查一些50年earlier-namely,物质导电的能力。这项工作的结果欧姆定律解释如何电荷的流动阻力取决于导体的类型和它的长度和直径。根据欧姆的配方,通过导体电流成正比的潜在差异,或电压,和成反比的阻力,是,我=V/R。因此,电线的长度加倍加倍的电阻,而翻倍线的横截面积减少了阻力的一半。欧姆定律可能是最广泛使用的电气设计方程。

实验和理论的研究电磁现象

一个伟大的转折点在物理科学的发展汉斯·克里斯蒂Ørsted在1820年宣布的电流产生磁效果。(Ørsted讲课时,他发现了一个类物理学生。他把偶然一线载有电流附近指南针针和惊讶地看到针摆动直角线)Ørsted的偶然的发现证明了电力和磁性是有联系的。他发现,与法拉第随后发现变化磁场在附近产生电流电路,形成的基础詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的统一的电磁学理论,大多数现代电工学。

一旦Ørsted的实验已经显示,电流磁场的影响,科学家们意识到一定有电流之间的磁力。他们马上开始学习的力量。法国物理学家弗朗索瓦•阿拉戈,1820年观察到的电流将东方垂直入射铁屑铁丝围成一个圈。同年,另一个法国物理学家,Andre-Marie安培在定量方面,发达Ørsted的观察。安培显示两个平行导线载有电流像磁铁吸引和互相排斥。如果电流流动方向相同,电线相互吸引;如果他们在相反的方向流动,电线相互排斥。从这个实验中,安培能够表达右手定则的方向力在目前的磁场。他还建立了实验和定量的规律磁力电流之间的关系。他建议内部电流负责永久磁铁和高度可磁化的铁等材料。阿拉戈他证明钢针更强烈磁场在线圈形成电流。小线圈实验表明,在大的距离,两个线圈之间的力量是类似磁铁和两个小酒吧之间,而且,一个线圈可以取代一个合适大小的条形磁铁不改变的力量。这相当于磁铁的磁矩的决定维线圈的匝数,它周围的电流。

威廉鲟鱼的英格兰和约瑟夫亨利的美国Ørsted的发现开发使用电磁铁在1820年代。鲟鱼包裹18的光秃秃的铜线在一个u型的铁条。当他打开当前,酒吧成为一个电磁铁能够提高20倍重量。当当前处于关机状态,不再是磁化。亨利重复鲟鱼的工作在1829年,使用绝缘线,以防止短路。使用数百,亨利创建了一个电磁铁能够提高超过一吨铁。

Ørsted的实验显示,电可以产生磁场效应提出了相反的问题:可以在另一个磁性感应电流电路?法国物理学家Augustin-Jean菲涅耳认为,由于钢筋内金属螺旋可以通过传递一个磁化电流通过螺旋,反过来应该创建一个条形磁铁电流包络螺旋。在接下来的十年许多巧妙的实验设计,但期望稳定的电流将在附近的一个线圈感应磁铁导致实验意外丢失或不欣赏瞬态电效应引起的磁铁。