Alessandro Volta นักฟิสิกส์ผู้คิดค้นแบตเตอรี่

หากจะกล่าวถึง อาเลสซานโดร โวลตา (Alessandro Volta) คุณอาจสงสัยว่าเขาคือใคร? สำคัญอย่างไร? วันนี้ iEnergyGuru จึงขอนำเรื่องราวบางส่วนของบุคคลท่านนี้มาแบ่งปันให้ทราบกัน

เทลีส (Thales) ผู้ค้นพบไฟฟ้า

ในปัจจุบันไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นมากต่อชีวิตประจำวัน แม้ว่าไฟฟ้าจะถูกค้นพบตั้งแต่ปี 600 ก่อนคริสต์ศักราช โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวกรีกนามว่าเทลีส (Thales) แต่การค้นพบของเทลีสเป็นเพียงการพบไฟฟ้าสถิต (Static Electricity) เทลีสได้นำแท่งอำพัน ถูกับเสื้อผ้าที่ทำด้วยขนสัตว์อย่างรวดเร็วจากนั้นเขาพบว่าแท่งอำพันสามารถดูดวัตถุเบา ๆ อย่างกระดาษชิ้นเล็ก ๆ เส้นผม ขน หรือเศษฝุ่นบนพื้นได้ การที่เป็นเช่นนี้ได้เพราะว่า เมื่อนำแท่งอำพันไปถูกับขนสัตว์ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากผ้าขนสัตว์ไปยังแท่งอำพัน ทำให้แท่งอำพันเกิดประจุ การค้นพบของเทลีสถือว่าเป็นเพียงก้าวแรกของความเจริญทางด้านไฟฟ้าเท่านั้น

อาเลสซานโดร โวลตา นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี

ต่อมา อาเลสซานโดร โวลตา นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี ทำให้ไฟฟ้ามีความเจริญมากขึ้นไปอีก โดยการประดิษฐ์เครื่องมือหลายอย่างที่เกี่ยวกับไฟฟ้า และคนทั่วโลกรู้จักเขาในฐานะ ผู้คิดค้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือแบตเตอรี่ไฟฟ้า อันเป็นอุปกรณ์ที่มีประโยชน์และมีความสำคัญอย่างมาก สิ่งประดิษฐ์ของโวลตากระตุ้นให้เกิดความตื่นเต้นทางวิทยาศาสตร์และนำไปสู่การทดลองอื่นๆ ที่นำไปสู่การพัฒนาด้านไฟฟ้าเคมีในที่สุด เคานท์อเลสซานโดร จูเซปเป อันโตนิโอ อนาสตาซิโอ โวลตา (Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta) เป็นนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี เกิดเมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2288 ที่เมืองโคโม (Como) แคว้นลอมบาร์ดี (Lombardy) ประเทศอิตาลี (ltaly) ประวัติส่วนตัวของเขาไม่มีใครทราบแน่ชัด รู้เพียงแต่ว่าโวลตาอยู่ในความอุปการะของญาติคนหนึ่ง โวลตาได้รับการศึกษาขั้นต้นที่โรงเรียนพับลิคแห่งเมืองโคโม และเข้าศึกษาต่อในวิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยแห่งเมืองโคโม หลังจากจบการศึกษาจากมหาวิทยาลัยโคโมแล้ว โวลตาได้เข้าทำงานเป็นครูสอนวิชาฟิสิกส์ที่โรงเรียนรอยัล เซมมิเนร์ โรงเรียนมัธยมในเมืองโคโมนั่นเอง

ในปี พ.ศ. 2314 เขาได้รับการแต่งตั้งในเป็นศาสตราจารย์ประจำภาควิชาเคมี ที่มหาวิทยาลัยโคโม และในปี พ.ศ. 2317 ที่มหาวิทยาลัยแห่งเดียวกันนี้ เขาได้รับการแต่งตั้งในเป็นศาสตราจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์

เครื่องประจุไฟฟ้าสถิต (Electrophorus) – ภาพจาก en.wikipedia.org

ในระหว่างที่เขาทำงานอยู่ในมหาวิทยาลัยแห่งนี้ โวลตาได้ศึกษาเกี่ยวกับไฟฟ้า และในปี พ.ศ. 2318 โวลตาได้ประดิษฐ์เครื่องประจุไฟฟ้าสถิตขึ้น เขาเรียกเครื่องนี้ว่า "เครื่องประจุไฟฟ้าสถิต (Electrophorus) ซึ่งอุปกรณ์ชิ้นนี้ได้ใช้หลักการของโยฮัน วิลค์ (Johan Wilcke) นักวิเคราะห์ชาวสวีเดน ที่ได้อธิบายถึงอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากไว้ในปี พ.ศ.2305

ในปีต่อมาเขาได้ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับก๊าซมาร์ช และเขาได้เขียนผลจากการทดลองลงในหนังสือชื่อว่า Lettere Sull Aria Ifiammabile delle Paludi เขาไม่ได้หยุดการค้นคว้าแต่เพียงเท่านี้ ในปี พ.ศ. 2320 เขาได้ประดิษฐ์อุปกรณ์เกี่ยวกับไฟฟ้าขึ้นอีกหลายชิ้นได้แก่ คาปาซิเตอร์ (Capacitor) เป็นอุปกรณ์สำหรับเก็บประจุไฟฟ้า และอิเล็กโทรสโคป (Electroscopes) เป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดชนิดของประจุไฟฟ้า นอกจากนี้เขายังได้ประดิษฐ์ตะเกียงแก๊ส และออดิโอมิเตอร์ (Audio meter) อีกด้วย จากผลงานต่างๆ การประดิษฐ์อุปกรณ์เกี่ยวกับไฟฟ้าหลายชนิด ทำให้โวลตามีชื่อเสียงเป็นที่รู้จักมากขึ้น และในปี พ.ศ. 2322 เขาได้รับเชิญจากมหาวิทยาลัยปาเวีย (Pavia University) ให้เข้าดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ แม้ว่าเขาจะมีหน้าที่การงานและชื่อเสียงมากขึ้น โวลตาก็ยังทำการค้นคว้าเกี่ยวกับไฟฟ้าตลอดเวลา

จนกระทั่งวันหนึ่งเขาได้รับทราบข่าวว่ามีการค้นพบไฟฟ้าจากกบของลุยจิ กัลวานี (Luigi Galvani) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี ซึ่งค้นพบโดยบังเอิญขณะสอนวิชากายวิภาคเกี่ยวกับกบ ในขณะที่กัลวานีใช้คีมแตะไปที่ขากบซึ่งวางอยู่บนจานโลหะ ทันใดนั้นขากบก็กระตุกขึ้นมา สร้างความประหลาดใจให้แก่เขาและนักศึกษาภายในห้องนั้น จากนั้นเขาก็ทำการทดลองแบบเดียวกันนี้ซ้ำๆ อีกหลายครั้ง ซึ่งผลก็ออกมาเหมือนกันทุกครั้ง จากผลการทดลอง กัลวานีจึงสรุปว่า กบมีไฟฟ้าอยู่ทำให้เกิดปฏิกิริยาขึ้นเมื่อใช้คีมแตะตัวกบ เพราะคีมทำจากเหล็กซึ่งเป็นสื่อไฟฟ้า

เมื่อโวลตาได้มีโอกาสอ่านหนังสือของกัลวานีทำให้เขาทำการทดลองตามแบบของกัลวานีแต่ทดลองเพิ่มเติมกับสิ่งอื่น เช่น ลิ้นโดยนำเหรียญเงินมาวางไว้บนลิ้น และนำเหรียญทองแดงมาไว้ใต้ลิ้น ปรากฏว่าเขารู้สึกถึงรสเค็มและลิ้นกระตุก จากผลการทดลอง โวลตาพบว่า อันที่จริงแล้วกบไม่ได้มีไฟฟ้า แต่การที่ขากบกระตุกนั้น เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีของโลหะที่ถูกเชื่อมโยงด้วยกรดเกลือซึ่งมีอยู่ในสัตว์ รวมถึงกบและมนุษย์ด้วย จากผลการทดลองครั้งนี้ โวลตาได้ทดลองสร้างกระแสไฟฟ้าขึ้น โดยการใช้ชามอ่าง 2 ใบ จากนั้นก็ใส่น้ำเกลือ และหนังฟอกที่ตัดเป็นชิ้นเล็กๆ ลงไป จากนั้นนำแผ่นเงินและสังกะสี ขนาดประมาณเท่าเหรียญเงิน มาประกบกันจำนวน 8 คู่ โดยเริ่มจากแผ่นสังกะสีก่อนแล้วจึงเป็นแผ่นเงิน จากนั้นจึงนำมาวางลงบนโลหะยาวเพื่อเชื่อมโลหะทั้งหมดเป็นแท่งแรก ส่วนอีกแท่งหนึ่งทำให้ลักษณะเดียวกันแต่ใช้แผ่นเงินวางก่อนแล้วจึงใช้แผ่นสังกะสี จากนั้นนำโลหะทั้ง 2 แท่ง ใส่ลงในชามอ่างทั้ง 2 ใบ ซึ่งวางอยู่ใกล้กันแต่ไม่ติดกัน แล้วจึงใช้ลวดต่อระหว่างแท่งโลหะในอ่างทั้ง 2 อ่าง เมื่อทดสอบปรากฏว่ามีกระแสไฟฟ้าอยู่บนเส้นลวดนั้น

โวลตาอิค ไพล์ (Voltaic Pile) – ภาพจาก ethw.org

ในปี พ.ศ. 2331 โวลตาได้นำหลักการเดียวกันนี้มาประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชื่อว่า โวลตาอิค ไพล์ (Voltaic Pile) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อของแบตเตอรี่ไฟฟ้า (Battery) ซึ่งถือได้ว่าเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดแรกของโลกที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีโดยแบตเตอรี่ของโวลตาใช้แผ่นทองแดงวางเป็นแผ่นแรก ต่อด้วยกระดาษชุบกรดเหลือ หรือกรดกำมะถัน ต่อจากนั้นใช้แผ่นสังกะสีและกระดาษชุบกรดเกลือ หรือกรดกำมะถัน ซ้อนสลับกันเช่นนี้เรื่อยไปประมาณ 100 แผ่น จนถึงแผ่นสังกะสีเป็นแผ่นสุดท้าย แล้วจึงใช้ลวดหนึ่งเส้น ปลายข้างหนึ่งต่อกับแผ่นทองแดงแผ่นแรกส่วนอีกข้างหนึ่งต่อเข้ากับแผ่นสังกะสีแผ่นสุดท้าย ด้วยวิธีการเช่นนี้ จะทำให้ลวดเส้นดังกล่าวมีกระแสไฟฟ้าไหลอยู่ตลอด

ต่อจากนั้นโวลตาได้ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับโวลตาอิค ไพล์ต่อไป จนพบว่ายิ่งใช้แผ่นโลหะมากแผ่นขึ้นเท่าไรก็จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ามากขึ้นตามลำดับ และได้นำหลักการดังกล่าวมาสร้างเครื่องโวลตาอิค เซล (Vlotaic Cell) โดยใช้โวลตาอิค ไพล์หลายๆ อันมาต่อกันแบบอนุกรมซึ่งการทำแบบนี้จะทำให้ได้กระแสไฟฟ้ามากขึ้น และแรงกว่าที่ได้จากโวลตาอิค ไพล์และในปีเดียวกัน โวลตาได้ส่งรายงานผลการทดลองของเขาไปยังราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน (Royal Society of London) โดยเขาตั้งชื่อผลงานชิ้นนี้ว่า Philosophical Transaction ซึ่งทางราชสมาคมได้ให้ความสนใจ และเผยแพร่ผลงานของเขาลงในวารสารของทางสมาคม และเมื่อผลงานของเขาได้เผยแพร่ออกไป ทำให้เขามีชื่อเสียงได้รับการยกย่องจากวงการวิทยาศาสตร์ และสาธารณชนเป็นอย่างมาก ผลงานของโวลตาชิ้นนี้ยังทำให้เกิดกระแสการค้นคว้าไฟฟ้าในวงการวิทยาศาสตร์มากขึ้น ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือ เขาพิสูจน์ให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยปฏิกิริยาเคมี หักล้างทฤษฎีไฟฟ้าในสัตว์ (The Principle of Animal Electricity) ของกัลวานี ที่ว่า “กระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น” ลงไปได้ แต่การค้นพบของกัลวานีก็ยังมีข้อดี คือ ทำให้โวลตาสามารถค้นพบกระแสไฟฟ้าได้เป็นผลสำเร็จ

จากผลงานชิ้นนี้ทำให้โวลตาได้รับรางวัลจากสถาบันวิทยาศาสตร์หลายแห่ง ได้แก่ พ.ศ. 2334 เขาได้รับการยกย่องให้เป็นบุคคลสำคัญแห่งปี และได้รับเหรียญคอพเลย์ (Copley Medal) จากราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน ต่อมาในปี พ.ศ. 2345 เขาได้รับเชิญจากพระเจ้านโปเลียนที่ 1 (King Napoleon I) แห่งฝรั่งเศส โดยโวลตาได้นำการทดลองไปแสดงต่อหน้าพระพักตร์ซึ่งทรงชอบพระทัยเป็นอย่างมาก นอกจากนี้โวลตายังได้รับรางวัลเหรียญทองจากสถาบันแห่งปารีส (Institute de Paris) หลังจากนั้นโวลตาได้เดินทางกลับประเทศอิตาลี ซึ่งประชาชนให้การต้อนรับเขาเป็นอย่างดี เขายังได้รับเชิญให้เข่าร่วมเป็นสมาชิกของสภาซีเนต แห่งลอมบาร์ดี้ อีกทั้งได้รับพระราชทานยศท่านเคานท์ (Count) และได้รับเชิญให้ดำรงตำแหน่งคณบดีประจำคณะปรัชญาที่ มหาวิทยาลัยปาดัง (Padua University)
โวลตาได้ทำการค้นคว้างานด้านไฟฟ้าของเขาอยู่ตลอด และได้พิมพ์เผยแพร่ผลงานลงในวารสารชื่อว่า Sceltad Opuscoli ในประเทศอิตาลี

ในปี พ.ศ. 2362 โวลตาได้ลาออกจากทุกตำแหน่งหน้าที่ เพราะเขาอายุมากแล้วต้องการจะพักผ่อน โวลตาเสียชีวิตในวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2370 ที่เมืองโคโม ประเทศอิตาลี จากการค้นพบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และบุกเบิกงานด้านไฟฟ้าให้มีความเจริญก้าวหน้ามากขึ้น

เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์คนสำคัญระดับโลกผู้นี้ ในปี พ.ศ. 2424 ภายหลังจากที่โวลตาเสียชีวิตไปแล้ว 54 ปี ทางสภาไฟฟ้านานาชาติ (The International Electrical Congress) ได้มีมติในที่ประชุมว่าควรนำเอาชื่อของเขามาตั้งชื่อหน่วยวัดแรงเคลื่อนที่ต่อเนื่องของไฟฟ้า ที่เรารู้จักกันดีว่า “โวลต์” (Volt, V) และถูกใช้อยู่ในระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศหรือระบบ SI มาจนถึงปัจจุบัน

แปลและเรียบเรียงโดย ณัฏฐ์ ทีมงาน iEnergy Guru

อ้างอิง

www.scimath.org/lesson-physics/item/7273-2017-06-13-14-29-10
www.scimath.org/lesson-physics/item/7206-2017-06-11-03-15-48
www.scimath.org/lesson-physics/item/7258-2017-06-12-16-04-25
ethw.org/Alessandro_Volta
www.britannica.com/biography/Alessandro-Volta
en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta
www.vox.com/2015/2/18/8056095/how-alessandro-volta-invented-the-battery-and-won-over-napoleon
www.scimath.org/ebooks/item/6821-4-6-4-6821
www.scimath.org/ebook-chemistry/item/6809-4-6-4-6809
th.wikipedia.org/wiki/อาเลสซานโดร_โวลตา
batteryindustry.tech/the-voltaic-pile