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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 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 [打印本頁]

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作者: twq19810302    時間: 2022-9-28 15:14
標(biāo)題: 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號和旅行者2號，至今還在太空中運(yùn)行，由于它們的任務(wù)會和太陽漸行漸遠(yuǎn),，所以并沒有安裝太陽能帆板,，而是采用的電池。
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: h0 N3 o; N) o- q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？

6 v! Y6 {$ L. @2 m這個大家可能很少聽說,，用到的是核能驅(qū)動的電池,，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,，可能就是探測器罷工的時候了。

但是,，這還不是世界上持續(xù)時間最長的電池,，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

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

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克拉倫登實驗室
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但是神奇的是，這個被罩在雙層玻璃中的電鈴,，竟然已經(jīng)持響了180多年了,，幾乎很少有實驗會持續(xù)這么長的事件。

據(jù)記載,，這個電鈴是在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,。至今那個玻璃罩都沒有被人打開過,，就這樣任它工作到現(xiàn)在。
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  v1 _5 v2 y! B" L- Y不過值得注意的是,，據(jù)可查資料顯示,，這個電鈴的壽命可能還更長，因為它或許在1825年時就已經(jīng)被制造出來了,。
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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,，這簡直是不可思議,。

* O6 ^/ M( r# \9 r3 X+ Q* ?牛津電鈴的構(gòu)造

從外表上看，牛津電鈴的裝置確實不難,，在絕對隔絕空氣的環(huán)境中,，其中有兩個干電池，它們組成串聯(lián)的電堆,。
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+ Y' Z0 d% Y$ a# Q  J在兩塊電池中間,，懸掛著一根絲線，上面吊著一個直徑為4毫米的金屬球,。而電池的末端都是一個半球形的黃銅鈴鐺,，而金屬球就位于兩個鈴鐺之間。
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金屬球和鈴鐺
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三者之間僅有一點縫隙,，而這個電鈴的聲音,，就是依靠金屬球在鈴鐺之間來回擺動，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)這么多年來回擺動的。
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& a. n" ]( [4 r9 l# s/ X7 L' H畢竟在我們看來,，電池的耐用性其實就是和使用它的時間成反比,，但是至今這一趨勢還沒有怎么在牛津電鈴身上體現(xiàn)出來。對此,，很多科學(xué)家們也是一頭霧水,，不知道它究竟是如何長時間運(yùn)作的。

金屬球在其中來回擺動

對牛津電鈴工作原理的猜測
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金屬球能夠來回擺動,，依靠的就是兩塊電池的電力,。
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簡單來說，就是當(dāng)金屬球碰到其中一個鈴鐺時,，上面就會攜帶正電荷,。由于二者屬于相同的電荷，于是就會產(chǎn)生細(xì)微的斥力,，使得它被撞擊到另一個鈴鐺上。此時金屬球身上攜帶的已經(jīng)是負(fù)電荷了,，于是它又會被另一邊吸引,。就這樣循環(huán)往復(fù)，牛津電鈴已經(jīng)形成了一個2赫茲震蕩的周期,。
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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。因為自從電鈴拿回牛津大學(xué)后,，就一直沒有打開過,，所以隔絕空氣可能是電池能夠長久工作的原因之一。
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, @4 ^* t' Y+ O% ^8 }' N9 G( L4 q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,。

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外部厚厚的硫磺

科學(xué)家們猜測這個電堆應(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,。

" s9 C$ f2 y+ {3 j' L3 i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將其燒毀。并且金屬球在鈴鐺之間的運(yùn)動,，只會傳遞很小的電流,，因此電池的耗電量就會很少，如此才能持續(xù)那么長的時間,。

但是這僅是科學(xué)家們的猜測,，因為關(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,，因為這個實驗已經(jīng)打破了多個記錄。
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最耐用電池

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不僅成為了史上持續(xù)時間最長的實驗,，并且也是史上最耐用的電池,。
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所以，現(xiàn)在只能等到電鈴沒電的那天,，才有機(jī)會解開謎底了,，但還需要多長時間,，科學(xué)家們也未可知，我們也只能默默期待了,。

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