تحقیق مقاله پیل های الکتریکی

تاریخچه

این مولد شیمیای توسط ولتا (A. Volta) فیزکدان ایتالیایی ساخته شد. ولتا ثابت کرد که وقتی رساناهای مختلفی را باهم تماس دهیم، جدایی بارهای الکتریکی (بروز emf) پدید می‌آید. در نتیجه تماس در سطح مرزی بارهای منفی روی یک فلز جمع می‌شوند (فزونی الکترون) و روی فلز دیگر بارهای مثبت ظاهر می‌شوند (کمبود الکترون).

اولین مولد emf

اولین مولد نیروی محرکه الکتریکی emf که امکان مطالعه جریان الکتریکی را فراهم آورد و برای مقاصد عملی بکار رفت پیل گالوانی بود که در آن انرژی آزاد شده با عبور جریان از مدار را انرژی آزاد شده از واکنشهای شیمیایی تأمین می‌کنند، که با عمل پیل همراه هستند.

پیل گالوانی

پیل گالوانی به احترام گالوانی (L. Galvani) فیزیکدان و متخصص علم تشریح ایتالیایی که آزمایشهای او محرک بررسیهای ولتا بود، نام گذاری شده است. پدیده کشف شده توسط گالوانی و ولتا که عبارت بود از جدایی بار یعنی بروز emf در سطح مشترک بین دو رسانا که در ساختن پیل گالوانی بکار گرفته شد.

قاعده ولتا

در مداری که دارای تعداد دلخواهی از فلزات مختلف باشد emf برابر صفر است.

در فلزات بر اثر عبور جریان هیچ تغییر شیمیایی رخ نمی‌دهد.

در مدار بسته‌ای که توسط رساناهای فلزی تشکیل می‌شود جمع جبری تمام emf ها برابر صفر است (پیش بینی با قانون بقای انرژی.

پیل ولتا

ولتا دنبال ایده‌ای بود که جریان الکتریکی مدار را مقداری تغییر دهد. به عبارتی با ایجاد تغییر در ترکیب شیمیای رسانا در اثر عبور جریان به تعدادی تحولات شیمیای منجر می‌شود و در نتیجه آنها انرژی داخلی (انرژی شیمیایی) اجسام تشکیل دهنده کاهش می‌یابد و با صرف این کاهش انرژی جریان می‌تواند در مدار باقی بماند.

برای حصول به این نتیجه ولتا با فرو بردن یک تیغه مس و یک تیغه روی در محلول اسید سولفوریک به اولین پیل گالوانی که به پیل ولتا معروف است واقعیت بخشید (برای اینکه پیل نهایی حاصل تلاشهای گالوانی و ولتا بود به آن پیل گالوانی ولتا گویند). با اتصال تیغه‌های مس و روی (الکترودها) پیل ولتا با رسانا (مثلا یک سیم فلزی) در این مدار بسته جریان الکتریکی بوجود می‌آید.

ساختمان پیل ولتا

پیل ولتا شامل تمام اجزائی است که برای هر پیل گالوانی لازم است. یعنی دو رسانای فلزی (روی و مس) که با رسانای دیگر (محلول اسید سولفوریک)در تماس است. با این حال پیل مناسبی نیست زیرا emf آن که در شروع کار به 107v می‌رسد، به سرعت افت می‌کند. به این دلیل معمولا از پیلهای دیگری استفاده می‌شود که در انتخاب رساناهای فلزی و محلول رسانا با پیل ولتا متفاوت هستند.

اشکانیان مخترع پیل الکتریکی

آیا ایرانیان مخترع پیل الکتریکی بوده اند؟

تا چند سال پیش همه تصور میکردند که پیل الکتریکی را نخستین بار دانشمند ایتالیایی لوییجی گالوانی در سال 1786 اختراع کرد.گالوانی از قرار دادن دو فلز در آب نمک جریان برق بدست آورد. چقدر مایه تعجب است وقتی میبینیم که بر حسب تصادف ،گالوانی هم برای ساختن پیل همان فلزهایی را استفاده کرد که 1800 سال پیش از وی ایرانیان برای ساختن پیل بکار برده بودند.

آیا ایرانیان مخترع پیل الکتریکی بوده اند؟

تا چند سال پیش همه تصور میکردند که پیل الکتریکی را نخستین بار دانشمند ایتالیایی لوییجی گالوانی در سال 1786 اختراع کرد.گالوانی از قرار دادن دو فلز در آب نمک جریان برق بدست آورد. چقدر مایه تعجب است وقتی میبینیم که بر حسب تصادف ،گالوانی هم برای ساختن پیل همان فلزهایی را استفاده کرد که 1800 سال پیش از وی ایرانیان برای ساختن پیل بکار برده بودند.

برای نخستین بار یک باستانشناس آلمانی به نام ویلهلم کونیک یک پیل الکتریکی اشکانیان را 20 سال پیش در مرز عراق و ایران کشف کرد و هنگامی که آن را به موزه برلین برد مشاهده کرد که دوستانش نیر قطعات شکسته و خورد شده نظیر این پیل را پیش تر به موزه آورده اند. باستان شناس آلمانی پس از مدتی حدس زد که شاید این جسم عجیب یک پیل الکتریکی بوده است ولی دوستانش در این مورد تردید داشتند تا آنکه او پس از سالیان دراز تحقیق عاقبت موفق شد در خرابه های شهر سلوکیه متعلق به اشکانیان آلات دیگری کشف کند که حدس قبلی او را تایید نمود.

این دانشمند در حفاری های خود مقدار زیادی از این پیلها را پیدا کرد که به وسیله میله های برنزی به یکدیگر متصل بودند و در آخر فقط دو سیم از ترکیب آنها بوجود آمده بود و سر این دو سیم به دستگاه دیگری فرو رفته بود. کونیک مشاهدات خود را در کتابی منتشر ساخت.تا آنکه افکارش در سراسر جهان پخش شد و پس از آزمایشهای فراوانی که در این مورد به عمل آمد ، سرانجام چندی پیش یک مهندس امریکایی به نام ویلاردگری ثابت کرد که این دستگاه عجیب را اشکانیان برای آب دادن فلزات بخصوص طلا و نقره بکار می برده اند.

گری در گزارش خود می نویسد:«اشکانیان از اتصال این پیلها به یکدیگر مقدار قابل توجهی نیروی برق بدست می آوردند و آن را به وسیله دو سیم وارد دستگاه آبکاری کرده و با استفاده از املاح طلا و نقره ، دستبند ها و زینت آلات خود را آب طلا و نقره میدادند که امروز گالوانو پلاستی یا آبکاری الکتریکی می نامند.»

در آن زمان کیمیاگران و جواهرسازان باستانی که به اینکار می پرداختند ساختمان پیل را نیز مانند سایر معلومات خویش به عنوان یک راز مگو تلقی کرده و جز به اهل فن به کسی ابراز نمی داشتند و در نتیجه از این اختراع جز کاهنها و کیمیاگران ، دیگران اطلاع نداشتند.

پیل مورد استفاده ایرانیان در قریه ای در اطراف بغداد به دست آمده است.باستان شناسانی که در آثار تمدن اشکانیان حفاری میکردند در کلبه یک کاهن یا کیمیاگر ایرانی تعداد زیادی از این پیلها به دست آوردند. باید در نظر داشت که در زمان فرمانروایی اشکانیان که از 250 سال قبل از میلاد مسیح تا 226 سال بعد از میلاد ادامه داشت قسمت مهمی از کشور فعلی عراق و منجمله نواحی بغداد جز امپراطوری ایران محسوب می شد

تاریخ این موضوع ما را به سال 1780 باز می‌گرداند. در این زمان مجامع علمی هنوز درباره الکتریسیته مباحثه داشتند. والش Walsh ثابت کرده بود که تکان و اضطراب حاصل از تماس با ماهی اژدر از نوع لرزشهای الکتریکی است و در سال 1773 ماهی مزبور را تشریح کرد و عضو مولد الکتریسیته را یافت و چون در همان سال هنتر Hunter عضو متشابهی در بدن یکی از انواع مار ماهی بنام (Gymnote) یافته بود این فکر پیش آمد که حیوانات دیگر نیز می‌بایست عضوی از این قبیل داشته باشند به چه دلیل این دو نوع ماهی دارای این امتیاز هستند که می‌توانند دشمنان خود را بوسیله الکتریسیته هلاک سازند؟ پس بیاییم و در احوال سایر حیوانات نیز مطالعه کنیم شاید به کشف الکتریسیته حیوانی موفق گردیم. این بود فکری که برای لویی گالوانی Louis Galvani (1798-1737) استاد تشریح در دانشگاه بولونی پیدا شد. روزی از روزهای سال 1780 که قورباغه‌ای را پوست کنده درباره آن مطالعه می‌کرد یکی از شاگردان او نیز ماشین الکتریکی را به حرکت درمی‌آورد و هنگامیکه بوسیله کارد جراحی اعصاب قورباغه را لمس می‌کرد ملاحظه نمود که هر بار جرقه‌ای از ماشین الکتریکی خارج می‌شود پنجه‌های قورباغه منقبض می‌گردد. با خود گفت: واقعاً داستان غریبی است. چطور است موضوع را بوسیله جرقه‌های قوی‌تر امتحان کنیم و حتی جرقه‌های رعد و برق را مورد استفاده قرار دهیم یعنی قورباغه را به برق‌گیر بیاویزیم. آنگاه ملاحظه کرد که هنگام عبور هر ابر بارانی عمل انقباض صورت می‌گیرد. بسیار خوب اما وقتی که هوا خوب بود چه می‌شد؟ وی قورباغه را به بالکون فلزی خانه خود آویخت ولی هیچ وقت تجربه درست درنمی‌آمد. یک شب که از عدم حصول نتیجه قطعی بی‌حوصله شده بود نعش قورباغه را از محلی که آویخته بود با شدت جدا کرد و اتفاق عجیبی افتاد! بر حسب تصادف گازانبر مسی که قورباغه را با آن گرفته بود با آهن بالکون تماس یافت و مشاهده کرد که بلافاصله در قورباغه تکانی از نوع همان تکانها که سابقاً نیز دیده بود ایجاد شد و این بار دیگر نه ماشین الکتریکی را متهم ساخت و نه طوفان را. این اکتشاف در بیستم سپتامبر 1786 بعمل آمد و گالوانی دستها را به هم مالید و خیال کرد واقعاً الکتریسیته حیوانی را کشف کرده است. اما صدای مخالفی برخاست:

اینطور نیست، و این سخن از آلکساندرولتا Alexandre Volta (1745-1827) استاد فیزیک دانشگاه پاوی بود که گفت: خیر، اگر در این عمل الکتریسیته‌ای تولید شده است قورباغه مسؤول آن نیست بلکه پیدایش این الکتریسیته فقط نتیجه تماس گازانبر مسی با بالکونی آهنی است.

گالوانی جواب داد اگر اینطور است پس در حق الکتریسیته حیوانی چه می‌گویی.

الکتریسیته حیوانی وجود ندارد: بلکه الکتریسیته بسیار کوتاه موجود است.

بحثی که بعداً از این مذاکره پیش آمد به نفع گالوانی نبود و گذشته از آن تقدیر به او روی خوش نشان نداد. هنگامیکه بناپارت جمهوری آن سوی‌ آلپ را تشکیل داد (1797) دانشمند مزبور حاضر نشد قسم وفاداری یاد کند. بنابراین کرسی تدریس او را گرفتند و مجبور شد به نزد برادرش فرار کند، اما جمهوری مزبور آنقدرها اهل سخت‌گیری نبود و با ملاحظه مقام علمی گالوانی حاضر نشد که کارش را به او پس دهد فقط بشرط آنکه مراجعت کند. اما دیگر خیلی دیر شده بود گالوانی مأیوس شد و بدبختی نیز او را سخت از پای درآورد و در سال 1798 در بولونی زندگی را بدرود گفت.