电铃构造原理（放电180年的牛津电铃）

电池可能是我们最不可缺少的“战略物资”，毕竟天天捧在手里，比老婆还亲的手机中就有一块大电池，除了这个以外，干电池，18650锂电池，还有电动自行车上的铅酸电池和工业蓄能中电池，甚至科学上还有深空探测中的核电池！

无疑这些电池都是现代科技的杰作，但无论哪种电池都有一个寿命，不是几小时，了不起几天，就是核电池也就几十年，但笔者今天要给大家介绍一种持续供电180年之久的神秘电池，因为它从1840年被展出以来，一直为一个电铃供电，按它的振动频率来看，已经持续打铃100亿次！

牛津电铃的电池，科学家一脸懵逼

在牛津大学的克拉伦登实验室里有一个180多年前的老古董电铃，被双层玻璃封在一个封闭的空间中，但请不要以为这是个摆设，它是一个正在工作的电铃，而且从1840年被购买以来，它一直就在正常工作，请注意，这个电铃没有任何电线接到外界，全部的能量来自于内部的两个干电池！

克拉伦登实验室

牛津电铃的结构组成

这个神秘的电铃结构非常简单，两个电池组成一个串联的电堆，在两个电池串联正中位置悬挂一根细丝，末端吊着一个4毫米直径的金属球体，两个电堆的另一端是半球形黄铜球体，也兼做撑脚，整体结构如下图：

牛津电流结构图

当小球碰到一个铃铛时，它会被干电堆充电，然后又被静电排斥，再另一个铃铛吸引，如此反复形成周期约为2HZ震荡的敲铃声！每执行一个周期，只会有极其少量的电荷从一个钟罩带到另一个钟罩，因此它非常省电！

但我们知道，只要不是永动机即使再省电它仍然是消耗能源的，而从1840年起，到2020年已经连续不断敲响了180年，而有据可查的资料称这个电铃可能制造于1825年！

可能于1825年被制造

那么从制造的那一天开始到现在，已经过去了195年，试想哪种设备可以用195年？加利福尼亚州利弗莫尔消防站里1901年被点亮的灯泡，持续亮了119年，人们都已经目瞪口呆，而这次却是一个自供电的电铃，因为这个电铃的电源就是被封在玻璃罩内的两个神秘电池！

加利福尼亚州利弗莫尔消防站的百年灯泡

到底是什么电池，能用那么久？

曾经有人将牛津电铃作为永动机的典型，毕竟在外人看来，没有什么电池能达到连续工作195年之久，绝对超出了人类所能想象的范围之外，但很明显作为相信现代科学的科学家来说，永动机是不可能的！

牛津电铃的电池利用的是静电排斥吸引原理，因此这个电池是一个高压电池，由于被熔融的硫涂覆以作绝缘，科学家看不到内部结构，另外由于拆卸担心让这个电铃停止，因此也没有人敢于承担这个巨大的责任，因此到现在为止，科学家只能猜测这个电池的结构！

这种电池可能是赞伯尼电堆，这是朱塞佩·赞博尼在1812年发明的一种电池，赞伯尼电堆是一种静电电池，由银箔、锌箔和纸的圆盘叠加构成，一个赞伯尼电堆可能有几千个这样圆盘叠加组成，然后在带有端盖的玻璃管中压缩，并浸入熔融硫中进行绝缘！

伯尼电堆

每片圆片的电压为0.8V，因此这个电池的电压高达几千伏，但它能提供的电流只有纳安级别，它的内阻极大，即使短路也不会让其烧毁，而是会逐渐消耗在内阻中！当然科学家并没拆解电池，牛津电铃中电池的结构仍然是个谜，关于电池结构的所有结论还是个猜测而已！

能参考改进下现代电池？

假设牛津电铃的电池是赞伯尼电池，那么答案是很明显的，静电电池不适合作为现代电子设备的电源，而且它那极高的电压，极低的供电电流，成事不足败事有余，因为没有一个电子设备能接受几千伏电压供电，它的出现只会将电子设备击穿报废！

延伸阅读：现代电池的原理

现代应用最广泛的有两种电池，一种化学电池，另一种则是核电池，比如铅酸电池、锂电池或者液流电池等，都属于化学能，原理则是电池内部进行氧化、还原等化学反应的结果，干电池填充的则已经是还原反应用的材料，相当于已经用化学的方式充能了，使用时则是还原反应放电！

无论哪种化学电池，它都有一个自放电现象，也就是即使没有用电，电池内部也在缓慢的进行放电，这就是电池储存一段时间后就没电的原因，无论是铅酸电池还是锂电池，都要进行适当的保养，比如隔三差五充个电，用一下电池等等！

还有一种则是利用放射性材料的衰变能产生电能，有两种方式，一种是热转换，放射性衰变会产生热能，利用热电效应或者光电效应甚至废热推动斯特林发动机工作发电，还有一种则是非热转换，它利用衰变时候的电子直接发电，不涉及热转换。

核电池结构

热转换功率比较大，非热转换结构简单，两种都有优势，比如后者可以装进心脏起搏器，但很抱歉，无法给手机或者汽车供电，不是成本太高就是供电电流太小，它的用途仍然只是在特定场合，比如旅行者一号和二号探测器的电源，还有嫦娥四号月面过夜保温的核电池等！