最早的电池是怎么发明的?竟然是受电鱼启发
遇到敌人时,突然而至的电脉冲也会把敌人吓跑。
电鳗不仅利用放电来寻找食物和对付敌人,还可以用电在水中传送消息。比如,当雄电鳗接近雌电鳗时,电流的强度会发生变化,这是它们在打招呼。
电鱼怎么发电?
发电鱼类的“电池”来自体内的发电器官,它们大多来源于肌肉组织。
这种独特的发电器官中,排布着许多电细胞,虽然每个单独的细胞发电很微弱,但是组合在一起的时候就会产生很大的电流。
电细胞和原来的肌肉细胞一样,在不发电的休息时刻,膜外带正电,膜内带负电,这叫做“静息电位”。但它们的形状很特别,分为两面:一面较为光滑,直接与神经系统相连;另一面则凹凸不平,没有神经。
看,这就是电鳗电器官中的电细胞。
当电鳗想要放电,大脑通过神经发送信号,指挥电细胞开始工作,细胞膜上的“钠离子通道”被打开,细胞外大量带正电荷的钠离子在浓度差的作用下流入细胞膜,这种电荷的流动就会产生电压和电流。
仔细看它的电细胞,两面的功能并不对称,一侧有钠离子通道,另一侧没有。相当于一节正常的电池,只能从一头进电,这样就可以形成稳定的电流和电压。
每个电细胞可以发出约0.15伏的电压,电鳗体内有多达5000~6000个电细胞,它们层层紧密排列在一起,形成了类似电池串联结构的发电器官。
正是这样的结构,启发一个人发明了最早的电池组——伏特电堆。
最早的电池——200年前的伏特电堆
1800年,意大利物理学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)发明了第一个真正的电池,这就是伏特电堆。伏特电堆是模仿电鱼电器官设计的。 伏特在一封信中写道,他所设计的电堆“模仿了电鳐和电鳗的电器官,所以叫做‘人造电器官’”。
▲ Alessandro Volta's electric battery (Tempio Voltiano in Como, Italy).
伏特电堆由成对的铜片和锌片堆叠在一起,中间夹着一层浸有盐水的布或纸板。他用各种金属做了实验,发现锌和银的搭配,效果最好。伏特电堆产生了持续的电压和稳定的电流。
电池的出现和不断改进,促进了电学的重大进步,最终让便携式电脑、移动电话、电动汽车和许多其他电子设备得以出现。
参考文献:
[2] 成庆泰。电鱼的类型和功能,《生物学通报》1982年06期
[5] 仿生技术大暴露 作者:李慕南, 姜忠喆主编 出版商 Beijing Book Co. Inc..
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