Volta-søjlen – batteriet med 200 år bag sig

Opfindelsen der har forandret vor levevis

Af Louis Nielsen, cand. scient. i fysik og astronomi, lektor ved Herlufsholm
E-mail: LNi@Herlufsholm.dk

Vort nuværende højteknologiske samfund med alle dets elektroniske apparater og instrumenter er

- på godt og ondt - et resultat af de opdagelser og opfindelser der er blevet gjort, indenfor naturvidenskaberne - specielt fysikken - i løbet af de sidste par hundrede år.

En mobiltelefon, en lommelygte eller en walkman ville ikke kunne fungere hvis ikke det transportable elektriske batteri var blevet opfundet.

En grundlæggende opfindelse fandt sted for 200 år siden, da den italienske fysiker Alessandro Volta (1745-1827) konstruerede det første brugbare elektriske batteri, der kunne give en nogenlunde stabil men dog lille elektrisk strøm.

Herlufsholm ejer en Volta-søjle, der blev anskaffet til Skolen i 1802. Anskaffelsen af 'det galvaniske batteri' står at læse i en fortegnelse over apparater fra 1805. Denne er skrevet af Hans Bøchmann Melchior (1773-1831), der var naturfagslærer på Herlufsholm fra 1797 til 1831.

Batteriet består af et 67 cm brunt lakeret træstativ og tre lodrette glasstænger, der virker som støtter til en søjle bestående af omkring 60 kobberplader og 60 zinkplader, der kan adskilles af papskiver, der er opvædet i en syre- eller saltopløsning.

Alessandro Volta -beundret af Napoléon

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta blev født 1745 i Como i Norditalien. Volta forskede i både fysik og kemi og gjorde flere opfindelser og opdagelser. I 1774 blev han ansat som lærer i fysik ved det gymnasium, han selv havde gået på. I 1775 konstruerede han det såkaldte elektrofor, der var en forbedret udgave af elektrisérmaskinen. Han opdagede i 1778 sumpgassen, også kaldet methan. Et apparat - kaldet et eudiometer - der, ved hjælp af elektricitet, kan måle indholdet af ilt i den atmosfæriske luft opfandt Volta i 1778. Et forbedret elektroskop der kunne registrere meget små elektricitetsmængder opfandt han i 1783. I 1779 blev Volta udnævnt til professor i fysik ved Universitetet i Pavia. Her var han ordinær professor indtil 1804, hvor han ønskede at gå af. Imidlertid tilbød den franske kejser Napoléon Bonaparte (1769-1821), der var en stor beundrer af Volta, at han kunne forblive i sit embede til samme løn, hvis blot han ville holde én forelæsning om året. Selv om Frankrig havde besat Norditalien, tog Volta imod tilbudet. Han fortsatte indtil 1819, hvor han rejste hjem til Como. Her døde han i 1827. Napoléon gjorde Volta til greve og senere til senator over Lombardiet. Volta fik mange æresbevisninger og en anerkendelse var det også, da man på den International Elektriske Kongres i 1881 vedtog at kalde den elektriske spændingsenhed volt.

'Den dyriske elektricitet' og Volta-søjlen

Volta blev inspireret til sine elektriske forsøg af de opdagelser, som hans gode ven Luigi Galvani (1737-1798) havde gjort i 1780'erne og 1790'er med den såkaldte 'dyriske elektricitet'. Galvani der siden 1762 havde været professor i anatomi i Bologna opdagede, at nyslagtede frøer kunne give nogle ejendommelige muskeltrækninger, hvis man berørte muskelnerverne med to forskellige slags metaller. Galvani mente, at de iagttagede fænomener skyldtes en særlig slags elektricitet hos dyret, og han betegnede derfor fænomenet 'dyrisk elektricitet'. Udforskningen af den 'dyriske elektricitet' bevirkede, at der en overgang ligefrem blev mangel på frølår på flere franske restauranter. Opdagelsen af den 'dyriske elektricitet' danner i øvrigt grundlaget for den videnskab, man kalder elektrofysiologi, og som beskæftiger sig med de elektriske processer i levende systemer, såsom hjernen, hjertet og nervesystemet.

Volta eksperimenterede videre med den - også kaldet - 'galvaniske effekt'. I nogle forsøg, lagde han en sølvmønt og en guldmønt på sin tunge. Hvis han forbandt de to mønter med en metaltråd, mærkede han en skarp og bitter smag i munden, samtidig med et lille elektrisk stød. (Denne 'volta-virkning' kan man selv opleve, hvis man kommer til at bide i et stykke stanniol med en metalplomberet tand). De mange og forskellige forsøg som Volta udførte, overbeviste ham om, at årsagen til den elektriske virkning ikke nødvendigvis krævede 'noget dyrisk', som Galvani hævdede, men at virkningen primært var forårsaget af processer mellem to forskellige metaller der var i elektrisk ledende kontakt med hinanden.

På grundlag af sine opdagelser konstruerede Volta i året 1800 det berømte 'galvaniske batteri', opkaldt efter Galvani, men som senere blev kaldt Volta-søjlen.

Volta-søjlen er opbygget af en stabel forskellige metalplader, f.eks. af sølv og zink, der er anbragt skiftevis og adskilt af pap- eller stofstrimler der er vædet med en fortyndet salt- eller syreopløsning. Hvis en sølvplade forbindes til en zinkplade med en metaltråd, vil der løbe en elektrisk strøm i det etablerede elektriske kredsløb. Volta-søjlen, der blev beskrevet i en afhandling 20.marts1800, var det første elektro-kemiske 'vådbatteri'. På grund af den relativt store elektriske modstand i overgangen fra metal til metal, kunne den oprindelige volta-søjle kun give en lille strømstyrke. Volta konstruerede derfor det såkaldte 'bæger-element', der bestod af et bæger med en syre- eller saltopløsning, hvori der var placeret f.eks. en kobberplade, der blev den positive pol, og en zinkplade, der blev den negative pol.

Anvendelsen af elektriske batterier førte til mange nye opdagelser. Nye videnskabsgrene såsom elektrolyse og galvanisering blev udviklet. Ved hjælp af elektrolyse blev mange grundstoffer opdaget, eksempelvis natrium og kalium. Vand kunne nu på en simpel måde adskilles i de to grundstoffer ilt og brint.

En nogenlunde stabil elektrisk spændingskilde var en forudsætning for, at Hans Christian Ørsted (1777-1851) i 1820 kunne påvise sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme. En opdagelse der i løbet af de næstfølgende årtier udviklede sig til en helt ny elektroteknisk industri. Den elektrotekniske forskning med katodestrålerør, førte bl.a. til Joseph John Thomsons (1856-1940) opdagelse af elektronen i 1897. Denne opdagelse er grundlaget for vor tids atomteori og elektron-teknologi!

Alessandro Volta (1745-1827). På bordet står en Volta-søjle