180多年內(nèi)，響了100億次的牛津電鈴，人們至今不知其電池內(nèi)部真正構(gòu)造

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美國在上世紀(jì)70年代先后發(fā)射的旅行者1號(hào)和旅行者2號(hào)，至今還在太空中運(yùn)行，由于它們的任務(wù)會(huì)和太陽漸行漸遠(yuǎn)，所以并沒有安裝太陽能帆板，而是采用的電池。

算下來，它們的電池已經(jīng)用了40多年了，你們知道用的是什么電池嗎？

9 t, P9 U1 i8 A' z! d: ~( ^這個(gè)大家可能很少聽說，用到的是核能驅(qū)動(dòng)的電池，其中的放射性元素就是钚。由于元素具有半衰期，所以當(dāng)钚耗盡時(shí)，可能就是探測(cè)器罷工的時(shí)候了。
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但是，這還不是世界上持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的電池，咱們今天要了解的牛津電鈴，已經(jīng)持續(xù)放電180多年，并且響鈴100億次了，不過奇怪的是，人類至今卻不知其電池構(gòu)造。

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牛津電鈴的180多年

這個(gè)電鈴現(xiàn)在就擺放在，英國牛津大學(xué)克拉倫登實(shí)驗(yàn)室門廳的架子上，第一眼看上去，它就是一個(gè)普通的實(shí)驗(yàn)裝置。

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克拉倫登實(shí)驗(yàn)室

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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。

9 ~, x. Q& z8 \* Z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回來的。至今那個(gè)玻璃罩都沒有被人打開過，就這樣任它工作到現(xiàn)在。

: a' u% Q7 O8 s: N1 [; W- `2 |不過值得注意的是，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)被制造出來了。

7 Q2 r( u. `' v5 Z牛津電鈴

如果從制造出來那一天起，它就開始持續(xù)響鈴的話，那截至2022年，它已經(jīng)響了197年了，這簡(jiǎn)直是不可思議。

牛津電鈴的構(gòu)造
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& r, Z) m; w3 O9 ]8 E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。
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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。

金屬球和鈴鐺
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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)這么多年來回?cái)[動(dòng)的。

2 {4 _# D; r! `, g+ w畢竟在我們看來，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)還沒有怎么在牛津電鈴身上體現(xiàn)出來。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。
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金屬球在其中來回?cái)[動(dòng)
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對(duì)牛津電鈴工作原理的猜測(cè)
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金屬球能夠來回?cái)[動(dòng)，依靠的就是兩塊電池的電力。

# B4 G+ s5 Z& N$ G% {: ~簡(jiǎn)單來說，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。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)是解題關(guān)鍵
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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，就一直沒有打開過，所以隔絕空氣可能是電池能夠長(zhǎng)久工作的原因之一。

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。

外部厚厚的硫磺

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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。
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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，由此可見這個(gè)其中電池的電壓可以達(dá)到幾千伏。

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贊博尼電堆
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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。

* x( V8 x  g1 b# f9 Q9 u, a4 J) S但是這僅是科學(xué)家們的猜測(cè)，因?yàn)殛P(guān)于電鈴的詳細(xì)說明和細(xì)節(jié)早已丟失了，所以除了將其拆除，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，也沒有別的辦法了。只不過，現(xiàn)在科學(xué)家們不愿意直接拆除電鈴，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)打破了多個(gè)記錄。
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最耐用電池

不僅成為了史上持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，并且也是史上最耐用的電池。
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3 W$ }( p. S- ]9 q( b8 e3 R所以，現(xiàn)在只能等到電鈴沒電的那天，才有機(jī)會(huì)解開謎底了，但還需要多長(zhǎng)時(shí)間，科學(xué)家們也未可知，我們也只能默默期待了。
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