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

) c4 n* Q' p* I( ]3 Z+ n- B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。
  Y( h" }3 R& a2 a" l1 d
+ @, ]: H& [+ R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？

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。
/ B% g* @& H* o& s7 t& e/ v
3 x2 B. o7 G0 S+ z( d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。
/ `  b; s2 I) N4 h7 Y+ k
& L$ [9 m1 U1 C4 o  I: y, g

* C5 l4 [8 W; N/ ]

牛津电铃的180多年
5 }: N1 G& C* c
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。
/ `2 j2 C2 z7 k' `% c& l

克拉伦登实验室
9 p# e4 d7 {8 X+ l+ x& M9 l6 ?

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。

+ ^+ ]9 x/ Q6 @1 X* ^. N! [  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。
( j3 G$ h6 i8 _, L: [/ ~; |

牛津电铃

5 r9 X. N) Z" j0 y" ?

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 H& L$ [6 K, O. X6 ?6 v$ l牛津电铃的构造

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。
7 t5 B2 e( U* x% w  b9 f
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。

1 h3 p, I, I3 U: P9 I* [* J+ V

金属球和铃铛
- M- u* w# z9 E+ ?* @( U
7 c! V2 e3 I( @; h4 b+ f3 x

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。
0 z$ H, p1 V  R  \; N9 G9 y* b
+ o5 Z0 I6 [7 ?' C% S' u$ J

金属球在其中来回摆动

对牛津电铃工作原理的猜测
7 ]1 U' _; a' T  m( e$ N( Z
金属球能够来回摆动，依靠的就是两块电池的电力。

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。

内部结构是解题关键

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。
8 B+ S4 y3 _2 @6 E& Q" N
) c3 y% r4 T/ ^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
* @4 o, U7 [$ u- x1 @

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。

/ K; C0 }! P- @5 z' y8 _$ I+ X" o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。
( Z3 v  ^. g" R

赞博尼电堆
* j* T3 S$ R- @! r6 i, z5 B
- c. Z  K# f3 S: L( V0 G+ q% f- s& }8 W

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。

! p, V2 {( R# }2 l2 C% ?5 Y) W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
1 B4 X2 C" {; B, \  z& Y" t
- A* D' M9 k6 n8 Z5 N0 S; C+ V3 ^& u

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。
) A5 I. w' t: l7 O0 s3 h" A3 H
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。
5 l% E( ~3 B( b9 L5 m9 I
* P, k; {4 E) P2 f# s
2 A( K( E3 u+ |

* [* X2 D5 B1 S% ~: k: \