1

Alessandro Volta

(Napisao : Matko Babić, učitelj fizike u miru.)

1. Uvod

Učenici gimnazije „Lucijana Vranjanina“ izvode eksperimente sa elektrostatskim strojem

pomoću elektrostatskih ježeva.

2. Kraća biografija Alesandra Volte

Alesandro Volta (Como 18.02.1745. – Como 05.03.1827.Italija) (Puno ime: Alesandro Giusepe

Antonio Anastasio, taljanski profesor fizike i kemije.)

Alessandro Volta Alessandro Volta 1810. proglašen grofom

Jedan od osnivača elektrostatike.

Profesor fizike na sveučilistu u Paviji.

Razjasnio (1796.) Galvanijev eksperiment.

2

Konstruirao prvi glavanski (voltin) članak.

Izumio elektrofor (uređaj za proizvodnju elektriciteta).

Kraljevska društvo (Royal Society) V.Britanije proglašava ga svojim članom 1791. (Napomena:

Kraljevsko društvo V. Britanije, je zapravo njihova akademija, tj najviša znanstvena institucija, kao kod

nas: HAZU = Hrvtaska akademija znanosti i umjetnosti!)

Volta Alessandro se rodio u taljanskom gradiću Como (na prekrasnom alpskom jezeru Lago di

Como) od majke Marie-Magdalene i oca Filipa Volte 18. Fubruara (veljače), 1745. godine.

Roditelji su željeli da postane odvjetnik, ali mladog Alessandra je toliko interesirao

elektricitet da je napisao i pjesmu o elektricitetu.

Već 1774.postaje profeosr u Comu, a 1779. imenovan je profesorom fizike na Sveučilištu u

Paviji. Od tada počinje njegova znanstvena karijera, iako se već i prije bavio elektricitetom.

Tako je 1775. konstruirao elektrofor, ali i jednu vrstu elektrometra (uređaj za mjerenje

elektriciteta). U periodu od dvije godine (1776.-1777.) bavi se kemijom plinova i otkriva plin

metan.

1796. godine, objašnjava Galvanijev ekperiment sa prepariranim žabljim mišićima, te

konstruira Voltin članak (mnogi ga zovu i galavnijev čalanak).

Što je bitno za Galvanijev eksperiment? (Luigi Galvani Bologna, 09.09.1737. – Bologna,

04.12.1798.; taljanski lječnik i fizičar. Profesor anatomije u Bologni, tada Papinska država.)

Luigi Galvani Luigi Galvani i prikaz originalonog eksperimenta

Galvani je primjetio 1784. u koliko taknemo preparirani žablji mišić s dva različita metala, tada dolazi

do „trzaja“, znači postoji neki „životinjski“ elektricitet. To je Galvani tako i objasvio u svojem čalnku o

životinjskjom elektircitetu 1791.

3

Stari Babilonci su to od prilike radili ovako (slično i vi – učenici radite to i u kemiji, a i u fizici i sada):

Alessandro Volta je dobro primjetio da je ta struja (zapravo elektricitet) učinak međudjelovanja

različitih metala i nekog kemijskog spoja-elektrolita. Tako je taj članak kojeg je napravio Volta nazvan

voltin elektrostatski članak, ali i galvanijev elektrostatski članak.

(Pitanje prvenstva u znanosti je veoma važno, jer da toga nema znanost bi bila kao demokracija; svi

sve znaju pričati i predlagati – misle da imaju pravo na pričanje, ali malo je onih koji i ozbiljno rade, tj

shvaćaju da su dužnosti čovjeka ispred njegovih prava!)

(Volta i Galvani su do smrti ostali „neprijatelji“, što nije neuobičajeno u znanstvenim krugovima.

Pitanje prvenstva je vezano uz datum objave stručnog/znanstvenog članka u nekom službenom

znanstvenom časopisu. No, isto je tako značajno vrijeme objave objašnjena te pojave/eksperimenta,

ako on nije dovoljno dobro prije objašnjen. Naime, pitanje nešto otkriti i nešto razjasniti su pitanja

koja uvijek opterećuju znanost. Čovječanstvo je, možda, imalo sreću da je veliki G.Galilei umro te

godine (1642.) kada se rodio veliki, veliki I.Newton, koji je zapravo sistematizirao i objasnio

mehaniku. Zato kažemo da je Galilei da kinematičke odgovore u mehanici, tj odgovorio je na pitanja:

„Kako se tijela gibaju?“, a veliki Newton je dao odgovor na pitanje: “Zašto se tijela gibaju?“) Evo

jednog intrentskog slikovnog prikaza polemike Volta-Galvani:

4

.)

3. O nekim Voltinim izumima

a) Elektrofor (A.Volta ga napravio 1775.)

To je uređaj pomoću kojeg se može dobivati stalan električni naboj. Kako izgleda:

Kako vidimo sastoji se od ploče izolatora (može

biti obični PVC) koja je i podloga uređaja i na toj ploči je ploča (manjeg promjera – obično

20 cm) od metala koji ima plastičnu (izolatorsku dršku/rukohvat). Uz to je potreban i

probor za trljanje – nabijanje plastične ploče. (Ako je ploča od plastike onda je to vunena

krpa. No, u koliko je ploča od stakla onda umjesto krpe mora biti koža!)

Kako radi elektrofor :

Iz ove dvije slike vidimo da najprije nabijemo (trljanjem) plastičnu/staklenu podlogu

nabojem – to se ne vidi na ovim slikama, zatim prislonimo metalni disk (prva slika u nizu i

na jednoj i na drugoj

pojavom elektrostatske polarizacije

je suprotni naboj na gornjoj površini diska

izolatorske podloge. Slika dva

trenutno uzemljimo naš elektrofor. Treći dio obiju slika nam prikazuje metalni disk koji

slobodno držimo u ruc

eksperimentirati.

Vrijednost ovog uređaja je da više ne trebamo trljati

samo za novi eksperiment ponavljamo radnje

Kako vidimo veoma jednostavan i elgantan, ali i ko

1775. godine, čime su se služili i

b) Podsjetimo što je sve bitno za elektrostatiku i kada je nastajalo;

Charles-Augustin de

Napoleona), već 1785. godine rješava univerzalni zakon o odnosima električnih (tada:

elektrostatskih) naboja. Znamo, taj je zakon po matematičkoj formulaciji sličan

Newtonov zakonu opće gravitacije.

pomoću tzv, torzionog njihala (originalna slika tog uređaja). Kasnije su na tom principu

konstruirane i tzv. torzione vage.

c) Već 1787. godine engleski svečenik Abraham Bennet, konstruira elektroskop (mjerni

uređaj sa zlatnim listićima.

elektrostatsko njihalo!)

drugoj slici) na izolatorsku (nabijenu) ploču/podlogu. Tako zvanom

pojavom elektrostatske polarizacije u vodiču (metalni disk) rasporede se

je suprotni naboj na gornjoj površini diska, tj naboj koji je istovjetan s nabojem

. Slika dva, u obje slike, nam prikazuje kako taj naboj odvedemo, tj

trenutno uzemljimo naš elektrofor. Treći dio obiju slika nam prikazuje metalni disk koji

slobodno držimo u ruci (za plastični rukohvat), te on ima svoj naboj s kojim možemo

Vrijednost ovog uređaja je da više ne trebamo trljati plastičnu/staklenu podlogu, već

samo za novi eksperiment ponavljamo radnje od jedan do tri s obiju slika!!!

Kako vidimo veoma jednostavan i elgantan, ali i koristan uređaj je A.Volta konstruirao već

odine, čime su se služili i svi drugi znanstvenici – elektrostatičari toga doba.

Podsjetimo što je sve bitno za elektrostatiku i kada je nastajalo;

Augustin de Coulomb (1736. – 1806. francuski fizičar i vojni inženjer u doba

Napoleona), već 1785. godine rješava univerzalni zakon o odnosima električnih (tada:

elektrostatskih) naboja. Znamo, taj je zakon po matematičkoj formulaciji sličan

Newtonov zakonu opće gravitacije.

(Coulomb, je zakon dobio

moću tzv, torzionog njihala (originalna slika tog uređaja). Kasnije su na tom principu

konstruirane i tzv. torzione vage.

Već 1787. godine engleski svečenik Abraham Bennet, konstruira elektroskop (mjerni

uređaj sa zlatnim listićima. (A.Volta je napravio nešto slično, znamo da postoji i tzv,

elektrostatsko njihalo!) Kako vidimo to je sve u vremenu djelovanja našeg A. Volte:

5

. Tako zvanom

rasporede se naboji tako da

istovjetan s nabojem

nam prikazuje kako taj naboj odvedemo, tj

trenutno uzemljimo naš elektrofor. Treći dio obiju slika nam prikazuje metalni disk koji

svoj naboj s kojim možemo

plastičnu/staklenu podlogu, već

s obiju slika!!!

ristan uređaj je A.Volta konstruirao već

elektrostatičari toga doba.

i vojni inženjer u doba

Napoleona), već 1785. godine rješava univerzalni zakon o odnosima električnih (tada:

elektrostatskih) naboja. Znamo, taj je zakon po matematičkoj formulaciji sličan

(Coulomb, je zakon dobio

moću tzv, torzionog njihala (originalna slika tog uređaja). Kasnije su na tom principu

Već 1787. godine engleski svečenik Abraham Bennet, konstruira elektroskop (mjerni

što slično, znamo da postoji i tzv,

Kako vidimo to je sve u vremenu djelovanja našeg A. Volte:

6

Slika prva prikazuje model Benetova elektroskopa, a druga slika prikazuje, tzv,

elektrometar, dakle uređaj s kojim možete i mjeriti količinu elektrostatskog naboja kojeg

registrira mjerni uređaj.

d) Tek 1878. godine Amertikanac Wimshurst konstruira nama dobro poznati stroj za

proizvodnju elektrostatskog naboja, a to je influentni ili Wimshurstov stroj:

Prva slika prikazuje elektrostatski stroj iz Školskog muzeja u Zagrebu, a druga učenike

gimnazije „Lucijana Vranjanina“ kako rade sa strojem iz njihovog fizikalnog kabineta.

(Lijepo vidite iskru između dviju različito nabijenih kugli!!!)

e) Konačno je 1929. godine američki fizičar Robert J. Van de Graaff konstruira stroj koji i

danas ima primjenu u znanstvenim otkričima, jer daje po volji velike izboje elektriciteta.

Evo izgleda i principa rada tog stroja:

4. Voltin niz

Godine 1793. A. Volkta otkriva jednu pojavu, koju je vjerojatno imao, kak se kaže, u glavi, već

duže vrijeme, tj od kada je konstruirao elektrofor.

Koja je to pojava?

7

To je svojstvo metala u dodiru s drugim metalom davanja električnog napona na dodirnim

pločama.

Kako to funkcionira?

U koliko uzmemo dvije vrlo fino polirane ploče dvaju različitih metala, te ih spojimo (npr: cink

i bakar), a zatim naglo razdvojimo, voltmetrom (u sadašnje vrijeme) možemo pokazati da

između njih postoji električni napon, tj ploče bi tada imale različite električne naboje. A.Volta

je ispitivao različite metale i zabilježio ovo što sada zovemo Voltin niz. Evo toga niza

postavljenog tako da je svaki navedeni metal pozitivniji od slijedećega.

CINK – OLOVO – KOSITAR – ŽELJEZO – BAKAR – SREBRO – ZLATO i PLATINA !!!

Uzrok tomu su tzv, slobodni elektroni koji postoje u metalu, te oni prelaze s jednog metala

na drugi pod određenim uvjetima.

5. Kako izgleda i kako radi Voltin elektrosatski članak

Volta je, kako smo naveli, to napravio na račun ekeperimentalnih zapažanja Galvania. To je

napravljeno 1800. Bio je to prvi eksperiment gdje je električni naboj ne samo „stvoren“ na

nekom materijalu, nego je on postojao (određeno vrijeme). Naime, A. Volta je prvo stavio

srebro i cink u otopinu razrijeđene sumporne kiseline. (Kasnije je upotrebio umjesto srebra

bakar, što se dalje koristilo u eksperimentima.) Napon je bio 1,1 V! (Difuzijom iona stvoren je

napon između metala i otopine, što je za cink iznosilo -0,76 V, a za bakar +0,34 V, a to nam

daje naponsku razliku među elektrodama od 1,1 V!!!) Evo izgleda originalnog Voltin članka:

Kako radi Voltin članak:

8

Nedostatak ovog prvog „proizvođača“ električne energije bio je brza oksidascija i time

smanjenje napona i jakosti struje.

Mnogi su fizičari kasnije usavršavali ovaj postupak „proizvodnje“ električne energije, što je

bilo i te kako važno za druga znanstvena otkrića na području elektriciteta.

Tako je npr; J.F. Danielle 1835. napravio sličan članak, ali u dvije različite otopine odvojene

(poroznom) membranom. To je produžilo vijek trajanja elektroda, tj usporilo oksidaciju.

Daljnja konstrukcija je nama najpoznatija i sada najprimjenjljivija. To je Lechlancheov članak

iz 1868. godine. Kako on radi? Tu je kao pozitivna elektroda stavljen ugljeni štapić u vrečici s

manganovim dioksidom, koji služi kao depolarizator, a negativna elektroda (od cinka)

stavljena je u otopinu amonijevog klorida. Poboljšanjem kemijske tehnologije napravljen je

suhi L-članak čiji je napon 1,5 V, koji je kako znamo prikladan za upotrebu (današnje baterije:

1,5 V, 3 V, 4,5 V, 9 V!!!)

Voltin elektrostatski stup (napravljen od niza V-članaka) je u osnovi prva elektrokemijska

baterija koja se sastoji od izmjenično poredanih ploča bakra i cinka (vidi: slike na početku

poglavlja 5.), a između je vuneni materijal natopljen u elektrolit, tj otopinu sulfatne kiseline ili

kuhinjske soli.

U to vrijeme to je bio i te kakav uspjeh: ,

A.Volta slikan kao grof sa svojim stupom! (Naime, 1810. Alesandra Voltu Napoleon je

proglasio grofom!)

6. Još o Alesandru Volti …

Kako znamo Alesandro Volta 1827. u Comu 5-toga marta/ožujka, umire. Umro je, zaslugom

Napoleona, grofofski (dosta je toga Napoleon donio i novog i dobra u Europu). Postao 1810.

grofom:

9

Gradić na obalama istoimenog aplskog jezera mu se dostojno odužio. Pa evo i te priče u

slikama:

Izgled jezra Lago di Como Pitoreksni gradić: C o m o

Muzej, tj palača Volta i spomenik Volti:

A. Volta je bio, kako znamo aktivan predavač-profesor na fakultetu, ali i pisac knjiga:

Sedamdeset godina nakon njegove smrti znanstveni svijet mu odaje priznanje koje i dan dans, pa i

dalje svi mi znamo i poštujemo. Na znanstvenoj konferenciji 1897. jedinica za napon je nazvana

njegovim prezimenom, dakle 1 V (čitaj: VOLT). Također je i instrument za mjerenje električnog

napona nazvan po njemu: voltmetar!!!

10

a) b)

Za definiciju napona Voltmetar – analogni Mjerenje a) napona b) struje

U nekim posebnim područjima fizike i kemije, posebno kada je to vezano za mikrostrukturu koristi se

jedinica za energiju koja je dozvoljena iako nije unutar SI-sustava, a to je: 1 elektronvolt! To je ona

kinetička energija koju elektron dobije u elketričnom polju razlike potencijala 1 volt:

Ta energija iznosi: 1,601 x 10 -19 J (đula)

7. Zaključak

Često ovakove priče i eksperimenti uz njih pobude veliku pažnju kod nekih učenika.

Pogledajmo što je Martin učenik drugog razreda O.Š. „Voltino“ (generacija 2015./16.) učinio,

gledajući i slušajući svojeg učitelja fizike prof. Šoštarića, koji često svojim eksperimentima

zadivljuje djecu nižih razreda svoje škole:

Martin je najprije uzeo plastični jastučić za sjedenje – natrljao njime svoju kosu i pustio da mu

… se divimo…

11

Diviti se zapravo treba ovom umijeću da tako mlad dječak tako pametno i primjenjljivo

razmišlja. Što će Martin biti… budući: Tesala ili Soljačić ne znam, ali djeca ga zovu: Einstein!

(Teskt je poklon Matka Babića O.Š.“Voltino“, a pregledao ga je (recenzirao) prof. fizike škole

O.Š. „Voltino“ Stjepan Šoštarić, nastavnik savjetnik.)

… Dodatak: Kako naš odličan učenik Martin (iz II razreda) proučava Voltin članak!

Za potrebe O.Š. „Voltino“ u Zagrebu Horvat Didakta je izradila prema orignalnom zapisu

Voltin članak. (Na izradi su surađivali Ljudevit Horvat i Matko Babić, a pokuse je pokazivao

učitelj Stjepan Šoštarić.)

Martin je promatrajući što radi učitelj Šoštarić došao do zaključka da ovako pokaže rad

Voltinog članka:

a b

c d

12

Što nam kazuju slike: a,b,c,d? Martin se odlučio da instrumentom pokaže kako imamo struju.

Naime, vidio je da je učitelj kratko u strujnom krugu držao žaruljice ili neki drugi uređaj. Tako vidite

kako Martin samo kratko utiče spojnu žicu u instreument (slika b), te odmah želi isključiti članak iz

strujnog kruga (slika c), a na slici d, vidite da je isključio instrument.

Vi znate odgovor na pitanje: 1. Zašto se Voltin članak ne može duže držati kao izvor električne

enrgije?

2. Koliki napon (približno) ima ovaj naš Voltin članak? (Po svakom članku

je napon 1,1 V)?

Odgovor 1: Dolazi do polarizacije na elektrodama i ona smanjuje jakost električne struje!

Odgovor 2: Oko 20 Volta!