В 1791 в Болонье вышло в свет сочинение профессора анатомии Луиджи Гальвани, в котором автор поведал об удивительных результатах 11-летних экспериментальных исследований. Всё началось с того, писал Гальвани, что, препарировав лягушку, « .я положил её без особой цели на стол, где стояла электрическая машина. Когда один из моих слушателей слегка коснулся нерва концом ножа, лапка содрогнулась как бы от сильной конвульсии. Другой из присутствовавших заметил, что это случалось только в то время, когда из кондуктора машины извлекалась искра». Впоследствии было замечено, что сокращение лапок наблюдается во время гроз и даже просто при приближении грозового облака.

Поражённый этими явлениями, Гальвани пришёл к выводу о существовании особого рода «животного электричества», подобного тому, что уже было известно у электрических рыб, например, у скатов. Не всем опытам Гальвани мог дать объяснение. Так, оставалось непонятным, почему лапки препарированных лягушек по-разному сокращались в зависимости от того, дужкой из какого металла соединяли их позвоночники с нервами на лапке (наибольший эффект получался, если эта дужка была составлена из кусочков различных металлов). В следствии чего Гальвани пишет трактат “О силах электрических при мышечном движении”. Согласно его теории, мышца и нерв лягушки представляют собой как бы лейденскую банку, где нерв служит выводом. При замыкании нерва и мышцы происходит разряд, который заставляет сокращаться мышцу.

Но интерес всё это вызывало тем больший, что электричество вообще «вошло в моду» и даже начало признаваться целебным.

Естественно, что Вольта, заинтересовавшись опытами Гальвани, проверил их, но пришёл к принципиально новым выводам. Сначала Вольта повторил опыты Гальвани, а затем решил проверить, как будут себя вести мускулы лягушки, если через них пропустить не («животное электричество»), а электричество, полученное каким-либо из известных способов. При этом он обнаружил, что мускулы лягушки так же сокращались, как и в опыте Гальвани.

Вольта понял, что ни о каком «животном электричестве» говорить не приходится, и что лапки лягушек (как и многие другие ткани животных) выступали лишь в роли чувствительных электрометров. Он доказал на опыте, что электризация происходит при соприкосновении различных веществ, в том числе, и металлов. Конечно, во времена Вольта ещё почти ничего не было известно о строении веществ, в частности, металлов. Это сегодня физики уже знают, что есть такая величина — работа выхода, т. е. та энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы вырвать его из вещества. Для цинка, например, эта работа выхода меньше, чем для меди, и поэтому при соприкосновении цинковой и медной пластинок некоторому количеству электронов «энергетически выгодно» переходить из цинка в медь, отчего первая заряжается положительно, а вторая отрицательно.

рис.3

Рис. 4. Виды гальванических элементов, изображенных Вольтой в письме к Бэнксу: вверху - чашечная батарея, внизу - варианты "вольтовых столбов".

Вольта всего этого знать не мог, но проницательность и умение понимать язык природы позволили ему почти на два столетия опередить своё время и даже указать, как нужно расположить металлы в ряд, построенный таким образом, чтобы наибольший эффект соответствовал металлам, более удалённым друг от друга. Серия уникальных экспериментов по измерению контактной разности потенциалов (КРП) завершилась составлением известного “ряда Вольты”, где металлы располагаются в определенной последовательности. Силу, возникающую при контакте двух металлов, Вольта назвал “электровозбудительной” или “электродвижущей”.

Вольта установил, что разность потенциалов между металлами зависит от их взаимного расположения в ряду. Например, серебро/медь - 1, а серебро/цинк - 12. Ряд Вольты явился прообразом современного ряда химической активности металлов и их нормальных потенциалов. Знание потенциала металла по отношению к среде, с которой он контактирует, используется в теории и практике защиты от коррозии подземных и подводных металлических сооружений. Это было огромной заслугой Вольта, но даже она не была главной. Заметив, что прослойка из влажной ткани (особенно если пропитать её раствором соли, или кислоты) может усилить электризацию пары различных металлов, Вольта пришел к своему самому важному изобретению (рис.3). Поняв, что из пар металлов, разделённых такими прослойками, можно составлять эффективные цепочки, он положил начало новой эпохе не только в физике, но и в технике. После долгого периода, когда имелись только электростатические источники зарядов и токов, появился принципиально новый источник; его называют теперь гальваническим, хотя термин «вольтов столб» исторически более оправдан. Новый источник открывал невиданные ранее возможности создания токов различных типов (к примеру, «вольтова дуга», долгое время бывшая одним из самых ярких осветительных приборов). О результатах своего открытия он известил письмом от 20 марта 1800 г. президента Лондонского Королевского общества: “…Главный из этих результатов… это создание прибора, который действует непрерывно… создает неуничтожаемый заряд, дает непрерывный импульс электрическому флюиду”.