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本帖最后由 twq19810302 于 2022-9-28 15:18 编辑 # w" Y% p3 L! _* k: G
/ ]( t5 p. N& y8 N H1 r& I# \美国在上世纪70年代先后发射的旅行者1号和旅行者2号，至今还在太空中运行，由于它们的任务会和太阳渐行渐远，所以并没有安装太阳能帆板，而是采用的电池。) K8 @) r) |9 g8 ^' V! k
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算下来，它们的电池已经用了40多年了，你们知道用的是什么电池吗？. T7 A. s% v6 ]4 S
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这个大家可能很少听说，用到的是核能驱动的电池，其中的放射性元素就是钚。由于元素具有半衰期，所以当钚耗尽时，可能就是探测器罢工的时候了。
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* O* r+ O( ]+ u: w但是，这还不是世界上持续时间最长的电池，咱们今天要了解的牛津电铃，已经持续放电180多年，并且响铃100亿次了，不过奇怪的是，人类至今却不知其电池构造。, M3 t' C) c- D- `- R* O' _
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这个电铃现在就摆放在，英国牛津大学克拉伦登实验室门厅的架子上，第一眼看上去，它就是一个普通的实验装置。
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克拉伦登实验室: S5 _( A/ w9 s! j9 _
9 a# q' D6 d# k- p% o 但是神奇的是，这个被罩在双层玻璃中的电铃，竟然已经持响了180多年了，几乎很少有实验会持续这么长的事件。
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) b' L) s; F9 ?% [* t2 k) l据记载，这个电铃是在1840年，由牛津大学物理学教授罗伯特·沃克，从仪器制造商沃特金和希尔那买回来的。至今那个玻璃罩都没有被人打开过，就这样任它工作到现在。
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1 {" p& J: X0 i) [不过值得注意的是，据可查资料显示，这个电铃的寿命可能还更长，因为它或许在1825年时就已经被制造出来了。
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牛津电铃
% c5 x, `% D2 ?( f如果从制造出来那一天起，它就开始持续响铃的话，那截至2022年，它已经响了197年了，这简直是不可思议。 9 L$ p8 R# f8 u, C5 c9 R
牛津电铃的构造
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从外表上看，牛津电铃的装置确实不难，在绝对隔绝空气的环境中，其中有两个干电池，它们组成串联的电堆。
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: v' h* [7 _7 v3 W+ ~. C在两块电池中间，悬挂着一根丝线，上面吊着一个直径为4毫米的金属球。而电池的末端都是一个半球形的黄铜铃铛，而金属球就位于两个铃铛之间。
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! j3 [0 V" Q# p, F; Y金属球和铃铛% r$ H& I7 W( I6 ?( q( \$ H: P
5 `$ {# Y# y% n/ r% P4 M 三者之间仅有一点缝隙，而这个电铃的声音，就是依靠金属球在铃铛之间来回摆动，以此敲打铃铛起到打铃的效果。我们很难想象它是如何做到，持续这么多年来回摆动的。
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毕竟在我们看来，电池的耐用性其实就是和使用它的时间成反比，但是至今这一趋势还没有怎么在牛津电铃身上体现出来。对此，很多科学家们也是一头雾水，不知道它究竟是如何长时间运作的。2 B! g( }0 R: u
' `4 `# r' F4 ?2 G# B7 `金属球在其中来回摆动) u" d/ C; x# u/ {/ k4 \$ @3 }+ _
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对牛津电铃工作原理的猜测0 G8 ^6 S, _8 F; c8 M
) o, _0 B' |& R* O( ]) r金属球能够来回摆动，依靠的就是两块电池的电力。
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3 p$ I. o" S8 d+ P8 B简单来说，就是当金属球碰到其中一个铃铛时，上面就会携带正电荷。由于二者属于相同的电荷，于是就会产生细微的斥力，使得它被撞击到另一个铃铛上。此时金属球身上携带的已经是负电荷了，于是它又会被另一边吸引。就这样循环往复，牛津电铃已经形成了一个2赫兹震荡的周期。
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内部结构是解题关键4 a% _; z4 g2 K5 `5 h$ M$ h' K
5 j. m* Y) ~1 `+ x5 R R首先，科学家们只能从电铃的外观，进行观测。因为自从电铃拿回牛津大学后，就一直没有打开过，所以隔绝空气可能是电池能够长久工作的原因之一。
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我们可以看到，在电池的表面覆盖了一层硫磺，它的作用就是将空气隔绝，并且起到绝缘的效果。
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/ ~. C) @2 f q外部厚厚的硫磺
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. M- e2 N+ x( W8 l4 p' T4 D2 c 科学家们猜测这个电堆应该是赞博尼电堆，这是由朱塞佩·赞博尼在1812年发明的静电电池。它的主要部分就是银箔、锌箔等金属箔和圆盘形状的纸构成，这种纸的一面涂上了二氧化锰，另一面涂的是硫酸锌。
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. M1 e7 x M: W; ]& j6 U: U将这些东西叠上几千层，再用带有端盖的玻璃管进行压缩，随后就可以将其浸入熔融硫绝缘了。另外这些纸片的电压为0.8V，由此可见这个其中电池的电压可以达到几千伏。
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赞博尼电堆
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$ e$ j# w9 @) x- k& N( M 尽管它能提供的电流只有纳安，但是由于其内阻很大，所以即便短路也不会将其烧毁。并且金属球在铃铛之间的运动，只会传递很小的电流，因此电池的耗电量就会很少，如此才能持续那么长的时间。
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但是这仅是科学家们的猜测，因为关于电铃的详细说明和细节早已丢失了，所以除了将其拆除，对内部结构进行研究，也没有别的办法了。只不过，现在科学家们不愿意直接拆除电铃，因为这个实验已经打破了多个记录。
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$ A2 f/ q0 L2 H3 ^最耐用电池
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) b' v0 e% @; b 不仅成为了史上持续时间最长的实验，并且也是史上最耐用的电池。% n* h+ _% \% p& }% Q
* p" s: n. S& B# ^# |9 ]$ k所以，现在只能等到电铃没电的那天，才有机会解开谜底了，但还需要多长时间，科学家们也未可知，我们也只能默默期待了。: W4 d/ N$ ~ _" l/ o
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发表于 2022-9-28 15:14:53
