牛津電鈴的180多年 M+ \2 B6 e$ \) }4 g/ ~
0 h$ G9 a6 k3 c4 B& g
這個(gè)電鈴現(xiàn)在就擺放在，英國(guó)牛津大學(xué)克拉倫登實(shí)驗(yàn)室門(mén)廳的架子上，第一眼看上去，它就是一個(gè)普通的實(shí)驗(yàn)裝置。. V t1 y4 Q0 K+ B8 i3 D" Q
* c3 T4 z" l$ ]6 O8 r% Z" P" E
8 u- y' t# {9 I! t5 F8 L' B
克拉倫登實(shí)驗(yàn)室 2 M4 t7 [& c2 X/ z - I( m3 Z" e) g. G) t2 v
但是神奇的是，這個(gè)被罩在雙層玻璃中的電鈴，竟然已經(jīng)持響了180多年了，幾乎很少有實(shí)驗(yàn)會(huì)持續(xù)這么長(zhǎng)的事件。 : L) W0 J/ d3 v1 _0 L4 D+ e. R3 b% k/ i
據(jù)記載，這個(gè)電鈴是在1840年，由牛津大學(xué)物理學(xué)教授羅伯特·沃克，從儀器制造商沃特金和希爾那買(mǎi)回來(lái)的。至今那個(gè)玻璃罩都沒(méi)有被人打開(kāi)過(guò)，就這樣任它工作到現(xiàn)在。 - k0 I& ^5 p% Z; Q D3 F# F1 S. P ]* {4 E4 K' n
不過(guò)值得注意的是，據(jù)可查資料顯示，這個(gè)電鈴的壽命可能還更長(zhǎng)，因?yàn)樗蛟S在1825年時(shí)就已經(jīng)被制造出來(lái)了。6 s( j" s( J% G7 C
+ O1 z, O# I, e6 a牛津電鈴的構(gòu)造+ V9 R, S5 A' L4 b; B
" \3 @; T6 `9 j2 h, U; R2 \
從外表上看，牛津電鈴的裝置確實(shí)不難，在絕對(duì)隔絕空氣的環(huán)境中，其中有兩個(gè)干電池，它們組成串聯(lián)的電堆。$ r, f: k$ l ]- A" A/ y
; {5 E+ f6 T3 H# a1 [在兩塊電池中間，懸掛著一根絲線，上面吊著一個(gè)直徑為4毫米的金屬球。而電池的末端都是一個(gè)半球形的黃銅鈴鐺，而金屬球就位于兩個(gè)鈴鐺之間。 4 B3 S/ Z0 @; G, F- l! U1 n T. ?( O6 k7 r
金屬球和鈴鐺. r! s, s! x4 k8 g1 W# y
! ]$ S. j' Z" c/ [+ n" v/ r
三者之間僅有一點(diǎn)縫隙，而這個(gè)電鈴的聲音，就是依靠金屬球在鈴鐺之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，以此敲打鈴鐺起到打鈴的效果。我們很難想象它是如何做到，持續(xù)這么多年來(lái)回?cái)[動(dòng)的。 7 j8 Q. T0 v+ a$ W 2 X; j- }# @9 |畢竟在我們看來(lái)，電池的耐用性其實(shí)就是和使用它的時(shí)間成反比，但是至今這一趨勢(shì)還沒(méi)有怎么在牛津電鈴身上體現(xiàn)出來(lái)。對(duì)此，很多科學(xué)家們也是一頭霧水，不知道它究竟是如何長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作的。7 Q! m) C6 S& n, h
對(duì)牛津電鈴工作原理的猜測(cè) 5 K. |+ \, w3 s* B) y( `* _ ! S5 Z+ A1 a' k0 v/ M4 B8 B金屬球能夠來(lái)回?cái)[動(dòng)，依靠的就是兩塊電池的電力。# v; H; {( Y R- k& O$ J6 x. H
+ f) T& g* L2 m; {! R簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)金屬球碰到其中一個(gè)鈴鐺時(shí)，上面就會(huì)攜帶正電荷。由于二者屬于相同的電荷，于是就會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的斥力，使得它被撞擊到另一個(gè)鈴鐺上。此時(shí)金屬球身上攜帶的已經(jīng)是負(fù)電荷了，于是它又會(huì)被另一邊吸引。就這樣循環(huán)往復(fù)，牛津電鈴已經(jīng)形成了一個(gè)2赫茲震蕩的周期。6 l! {: o: p4 `5 A7 E3 l
- r+ [6 z: W* D2 I4 t內(nèi)部結(jié)構(gòu)是解題關(guān)鍵 ( n" b8 R( l4 V- z# X) v/ r% v. A6 @
首先，科學(xué)家們只能從電鈴的外觀，進(jìn)行觀測(cè)。因?yàn)樽詮碾娾從没嘏＝虼髮W(xué)后，就一直沒(méi)有打開(kāi)過(guò)，所以隔絕空氣可能是電池能夠長(zhǎng)久工作的原因之一。 + T# |8 X; U I# e7 ^" f% a0 _5 m. z1 V+ I0 @/ A, f
我們可以看到，在電池的表面覆蓋了一層硫磺，它的作用就是將空氣隔絕，并且起到絕緣的效果。! c/ _9 E/ S* d. \4 o a% l! m3 }
8 g) Y: C6 y5 j/ v: e$ z. w
外部厚厚的硫磺$ V$ _4 l Y/ c9 v* F
) p5 t v0 O0 O) f
科學(xué)家們猜測(cè)這個(gè)電堆應(yīng)該是贊博尼電堆，這是由朱塞佩·贊博尼在1812年發(fā)明的靜電電池。它的主要部分就是銀箔、鋅箔等金屬箔和圓盤(pán)形狀的紙構(gòu)成，這種紙的一面涂上了二氧化錳，另一面涂的是硫酸鋅。: \ d/ F% @( g. b- e
1 ~4 K; X: X2 `
將這些東西疊上幾千層，再用帶有端蓋的玻璃管進(jìn)行壓縮，隨后就可以將其浸入熔融硫絕緣了。另外這些紙片的電壓為0.8V，由此可見(jiàn)這個(gè)其中電池的電壓可以達(dá)到幾千伏。! \( n( t0 ?$ u
/ O7 E% [/ B# }3 t; E6 F% ~
贊博尼電堆5 v) p% j; l6 `) M
1 p' S' s, o& W0 c/ M
盡管它能提供的電流只有納安，但是由于其內(nèi)阻很大，所以即便短路也不會(huì)將其燒毀。并且金屬球在鈴鐺之間的運(yùn)動(dòng)，只會(huì)傳遞很小的電流，因此電池的耗電量就會(huì)很少，如此才能持續(xù)那么長(zhǎng)的時(shí)間。) o J S+ o1 @. I
8 p+ m( x- F$ u- H1 @6 L
