180多年内，响了100亿次的牛津电铃，人们至今不知其电池内部真正构造

twq19810302

. M) o9 Q4 M9 n% L( ?8 p
, B; U' {2 Y: p- ?& g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。
4 R# O, _9 V3 X1 D  A% u2 E  U
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？

/ Q5 s! E+ \: {: {3 ^" k" I+ h3 q+ _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。
, J/ v) K5 `! ~1 J  i
9 K$ I* f2 f& f* |0 f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。
; r5 f) o, q0 D1 ?! J9 j
7 ]/ k: P: V; W2 L9 o

' l6 e9 f' W! Y' H$ `

牛津电铃的180多年

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。

  z. N& Y6 S8 s/ z/ D3 _
6 P# V6 r% q( P' ]2 ^" k

克拉伦登实验室
4 t5 z5 D* b- |, h$ V

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。

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。
4 \- I4 t! u* B! L
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。

& W- ]- S( r- \% K' |

& X  I, @/ J3 T! w牛津电铃

% T( d9 j( y. l. h- 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。

牛津电铃的构造

0 y9 U( X: D  `4 d0 n7 b' U# z) c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。

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。

) Q) c8 D& u/ E- j; V1 s

金属球和铃铛

$ j$ X! i0 {0 ]* G6 P

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。

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。
( `7 }% Q& t! g* ^# @/ H
* }( p( t$ H: W+ e- C4 y

金属球在其中来回摆动

对牛津电铃工作原理的猜测
: i8 l; h5 x* Q; |+ v2 o
) t# D: p) A: \% y+ o/ Q* ?$ d% \; m. b金属球能够来回摆动，依靠的就是两块电池的电力。

2 o2 M6 Y: P  d; X3 ~6 r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。
# T* y- F% Z" I7 B1 h0 S" ?  x# T
内部结构是解题关键
$ i! f" x4 S6 J* z
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。
3 [3 o$ L. m6 Z
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。

外部厚厚的硫磺

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。
) J; k& Z! W) {6 @  `
8 t7 x6 Z, Z0 ?9 n5 B2 U: |, e8 L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。
) ^' K$ E/ }; i$ P
1 I( e( p* N3 u, I! c) }

赞博尼电堆

" H  i0 v" c) j

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。
+ d9 E* p% U8 E7 X+ I  v1 @
0 E/ S9 |( [* ^/ O' h( Z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。

最耐用电池

4 U# B4 {: i% E4 h8 j" B: ]1 l2 h

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。
( H# |8 r+ I7 V2 ^3 _- q: y2 b6 O
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。
( R4 n$ t5 Q7 H. y4 {


$ }9 l" l# ~2 O& O, P  {& t/ e9 {

& ^$ \6 }1 `6 p* G7 h