伏打電堆

伏打電堆（Voltaic pile），又名 伏打堆，是最早出現的化學電池，是在1800年由義大利物理學家亞歷山大·伏打伯爵發明。

伏打電堆由很多個單元堆積而成，每一單元有鋅板與銅板各一，其中夾著浸有鹽水的布或紙板。伏打電堆每個單元可以產生0.76V的開路電壓，擁有六個單元的伏打電堆其開路電壓大約是4.56V。

由伏打製作的“伏打堆”被認為是第一種電化學電池。它包括兩個電極：一個是鋅，一個是銅。電解液可以是稀硫酸或海水滷水。電解液中存在的物質是2H 和SO 離子。鋅比銅和氫在電化學順序更靠前，所以鋅棒為負極，銅棒為正極。在鋅電極上，鋅失去電子成為Zn 離子，在溶液中帶正電的氫離子（質子）從銅電極捕獲電子，形成氫氣泡（H）。因此，當兩個電極相連時會產生電流。伏打電池的化學反應式如下：

鋅

Zn→Zn+ 2e

硫酸

2H+ 2e→H

銅不參與反應過程，它只用於導電。

這種電池有個缺點，就是它並不安全，即使使用了稀硫酸也可能會有危險。另外，因為氫氣附著在銅電極表面不會被釋放，形成了金屬和電解質溶液之間的屏障，所以電池的功率會隨著時間的推移而減小。

說到伏打電池的發明還有一段有趣的故事。這要從電流的發現者伽伐尼說起，伽伐尼是伏打的好朋友，他是一名解剖學家和生物學家，他的妻子因健康原因要經常吃蛙腿。1780年的一天，伽伐尼把青蛙剝皮后，放在靠近起電機旁的桌子上。當他妻子偶然拿起電機旁的外科手術刀時，刀尖觸及到了蛙腿外露的小腿神經，蛙腿抽動起來，好像活的一樣。她把這件事告訴了伽伐尼。伽伐尼重複了這個試驗，他把蛙腿放在玻璃板上，用兩把叉子，一個叉尖是銅的，另一個叉尖是鐵的，去碰蛙腿的神經和肌肉，生碰一下，蛙腿就引縮一次。

為了探究這個現象的原因，伽伐尼選擇了各種不同的條件，重複這個實驗。開始，伽伐尼用銅絲把青蛙與鐵窗相連，在雨天和晴天作實驗，青蛙的腿都痙攣。接著，他只用銅絲去接觸蛙腿，蛙腿卻不發生痙攣。後來，他找了一間封閉的房間將青蛙放在鐵板上，用銅絲去觸它，結果和以前一樣，又發生了收縮，這就排除了外來電的可能性。伽伐尼選擇不同的日子，不同的時辰，用各種不同的金屬多次重複，總是得到相同的結果，只是在使用某些金屬時，收縮更強烈而已。

後來他又用各種不同的物體來做這個實驗，但用諸如玻璃、橡膠、松香、石頭和干木頭代替金屬，都不出現這個現象。

進一步的實驗使伽伐尼認為蛙的神經中有電源，很可能是從神經優越性到肌肉的特殊電流質引起的“動物電”。

伽伐尼的實驗使許多科學家感到驚奇。伏打在1792－1796年重複伽伐尼的實驗時發現，只要有兩種不同金屬互相接觸，中間隔以濕的硬紙、皮革或其他海綿狀的東西，不管有沒有蛙腿，都有電流產生，從而否定了動物電的觀點。伏打認識到蛙腿收縮只是放電過程的一種表現，兩種不同金屬的接觸才是電流現象的真正原因。

根據各種金屬接觸的實驗結果，伏打列出了鋅－鉛－錫－鐵－銅－銀－金的次序，這就是著名的伏打序列。其中兩種金屬相接觸時，位於序列前面的都帶負電（作電源負極）、後面的帶正電（作電源正極）。

1800年伏打用鋅片與銅片夾以鹽水浸濕的紙片疊成電堆產生了電流，這個裝置後來稱為伏打電堆，他還把鋅片和銅片放在盛有鹽水或稀酸的杯中，放多這樣的小杯子中聯起來，組成電池。他指出這種電池“具有取之不盡，用之不完的電”，“不預先充電也能給出電擊”。

伏打電堆（電池）的發明，提供了產生恆定電流的電源——化學電源，使人們有可能從各個方面研究電流的各種效應。從此，電學進入了一個飛速發展的時期——電流和電磁效應的新時期。

直到現在，我們用的乾電池就是經過改時后的伏打電池。乾電池中用氯化銨的糊狀物代替了鹽水，用石墨棒代替了銅板作為電池的正極，而外殼仍然用鋅皮作為電池的負極。

人們為了紀念他們的功績，就把這種電池稱為伽伐尼電池或伏打電池，並把電壓的單位用“伏特”來命名。