Вольтов столб

Несколько ранее Зеебека, в 1799 г., Вольта, основываясь на своих исследованиях контактной разности потенциалов, изобрел первый гальванический элемент, названный впоследствии вольтовым столбом. Вольтов столб представляет собой последовательный ряд элементов Вольта, состоящих каждый из медного (или серебряного), суконного (или кожаного), пропитанного слабым раствором кислоты (обычно серной) или щелочи, и цинкового кружков. Между медным и цинковым кружками образуется электродвижущая сила (э. д. с.). На заре развития учения об электричестве вольтов столб служил первым мощным источником постоянного тока высокого напряжения.

Элемент Вольта есть другой характерный частный случай термодинамической пары. В ней первым проводником является медный и цинковый кружки, соединенные между собой через внешнюю электрическую цепь, а вторым – раствор серной кислоты. Спаями пары служат места контакта кружков и кислоты. В спаях образуются неодинаковые скачки электрического потенциала, ибо места контакта находятся при различных значениях химического потенциала. В результате появляется избыточная контактная э. д. с., приводящая к круговой циркуляции электрического заряда. Исходной причиной циркуляции служит имеющаяся разность химических потенциалов. Поэтому гальванический элемент (и электрический аккумулятор) следует именовать химикоэлектрической парой.

Отличием химикоэлектрической пары от термоэлектрической является то, что в первой для создания разности химических потенциалов между спаями один или оба проводника должны быть изготовлены неодинакового состава по длине. В элементе Вольта неодинаковый состав имеет первый проводник: в нем один конец (участок) выполнен из меди, а другой – из цинка. Второй проводник – серная кислота – однороден по длине.

Имеются гальванические элементы, в которых оба проводника одновременно состоят из разнородных участков. Например, в элементе Даниэля (изобретен в 1838 г.) первый проводник изготовлен из цинка и меди, а второй – из цинкового и медного купоросов. В элементе Лекланше (1865 г.) первый проводник состоит из цинка и угля, а второй – из раствора нашатыря и перекиси марганца.

Устройство и действие гальванического элемента не столь просто и наглядно, как термопары. В частности, в элементе происходят химические реакции. Это затушевывает принципиальную суть наблюдаемых явлений. В результате гальванический элемент (и электрический аккумулятор) был рассмотрен с общих позиций как химикоэлектрическая пара лишь в 1966 г. в работе [11].