विजेची गोष्ट ३: वीज 'वाहू' लागली, वोल्टा आणि गॅल्वानी (Electric Current and First Battery)

(मुख्य सूचना: या लेखात वर्णन केले गेलेले प्रयोग हे त्या क्षेत्रातील तज्ञांनी पूर्ण माहिती घेऊन आणि धोक्यांची माहिती व खबरदारी घेऊन केले आहेत. केवळ येथील प्रयोग वाचून कोणीही काहीही माहिती नसताना आणि माहितगार शिक्षकाची मदत न घेता करू नयेत. त्यांच्या परिणामांची जबाबदारी लेखकाची असणार नाही याची नोंद घ्यावी. Disclaimer: Experiments described in this story have been performed by the experts of fields in labs. Please do not try to perform those experiments just by reading here. Make sure to have proper guidance before you attempt those experiments. Author does not take any responsibility for the results of such unsupervised and hap-hazardly performed experiments.) काय अभूतपूर्व दिवस होता आजचा वावावा.. म्हणजे दरबारातल्या राजगुरूंनी गंगावतरण या गोष्टीविषयी पूर्ण सविस्तर विवेचन केलं होतं.. गंगा नदी कशी स्वर्गातच होती.. भगीरथाने कसे अविरत कष्ट, तप करून, आपले राजेपण, ऐषारामी पण बाजूला ठेवून, आपल्या पूर्वजांच्या कल्याणासाठी, प्रजेच्या कल्याणासाठी, सर्वोद्धारसाठी आपलं आयुष्य वेचलं, निराशेने खचून न जाता संकटाला घाबरून न जाता गंगेला भूतलावर आणण्यासारखं अकल्पित, अचाट कार्य केलं आणि अखेर ती गंगानदी जमिनीवर वाहू लागली आणि भगीरथाच्या आधीच्या, पुढच्या पिढ्यांचाच काय पण पूर्ण कुळाचाच उद्धार झाला..त्यातलं साहस, परिश्रम, तंत्र, विज्ञान, तपाचरण  हे सारंच विलक्षण वाटलं होतं विक्रमाला.. राजा असावा तर भगीरथासारखा, कष्ट करावेत तर भगीरथ कष्ट करावेत, इच्छा-ईर्ष्या असाव्यात तर भागीरथासारख्या.. कुलदीपक असावा तर भगीरथासारखा.. विक्रमाने मनोमनच त्याला नमन केलं.. पण तरीही त्याचं मन त्या विचारांमधून बाहेर यायलाच तयार नव्हतं.. कुठल्या कुठे त्या  स्वर्गात वाहणाऱ्या गंगेला भूतलावर आणलं या भगीरथाने वा क्या बात है ! विक्रमाच्या या विचारांच्या आणि भगीरथ स्तुतीच्या गंगौघाला आडवा जात आणि धप्पकन त्याच्या पाठीवर बसत वेताळ म्हणाला "अरे विक्रमा खरंच रे या भगीरथाची कथा आहेच  विलक्षण .. शापाने आम्हासारख्यांच्या वेताळ लोकात पतन झालेल्या पूर्वजांना त्याने मुक्ती दिली.. ज्या सगर पुत्रांनी कुळाभिनासाठी आहुती दिली त्या सर्वांच्या अस्थींवरून हा गंगौघ वाहिला आणि पूर्वजांच्याही कर्माचे, त्यागाचे झालंच तर बलिदानाचे सोने झाले, सार्थक झाले.. पण काय रे विक्रमा ही भगिरथाची परंपरा पुढे चालवून कोणी कुठला गंगेचा ओघ आणला, वाहवला का आधुनिक काळात तोही तुझ्या त्या फिजिक्स म्हणजे पदार्थ विज्ञानात? " "खरोखरीच अशी स्वर्गातून वगैरे कुठली गंगा  नाही आणली फिजिक्स च्या संदर्भात पण केवळ आकाशात केवळ लखलखणारी, डोळे दीपवणारी, हुलकावण्या देणारी ती वीज म्हणजे प्रकाशाच्या फोटॉन्स चा आणि पर्यायाने इलेकट्रॉन्स चा आकाशात वाहणारा गंगौघच जणू. काही शास्त्रंज्ञांनी ती आकाशातली वीज आणि लायडन जार किंवा तेल लावलेल्या कंगव्या मधून कागदाचे कपटे ओढणारी स्टॅटिक इलेक्ट्रिसिटी हे एकच आहे हे सिद्ध केलंच होतं १७व्या शतकापर्यंत. शिवाय टोरपिडो माशाने दिलेला शॉक ही सुद्धा आकाशातल्या विजेसारखाच प्रकार आहे आणि त्यामुळे प्राण्यांच्या शरीरात या विजेचा दुसरा काही वेगळा प्रकार नसतो हेही सिद्ध झालेलंच होतं अठराव्या शतकाच्या शेवटापर्यंत. हौक्सबी मशीन वापरून मनोरंजनाचे प्रयोग, पार्टीतल्या सगळ्यांना स्टॅटिक शॉक देण्याचे श्रीमंती शौक असं सगळं सुरु झालंच होतं पण तरीही ही वीज कुठे थांबायला तयार नव्हती, थांबली तर वाहती करून ती वाहत राहील याची सोय करता येत नव्हती त्यामुळे या विजेला वाहत ठेवणं हा सगळ्या शास्त्रज्ञांसमोरचा अडसर होता, ती वाहत राहील यासाठीच सारा खटाटोप सुरु होता " "काय म्हणालास? एक मिनिट .. प्राण्यांच्या शरीरात असलेली आणि लायडन जार मधली वीज हे वेगळे असल्याचं काय प्रकरण होतं? हे काहीतरी इंटरेस्टिंग वाटतंय जरा.. बतावो राजाजी क्या है ये माजरा!! " "त्याचं काय झालं राजा.. हे झालं इटली मध्ये.. म्हणजे इटली मध्ये बोलोना विद्यापीठ होतं आणि त्याच्या जवळच्या भागात काही अंतरावर पाविया विद्यापीठ होतं. पण त्या काळात बोलोना (Bologna) विद्यापीठ हे पोपच्या अधिपत्याखाली होतं, पर्यायाने धर्माला बांधील असं होतं . पाविया विद्यापीठ हे मात्र ऑस्ट्रियन अधिपत्याखाली होतं, तेथे मुक्त विचाराचे, बुद्धिवादाचे वारे वाहत होते. बोलोना विद्यापीठातील लुइगी गलवानी (Luigi Galvani) या वैद्यकीय शिक्षण घेतलेला आणि त्यातही शल्यचिकित्सा जाणणाऱ्या प्राध्यापकाने आणि त्याला प्रयोगशाळेत मदतनीस म्हणून काम करणाऱ्या त्याच्या बायकोने बेडकांवर प्रयोग चालवले होते. त्यादरम्यान इलेकट्रीक चार्ज असणारी एक सुई जेव्हा चुकून कापलेल्या बेडकाच्या चेतापेशींना (nerve) लागली तेव्हा जणू काही बेडकाच्या मांडीत असणारी इलेकट्रीसिटी त्याच्या पायापर्यंत गेली आणि मेलेल्या बेडकाचा पाय जोरात हलला. यावर अधिक प्रयोग करून गलवानी म्हणाला की ही प्राण्यामध्ये असणारी इलेक्ट्रिसिटी आहे, जी एक प्रकारे देवाने दिलेली आहे. याला त्याने जैविक वीज किंवा animal electricity किंवा bio -electricity असे नाव दिलं. त्यावर प्रबंध वगैरे लिहिला. त्याने काही प्रयोगामध्ये हौक्सबी मशीन मधून वीज घेतली आणि बेडकाच्या नर्व ला लावली तेव्हा मेलेल्या बेडकाचा पाय हलला. दुसऱ्या प्रयोगात दोन वेगवेगळ्या धातूचे रॉड घेतले आणि त्या दोन्ही रॉडची टोकं बेडकाच्या नर्व च्या टोकांना लावली तरीपण मेलेल्या बेडकाचा पाय हलला. असे वेगवेगळे बेडूक वगैरे प्राणी, वेगवेगळे मेटलरॉड्स आणि हौक्सबी मशिन्स वापरून त्याने अनेक प्रयोग केले. सर्व प्रकाराची वर्णने करून त्याने लिहिलेला प्रबंध.. Animali Electricitate (Of Animal Electricity) .. लिहिला आणि देशोदेशीच्या प्राध्यापकांना आणि शास्त्रज्ञांना पाठवला. पाविया विद्यापीठालाही पाठवला, खासकरून तिथे काम करणाऱ्या फिजिक्स तज्ज्ञ असलेल्या प्राध्यापकाला पाठवला.. पाविया विद्यापीठातील एका प्राध्यापकाने, त्यातही फिजिक्स च्या प्राध्यापकाने वाचला.. आणि .. " "आणि काय अजून प्रयोग केले असतील, त्याची मतं मांडली असतील आणि असते प्राण्यांमध्ये वीज असं सिद्ध करत बसला असेल.. बाय द वे .. त्या प्राध्यापकाचं नाव सांगशील?" "पाविया विद्यापीठातील फिजिक्स च्या त्या प्राध्यापकाचं नाव ऍलेक्झांड्रो वोल्टा(Alessandro Volta).. बुद्धिवादाचा पुरस्कर्ता आणि प्रयोग करून सर्वांनाच ते दाखवण्याची हौस असणारा.. त्याने जेव्हा गलवानी चे प्रबंध वाचले तेव्हा त्यालाही वाटलं की असेल बुवा प्राण्यांमध्ये असलं काही.. पण जेव्हा उत्सुकतेने तो प्रयोग करू लागला तेव्हा त्याला लक्षात आले की बेडकाचा पाय हालणे हे त्या दोन रॉड मधून वाहणाऱ्या विजेमुळे घडतंय आणि बेडकाच्या पायात हि वीज नसून ती एका रॉड मधून दुसऱ्या रॉड मध्ये बेडकाच्या माध्यमातून जातेय.. म्हणजेच हि नेहमीची आकाशातली, लायडन जार मधली, हौक्सबी मशीन मध्ये असणारी वीज आहे.. प्राण्यांमध्ये असली कुठलीही वेगळी वीज नसून बेडकाचा पाय हालणे हा केवळ एक परिणाम आहे.. सगळीकडची वीज एकच आहे.. " "अच्छा असं! मग वोल्टाने प्रयोग काय केले यासाठी? " "वोल्टाने अगदी साध्या प्रयोगातून सुरुवात केली.. म्हणजे दोन वेगवेगळ्या धातू मिश्रणाची (हो वेगवेगळ्या धातू मिश्रणाची.. एकाच प्रकारची दोन नाही ) नाणी समजा घेतली आणि जिभेला अगदी जवळजवळ, ऑलमोस्ट चिकटून लावली आणि तिसरा वेगळाच एक मेटल चा चमचा जिभेला लावला तर वेगळाच हलकासा झटका लागतो tingling sensation काहीतरी चव लागते.. म्हणजे एका नाण्यातून दुसऱ्या नाण्यामध्ये किंवा चिकटलेल्या दोन नाण्यांमधून चमच्यात आणि दरम्यान  जिभेतून काही क्षणार्धात एक प्रवाह गेल्या सारखा वाटतो.. तो त्यातल्या एका नाण्यातून दुसऱ्यात जातो..म्हणजेच विजेचा प्रवाह वाहतो.. अगदी क्षणात जातो पण वीज वाहते..असं केल्यावर वोल्टा म्हणायचा की  विजेची चव मला लागते..पण प्रॉब्लेम असा होता की तो प्रवाह लुप्त होऊन जाई अगदी क्षणार्धात.. मग काय करावं असा विचार वोल्टाच्या डोक्यात चालू झाला आणि सारं मटेरियल चाळता चाळता त्याची कॅव्हेंडिश महाशयांनी केलेल्या संशोधनावर नजर पडली. त्यातही टोरपीडो माशाकडे नजर गेली.." "अरे विक्रमा असा सस्पेन्स वाढवू नको उगीच.  पटकन काय झालं पुढे.  सांग नाहीतर मीच टोरपीडो माशाचं रूप घेऊन तुला शॉक देतो बघ " "सांगतो सांगतो टोरपिडो माश्याच्या आतमध्ये  पाठीकडे असणाऱ्या लहान लहान कप्प्यांचा त्याने अभ्यास केला. या शेकडो बारीक बारीक कप्यांमधल्या प्रत्येक कप्प्यात हलकीशी इलेक्ट्रिसिटी निर्माण होत असावी असं त्याच्या लक्षात आलं. " "कप्प्यात कसली इलेक्ट्रिसिटी? " "वोल्टाने जसं जिभेला नाणी आणि चमचा लावून जसं जिभेत वीज येते हे सिद्ध केलं होतं तसंच या टोरपिडो माश्याच्या पाठीकडे असलेल्या या प्रत्येक लहान कप्प्यामध्ये थोडी थोडी वीज निर्माण होते. अशा शेकडो लहान लहान कप्प्यात तयार होणारी वीज एकत्र मिळून अनेक वोल्ट वीजनिर्मिती त्याच्या शरीरात तयार होते आणि तोच झटका म्हणजेच विजेचा जोरदार झटका तो टोरपिडो मासा देतो हे वोल्टा ला कळलं. मग वोल्टाने दोन वेगवेगळ्या मेटल प्लेट घेतल्या समजा एक तांब्याची आणि दुसरी दुसऱ्या मेटलची.. गलवानी ने दोन मेटल रॉड मध्ये बेडूक लटकावला होता तसं.. पण वोल्टाने बेडकाऐवजी त्या दोन प्लेट मध्ये वीज प्रवाह वाहून नेईल असं ऍसिड चोपडलेली प्लेट ठेवली..अशा दोन प्लेट्स ची आणि ऍसिडची  मिळून एक छोटी बॅटरीच तयार झाली.. अगदी टोरपिडो च्या पाठीतल्या लहान कप्प्यात तयार होते तशी.. टोरपिडो च्या  पाठीतल्या अनेक अशा कप्प्यांसारखा परिणाम मिळण्यासाठी  मग अश्या प्लेट च्या अनेक जोड्यांचा थर त्याने एकावर एक रचला.. वोल्टाच्या या शोधाला वोल्टाचा ढीग(Volta's Pile) असे म्हणतात  मग या थराच्या दोन्ही बाजूला दोन वायर लावल्या आणि त्या वायर ची टोके जिभेला लावली.. त्याला विजेची चव लागली आणि इथे ती अजून तीव्र होती आणि जास्त वेळ टिकणारी होती.. "अरे काय सांगतोस? विजेच्या तारा तोंडात घातल्या? मरेल ना तो? आणि म्हणजे स्वत:च तयार केलेल्या विजेचा स्वत:च झटका खाणारा वीर म्हणजे वोल्टा..चव कसली चाखतोय..विजेचा झटका खाल्ला त्या पट्ठ्याने!" "अरे तसं नाही वेताळा. नवीन जमान्यात आपल्या घरी असलेल्या विजेची दोन टोके अशी तोंडात घातली तर मृत्यू ठरलेला आहे. असं कोणीही करू नये.  पण वोल्टाने तयार केलेल्या सिस्टीम मध्ये आपण ज्याला स्थिर विद्युत म्हणतो direct current(DC) तो होता आणि तो कमी क्षमतेचा होता. आपल्या घरी असतो तो alternative current(AC). तो नीट हाताळला नाही तर हानिकारक असतो. मृत्यूही ओढवू शकतो. " "कळलं विक्रमा बर झालं सांगितलस. तर पुढं सांग" "हा तर वोल्टाच्या ढिगात  विजेचा प्रवाह कायम राहत होता..मेटल प्लेट्स मध्ये तो वाहताना दिसत होता  अशा रीतीने वोल्टाने जगातली पहिली बॅटरी तयार केली.. यात दोन धातूंना चोपडलेल्या ऍसिड मधून वीज वाहत होती आणि तो ऍसिडचा प्रवाह दोन मेटल प्लेट्स मध्ये असलेल्या ऍसिड मधून वाहताना दिसतही होता..हीच धातूंच्या संपर्कातून येणारी म्हणजेच contact electricity असे वोल्टाने म्हटले. म्हणूनच पाण्याच्या वाहण्याला जसा पाण्याचा प्रवाह (water current) म्हणतात तसा या वोल्टाच्या ढिगात किंवा बॅटरीत दिसणाऱ्या ऍसिड मधून वाहणाऱ्या विजेला विजेचा प्रवाह (electric current) असं म्हटलं गेलं.. हा प्रवाह कायम राहतोय हे पाहून वोल्टाला ही आश्चर्य वाटलं " "पण मग विक्रमा या वोल्टाच्या जिभेला त्याच्या बॅटरीची दोन टोके जोडल्यावर वीज वाहिली कशी ?" "माणसाचे शरीर हे विजेचा प्रवाह वाहून नेते. बॅटरीची दोन टोके जिभेला लावली तेव्हा एका टोकाकडील कॉपर किंवा तांब्यासारख्या धातूमधले इलेकट्रोन्स हे शरीरातून किंवा जिभेतून बॅटरीच्या दुसऱ्या टोकाकडे गेले आणि इलेकट्रीक सर्किट पूर्ण झाले. तांब्याच्या अनेक प्लेट्स मुळे वीज प्रवाहासाठी जास्तीचे  इलेकट्रोन्स उपलब्ध असलेले धन टोक (+ ve ) आणि दुसऱ्या धातूच्या अनेक प्लेट्स मध्ये तांब्याच्या तुलनेत प्रवाहासाठी कमी इलेकट्रोन्स उपलब्ध असलेले ऋण टोक (-ve) तयार झाले..इलेकट्रॉन्सच्या कमी अधिक पातळीमुळे electric potential difference तयार झाले .. हा फरक भरून काढण्यासाठी मग  इलेकट्रोन्स चा साठा जास्त असलेल्या डोंगराकडून कमी इलेकट्रोन्स असलेल्या दरीकडे हे इलेकट्रोन्स वाहू लागले.. वीज वाहू लागली.. वाहती झाली आणि वोल्टाने त्याचे बॅटरी विषयीचे संशोधन आणि प्रयोग प्रसिद्ध केल्यावर सगळीकडेच ही वीज कशी, कुठे वापरता येईल आणि त्याने काय करता येईल हे तपासून पाहण्याची सगळीकडेच एक गडबड उडाली  " "पण या बिचाऱ्या गलवानी चं काय झालं?  " "वेताळा या गलवानी किंवा गॅल्वानी च्या प्रयत्नातूनच तर आपल्याला कळलं की दोन धातूंच्या संपर्कामधून आपण इलेक्ट्रिसिटी तयार करू शकतो.. त्याची animal electricity ची संकल्पना जरी वोल्टाने चुकीची ठरवली तरीही या सगळ्या प्रयत्नातूनच मेटल आणि ऍसिड वापरून स्थिरपणे वाहणारी वीज निर्माण करता येऊ शकते हे कळलं जगाला. गॅल्वानी च्या नावावरूनच तर या प्रक्रियेचे galvanization असे नाव झाले. दोन मेटल  आणि ऍसिड वापरून एका मेटलचा मुलामा दुसऱ्यावर देण्याची हीच ती प्रक्रिया.. आपल्याकडे चांदीवर सोन्याचे पाणी चढवणे किंवा पितळ्यावर सोन्याचे पाणी चढवणे वगैरे म्हणतात ते हेच गॅल्वनायझेशन किंवा पाणी चढवणे.." "बर बर असं होय.. स्वस्तातल्या धातूवर महागाच्या धातूचा थर देऊन अनेकांनी चलाखी करण्याचा चंगच बांधला असणार.. पण काय रे विक्रमा तुमचा तो स्थिर विद्युत direct current DC  तो हाच नारे? वोल्टाने एक प्रकारे मेलेल्या बेडकात वाहणारा डायरेक्ट करंट DC  बेडकाशिवाय दोन मेटल्स आणि ऍसिड यांच्या माध्यमातून तयार केला.. त्याने बेडूकजातीवर आणि मानव जातीवर उपकारच केले.. पण मग काय रे विक्रमा तुमच्या घरांमध्ये जी लाईट किंवा वीज येते ती तर अशा बॅटऱ्यांमधून येत नाही.. मोठमोठ्या ट्रान्समिशन लाईन्स मधून, वायर मधून येते ती का आणि कशासाठी? तुमच्यात त्याला बदलते गतिमान alternative current किंवा AC current असं कायसंसं किंवा चक्री वीज म्हणू शकतो ती कोणी शोधली आणि कशासाठी? हे तुला काही माहितीच दिसत नाही.. उगीच आपलं बेडूक आणि रॉड घेऊन गिरणी फिरवत बसलास.. पण आता माझी जायची वेळ झाली.. पुन्हा येताना जरा अभ्यास करून येरे.. हाsहाsहाs" (क्रमश:) विजेची गोष्ट २ : शॉक देणारे मासे,कॅवेन्डीश आणि विजेचा प्रभार विजेची गोष्ट १ : वीज काय आहे आणि ती वाहते कशी १२ वी पर्यंतचं फिजिक्स गोष्टींची पूर्ण यादी मुखपृष्ठ ताजा कलमः 'विक्रम वेताळ फिजिक्स च्या जंगलात' या ब्लॉगमाले मधील काही कथा आता #इबूक मध्येही उपलब्ध..सध्या '८ वी' पर्यंतच्या वयोगटा पर्यन्त शिकवल्या जाणार्या काही मूळ सन्कल्पना समजावून सांगण्याच्या दॄष्टीने तयार केलेले पहिले #amazon #kindle #ebook तयार केले आहे.. ते इथे पाहा.. '८वी पर्यंतचं फिजिक्स'पुढचीही पुस्तके यथावकाश आणण्याचा मानस आहे..तुमचे #amazon #kindle चे #subscription असेल त्यातूनही #kindleunlimited चे असेल तर तुम्ही हे पुस्तक वाचाच कारण या पुस्तकासह अन्य पुस्तके तुम्ही 'फुकट' वाचू शकता..वाचा आणि मजा घ्या..