المائع الكهربائي
ليدن، سنة 1746. يشحن بيتر فان موشنبروك الماء في قارورة من آلة كهربائية، ثم يمسك القارورة والسلك فيتلقى صدمة بلغت من القوة أنه كتب: لن أقبل بها مرة ثانية ولو أُعطيت مملكة فرنسا كلها. فالكهرباء، كما تبين، يمكن ادخارها في جرة كما يُدخر السائل.
فسّر فرانكلين في فيلادلفيا ذلك بمائع واحد. هو موجود في جميع الأجسام. والجسم الذي فيه منه أكثر من المعتاد مشحون إيجابًا، والذي فيه أقل مشحون سلبًا. الدلك لا يخلق المائع بل ينقله فقط. واختفى المائع بوصفه مادة مع اكتشاف الإلكترون، لكن إشارتي الموجب والسالب وحفظ الشحنة بقيت إلى الأبد.
| الرمز | fluid · electric fire · المقياس Fr |
| كيف كانوا يقدّرونه | بطول الشرارة وقوة الصدمة وانفراج ورقتي الكشاف الكهربائي |
| ما كان مفترضًا | مائع واحد عديم الوزن · الزيادة موجب والنقص سالب · محفوظ |
| الإدخال والتخلي | مائعا دوفي، 1733 · مائع فرانكلين الواحد، 1747 · إلكترون طومسون، 1897 |
| الكتابة اليوم | الشحنة Q، بالكولوم · e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C بالضبط |
| قيم نموذجية | 15 µC — جرة ليدن · 15 C — صاعقة · 1 Fr = 2,08·10⁹ إلكترون |
01 · التعريف
الموجب زيادة والسالب نقص
افرك قضيبًا زجاجيًا بالحرير. بحسب فرانكلين انتقل المائع من الحرير إلى الزجاج: نال الزجاج زيادة، أي موجبًا، ونال الحرير نقصًا، أي سالبًا. وبقدر ما زاد في جسم نقص في الآخر. ولا يتغير المجموع.
اختار فرانكلين الإشارة عشوائيًا، وأخطأ في اختيارها: فالذي يجري في الأسلاك فعلًا هو الإلكترونات، وهي تحمل الشحنة السالبة. لذلك يجري التيار في الكتب المدرسية من الموجب إلى السالب، وتجري الإلكترونات في الاتجاه المعاكس. لكن القاعدة الرئيسة للمائع صحيحة: الشحنة محفوظة في كل تجربة.
كم انتقل
وعاءان، الزجاج والحرير، والخط المتقطع هو المستوى العادي للمائع. المنزلق يحدد كم مرة مرّ الحرير على الزجاج. الأزرق فوق الخط المتقطع زيادة، أي موجب. والأحمر تحت الخط المتقطع نقص، أي سالب. الشريط في الأسفل مجموع الشحنات، وهو دائمًا عند الصفر. وتحت الوعاءين طريقة كتابة ذلك اليوم: انتقلت الإلكترونات من الزجاج إلى الحرير.
املأ الجرة وانتظر الشرارة
الفعل الرئيس هو زر «أدِر الآلة». على اليسار تحتك الكرة الزجاجية بالوسادة، وتجري قطرات المائع الزرقاء عبر السلك إلى الغلاف الداخلي للجرة. وكلما زاد المائع ارتفع الجهد. وعلى اليمين مفرغ الشرارة: كرتان نحاسيتان، والفجوة يحددها المنزلق. وعندما يبلغ الجهد حد انهيار الهواء، نحو 3 kV لكل ملليمتر، تقفز شرارة صفراء وتفرغ الجرة. وتسجّل الشاشة اليمنى الجهد مع الزمن. والزمن حقيقي.
—
02 · التحويل
| {n} | {v} | {note} |
الفرانكلين هو الشحنة التي تدفع شحنة مماثلة لها على بعد 1 cm بقوة 1 داين. وهو 3,335 64·10⁻¹⁰ C، أي نحو ملياري إلكترون. وسُميت الوحدة تكريمًا لفرانكلين سنة 1941.
الأمبير-ساعة هو الشحنة التي تمر في ساعة بتيار 1 A: 3600 C. وبطارية هاتف سعتها 4000 mA·h تخزّن 14 400 C، أي ما يقارب ألف صاعقة من حيث الشحنة، لكن عند جهد 4 V فقط.
03 · مراتب العِظَم
04 · أدوات القياس
05 · قواعد الكتابة
06 · الوحدات المجاورة
07 · القسم التاريخي
كان المائع يُقاس بما تيسّر: بطول الشرارة وقوة الصدمة وعدد الجرار في البطارية. وفي سنة 1785 وضع كولوم لأول مرة قانون القوة، فصارت الشحنة كمية لها وحدة. وفي نظام CGS صار الفرانكلين وحدتها، وفي SI الكولوم، عبر الأمبير والثانية.
منذ سنة 2019 اجتمع كل شيء على «قطرة المائع»: الشحنة الأولية e مثبتة بالضبط، 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. والكولوم يساوي نحو 6 241 509 074 460 762 607,776 شحنة أولية، ويمكن بعد ذلك عدّ الخانات إلى ما شئت. فتبين أن المائع حبيبي.
فهرس الكميات
الفهرس كله ←الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←