Forside Søgning Liste

Voltas arbejder med elektrisk strøm

Et af de forsøg, som Volta fandt bekræftede hans eget synspunkt, var følgende: Han lagde et lille stykke sølvpapir (som er lavet af tin!) på sin tungespids, og længere inde på tungen lagde han en sølvmønt. Når han så forbandt de to metalstykker med en tynd metaltråd, mærkede han på tungespidsen en syrlig smag. Smagen blev med at være der, men da han fjernede metaltråden, forsvandt smagen. Så byttede han om på sølvpapiret og mønten og forbandt dem igen med metaltråden. Så kom der smag ved tungespidsen igen, men nu var smagen anderledes, den var bitter og skarp. Volta havde inde i sin mund lavet verdens første batteri!

Det er klart, at når Volta havde erkendt en elektrisk strøm (strøm er ikke hans egen sprogbrug) på denne subjektive måde, så måtte han finde en mere objektiv måde. Billedet til højre viser hans apparat. Nederst ses et elektroskop med to tynde guldblade. For oven er der fastgjort en vandret kobberplade, og oven på den ligger der en anden kobberplade med en lodret stang. De to plader er ferniserede på de sider, der vender mod den anden plade, så der kan ikke strømme elektricitet fra den ene plade til den anden. I sin venstre hånd holder Volta en sammenloddet metalstang, den ene ende er kobber og den anden zink. Med venstre hånd rører han ved oversiden af den øverste plade. Så fjernes metalstangen, og når den øverste plade løftes op, fjerner elektroskopets to guldblade sig fra hinanden. Det der sker er følgende: Der er en spændingsforskel mellem kobberet og zinken i stangen. Den kondensator, der består af de to vandrette plader, oplades derfor gennem Voltas krop, og elektriciteten sætter sig på de to ferniserede siden af pladerne, den ene positiv og den anden negativ. Der strømmer ikke elektricitet ned i elektroskopet før man fjerner den øverste plade og metalstangen, for så kan elektriciteten i den nederste plade brede sig ned i elektroskopet.

På Voltas tid var det velkendt, at der findes to slags gnidningselektricitet, som vi nu kalder positiv og negativ. Det opdagede Dufay i 1734, der er link for oven. Med elektroskopet kunne Volta måle størrelsen af en elektrisk spænding, men han kunne ikke se, om det var en positiv eller en negativ elektricitet.

Det næste Volta gjorde var at lave det samme forsøg med andre metaller. Han kunne så se på den vinkel, der var mellem guldbladene, hvilke metalpar der gav stor spænding, og hvilke der gav mindre spænding. Han fandt at sølv og zink gav de største udslag, men at kobber og zink var næsten lige så godt, - og meget billigere.

Baseret på sådanne målinger formulerede Volta som den første en såkaldt spændingsrække. Den så sådan ud:

Zink	12
Bly	7
Tin	6
Jern	3
Kobber	1
Sølv	0

Spændingsrækken bruges på den måde, at den spænding, der opstår f.eks. i en stang af zink og kobber er forskellen mellem spændingstallene, altså 12 - 1 = 11. På tilsvarende måde vil en stang, der er af zink i den ene ende og af tin i den anden ende have en spændingsforskel på 12 - 6 = 6. Denne enkle måde at bruge spændingsrækken på kræver, at man går fra et metal til et andet, der står længere nede i rækken. Men hvis man f.eks. spørger, hvor meget spændingen ændres, når man går fra kobber til bly, skal man sige, at spændingen får ændringen 1 - 7 = -6; Spændingen bliver altså formindsket. Denne brug af spændingsrækken har en vigtig konsekvens. Lad os f. eks. kigge på denne stang:

Under stangen har jeg skrevet ændringen af spændingstallet, når man går fra et metal til det næste. Som man ser, har det ingen betydning for resultatet, at vi har indskudt kobber og bly mellem zink og tin. Jeg ved ikke, hvordan Volta på baggrund af af hans målinger nåede frem til spændingstallene. Bortset fra, at bly og jern burde ombyttes i Voltas spændingsrække, stemmer hans resultater med nutidens.

Volta vidste det vist ikke, men hans spændingsrække har også kemisk betydning. Jo længere nede et metal står i spændingsrækken, jo dårligere er det til at indgå kemiske forbindelser. Sølv står nederst, og det passer jo med, at sølv kemisk set er et meget stabilt metal.

Under sine overvejelser om at skaffe en kilde, der kunne skaffe en varig strøm (igen brugte Volta ikke ordet strøm) kom Volta til at betragte en ring bestående af forskellige metaller, sådan som det er vist på figuren. Umiddelbart er der ikke noget i vejen for, at sådan en ring kunne være en strømkilde. Energikilden kunne jo være, at metallerne langsomt nedbrydes, f.eks. iltes. Det er imidlertid ikke svært at indse, at hvis Voltas spændingsrække virker, så skabes der i ringen ikke en spænding til at skabe strømmen, sådan som man kan se på figuren. Hvis man nemlig går en gang rundt på ringen, så stiger spændingstallet lige så meger, som det falder.

Det næste problem, som Volta stod over for, var at den spænding der var mellem de to ender af metalstangen var ganske lille. Så Volta overvejede om han ikke på en eller anden måde kunne addere virkningerne af et større antal metalpar.

Den 20. marts i år 1800 skrev Volta et berømt brev til Joseph Banks, der var formand for Royal Society. Han meddeler, at han har fundet en konstant virkende elektricitetskilde, nemlig "et apparat som kan sammenlignes med et batteri af leydnerflasker, der kun er svagt opladede, men som har den egenskab, at når man udlader det, da oplader det sig selv igen øjeblikkelig. . . . Jeg skaffede mig nogle dusin runde plader af kobber eller endnu bedre af sølv, omtrent en tomme i tværmål og et lige så stort antal lignende plader af tin eller hellere af zink. Dernæst tilskar jeg et tilstrækkeligt antal runde plader af pap, læder eller et andet porøst stof, som er i stand til at optage og fastholde megen fugtighed. Disse plader lagde jeg over hinanden, således at de to slags metalplader stadig lå i samme orden, og så at hvert pladepar var adskilt ved en fugtig pap - eller læderskive." På billedet til venstre viser vi en tegning af Voltas søjle. Den består af skiver af zink og sølv. Sølv hedder argentum på latin. Mellem metalpladeparrene ser man pappladerne. Stængerne mærket m er formodentlig ferniserede glasstænger til at holde styr på søjlen af plader. En voltasøjle med ca 25 pladepar gav et tydeligt udslag på elektroskopet når det blev forbundet til den øverste plade og når den nederste plade var jordforbundet. På tegningen har Volta etableret jordforbindelsen gennem en skål med saltvand. Og når man rørte ved den øverste og den nederste plade samtidig fik man et klart elektrisk vedholdende stød. La Cour sammenligner det med stødet fra en elektrisk ål, men det er der vist ikke mange, der har prøvet i vore dage? På Voltas tid havde man ikke mulighed for at få at vide, hvad der sker i søjlen, elektronisk set.

Volta fandt selv ud af, at rækkefølgen sølv-zink-fugt-sølv-zink-fugt ··· sølv-zink-fugt-sølv-zink , som han brugte i voltasøjlen, mere bekvemt kunne realiseres i vandret retning, når man erstatede pappladerne med små glasskåle, som der var f.eks. saltvand i. Vi viser dette batteri på billedet nedenfor.

Voltas batteri

Pladerne af sølv og zink er her sænket ned i vandet, og to plader i nabobægre er forbundet med en buet metalstang. Det er lige meget, hvilket metal stangen er lavet af.

Volta opfattede virkningen af søjle og batteri på følgende måde: Når de to nederste metalplader rører ved hinanden opstår der en spændingsforskel mellem dem på lad os sige 1 volt. Den første papplade er ledende, og den bevirker sølvpladen oven på den får samme spænding som zinkpladen under den, altså 1 volt. Men så sørger metalpar nr. 2 for, at sølvplade nr. 2 får en spænding på 2 volt. På denne måde fortsætter det opad, så den øverste plade får en spænding på 8 volt. I virkeligheden er spændingsforskellen mellem en sølvplade og en nabozinkplade nok mindre end vore dages volt. Volta kaldte selv spændingsforskellen "den elektromotoriske kraft". Han viste også at denne kraft ikke kun har en størrelse, men også en retning. Det gjorde han ved at anbringe en spejlvendt version af batteriet ovenfor til højre for det, og så forbinde de to nabozinkplader i midten med hinanden. Så viste det sig, at der ingen spændingsforskel var mellem de to yderste sølvplader.

Volta kontrollerede at hans batteri havde samme virkning på ham selv, som den Galvani havde opdaget på frøers muskler. Han fastgjorde en metaltråd til den nederste plade i søjlen og en anden til den øverste plade. Når han så tog den ene metaltråd i sin ene hånd, og førte den anden metaltråd hen til et følsomt sted på sin hud, så opstod der en sviende fornemmelse, og den holdt sig, indtil han fjernede tråden fra huden. Hans hud var en del af en ledende forbindelse mellem søjlens to poler. I dag ville vi sige, at der gik en strøm fra tråden til huden, men sådan udtrykte Volta det ikke.

Som nævnt var Volta klar over, at når to metaller rører hinanden opstår der en spændingsforskel mellem dem. Volta kaldte dette en elektromotorisk kraft. Denne kraft kan sætte en varig strøm i gang. Det viste sig senere, at at den elektromotoriske kraft først og fremmest opstår ved berøring mellem metal og vædske. Voltas opdagelse af at voltasøjlen besidder en elektromotorisk kraft, som har størrelse og retning, og som virker uafbrudt var ikke desto mindre af epokegørende betydning. Jeg ved ikke, hvornår man første gang aftalte, hvilken vej man skulle sige, at strømmen går, men resultatet var at man "definerede" strømmens retning i overensstemmelse Voltas spændingstal, så hvis man i Voltas batteri ovenfor forbinder zinkpladen til højre med sølvpladen til venstre med en ledning, så går strømmen i ledningen fra zink til sølv.

Hvis du støder på et ord, hvis betydning du ikke kender, så søg på ordet.