Лягушка-батарея
Лягушачья батарея — это электрохимическая батарея, состоящая из ряда мертвых лягушек (иногда живых), которые образуют ячейки батареи, соединенные последовательно . Это своего рода биобатарея . Он использовался в ранних научных исследованиях электричества и академических демонстрациях.
Принцип, лежащий в основе батареи, заключается в потенциальной травме, возникающей в мышце при ее повреждении, хотя в 18 и 19 веках это не было до конца понятно; возможно , это произошло случайно из-за расслоения мышц лягушки.
Батарея-лягушка — это пример класса биобатарей, которые можно сделать из любого количества животных. Общий термин для примера этого класса — мышечная груда .
Первую известную лягушачью батарею создал Карло Маттеуччи в 1845 году, но до него существовали и другие. Маттеуччи также создал батареи из других животных, а Джованни Альдини создал батарею из бычьих голов.
Фон
[ редактировать ]На заре электрических исследований распространенным методом обнаружения электрического тока был гальваноскоп « лягушачья лапка» . Исследователь держал под рукой большой запас живых лягушек, готовых подготовить их ноги к гальваноскопу. Таким образом, лягушки оказались удобным материалом для использования в других экспериментах. Они были маленькими, с ними было легко обращаться, ноги были особенно чувствительны к электрическому току, и они продолжали реагировать дольше, чем другие животные-кандидаты на эту роль. [1]
Подготовка
[ редактировать ]
Для изготовления батарей обычно использовали бедра лягушек. С лапок лягушки сначала снимали шкуру, затем голень отрезали по коленному суставу и выбрасывали. Повреждение мышцы во время этой процедуры может ухудшить результаты. Затем мышцу бедра разрезали на две поперечные части, чтобы получить две половины бедра. Сохранилась только нижняя часть конической формы. Затем полубедра укладывали на изолятор из лакированного дерева так, чтобы внутренняя поверхность одного соприкасалась с внешней поверхностью следующего, при этом конические концы внешней поверхности вставлялись в полость разрезанной поверхности. Концы сваи были помещены в чашки с водой, погруженные в древесину, и образовали клеммы батареи. [2] [3]
Расположение внутренней поверхности, соединенной с внешней, основывалось на неверной теории, согласно которой в мышцах постоянно течет электрический ток изнутри наружу. Теперь известно, что половина бедер более успешно вырабатывала электричество, поскольку в ней была наибольшая травма мышц. Этот эффект повышенного электрического потенциала из-за травмы известен как потенциал демаркации или потенциал травмы . [4]
Можно использовать и другие конструкции. Например, можно было использовать задние конечности целиком с обнаженными седалищными нервами , чтобы нерв одной лягушки можно было соединить с лапами другой. Можно использовать и целых лягушек. Хотя подготовка мышц бедра требовала больше времени, большинство экспериментаторов предпочитали делать это, поскольку это давало лучшие результаты. [5]
История
[ редактировать ]
Первая лягушачья батарея была построена Эусебио Валли в 1790-х годах из цепочки из 10 лягушек. Валли было трудно понять все свои результаты; он последовал за Луиджи Гальвани, полагая, что животное электричество (или гальваническое электричество ) представляет собой явление, отличное от электричества металл-металл (или гальваническое электричество ), даже отрицая его существование. Теория Алессандро Вольты оказалась верной, когда ему удалось построить гальваническую батарею без использования каких-либо материалов животного происхождения. Поскольку Валли оказался не на той стороне в этом споре и отказался изменить свое мнение, несмотря на доказательства, его работа стала своего рода захолустьем, а его лягушачья батарея малоизвестна и плохо документирована. [6]
Леопольдо Нобили построил лягушачью батарею в 1818 году из целых лягушачьих лапок, которую он назвал лягушачьей кучей . Он использовал это для исследования электричества животных, но его эксперименты подверглись резкой критике со стороны Вольты, который утверждал, что истинным источником электричества являются разнородные металлы во внешней цепи. По мнению Вольты, жидкости в организме лягушки всего лишь служат электролитом. [7]
Первая известная лягушачья батарея была построена Карло Маттеуччи и описана в документе, представленном Королевскому обществу в 1845 году Майклом Фарадеем от его имени. Позже оно также появилось в популярном учебнике физики для студентов-медиков «Элементы естественной философии» Голдинга Берда . Маттеуччи построил свою батарею из кучки от 12 до 14 полубедр лягушек. Несмотря на ошибочную теорию батареи в половину бедра, батарея Маттеуччи в форме лягушки, тем не менее, была достаточно мощной, чтобы разлагать йодид калия . Маттеуччи стремился с помощью этого аппарата ответить на критику Вольты в адрес Нобили, построив схему, насколько это возможно, полностью из биологического материала и, следовательно, доказать существование животного электричества. Маттеуччи также изучил влияние вакуума, различных газов и ядов на батарею лягушки, придя к выводу, что во многих случаях ее работа не влияла, даже если вещество было токсичным или смертельным для живого животного. [8]
Лягушки были не единственными существами, которых заставили служить компонентами батарей. В 1803 году Джованни Альдини продемонстрировал, что электричество можно получить из бычьей головы только что убитого животного. Гальваноскоп лягушки, подключенный между языком и ухом быка, показал реакцию, когда цепь замыкалась через собственное тело экспериментатора. Большая реакция получалась, когда Альдини соединял две или три головы в батарею. Позже, в 1840-х годах, Маттеуччи также создал батареи для угрей, батарей для голубей и батарей для кроликов. Далее он создал батарею из живых голубей, соединив рану, сделанную на груди одного голубя, с телом следующего. Маттеуччи утверждает, что этот дизайн был основан на уже существовавшей батарее живых лягушек. [2] [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Берд (1849), стр.28-29.
Долины, стр.22 - ^ Jump up to: а б Лонге и Маттеуччи, «Трактат об электрофизиологических явлениях животных», «Взаимосвязь между направлением электрического тока и мышечными сокращениями, вызываемыми этим током» The Medico-chirurgical Review , т.46 , стр.311, апрель 1845 г. .
- ^ Маттеуччи (1848), стр.391
Раттер, стр. 110-113. - ^ Кларк и Джасина, стр.199.
Хеллман, стр.32
Кипнис, стр.144-145. - ^ Раттер, стр.112
- ^ Берд (1848), стр.344
*Валли, стр.155, Эксперимент 122 использует 10 лягушек.
Кипнис, стр.144-145. - ^ Кларк и Джасина, стр.199.
Кларк и О'Мэлли, стр.186.
Хеллман, стр.31 - ^ Берд (1848), стр.344-345.
Хеллман, стр.32
Маттеуччи (1845), стр. 284-285. - ^ Берд (1848), стр.341-342
Маттеуччи (1848), стр.391
Библиография
[ редактировать ]- Берд, Голдинг «Элементы натуральной философии» , Лондон: Джон Черчилль, 1848.
- Бёрд, Лекции Голдинга по электричеству и гальванизму , Лондон: Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс, 1849.
- Кларк, Эдвин; Джасина, Л.С. Истоки нейробиологических концепций в девятнадцатом веке , University of California Press, 1992 ISBN 0-520-07879-9 .
- Кларк, Эдвин; О'Мэлли, Чарльз Дональд. Человеческий мозг и спинной мозг: историческое исследование, иллюстрированное сочинениями от древности до двадцатого века , Norman Publishing, 1996. ISBN 0-930405-25-0 .
- Хеллман, Хэл «Великая вражда в медицине» , Джон Уайли и сыновья, 2001 г. ISBN 0-471-34757-4
- Маттеуччи, Карло «Мышечный ток» Philosophical Transactions , стр. 283–295, 1845 г.
- Маттеуччи, Карло «Лекции Маттеуччи о живых существах» , Американский журнал науки и искусства , серия 2, том 5 , стр. 390–398, май 1848 г.
- Кипнис, Нахум «Изменение теории: случай контактного электричества Вольты» , Nuova Voltiana , том 5 (2003), стр. 143–162, Университет Павии, 2003 г. ISBN 88-203-3273-6 .
- Раттер, ДЖОН Человеческое электричество , Дж. В. Паркер и сын, 1854 г.
- Валли, Эусобио; Муркрофт В. (пер.) , Эксперименты с электричеством у животных и их применение в физиологии , Лондон: Напечатано для Дж. Джонсона, 1793 г. OCLC 14847798 .