Sähköinen fluidi
Leiden, vuosi 1746. Pieter van Musschenbroek lataa pullossa olevaa vettä sähkökoneella, tarttuu pulloon ja johtoon — ja saa niin voimakkaan iskun, että kirjoittaa: toista kertaa en suostu koko Ranskan kuningaskunnasta. Sähköä voi kuulemma koota pulloon kuin nestettä.
Franklin selitti tämän Philadelphiassa yhdellä fluidilla. Sitä on kaikissa kappaleissa. Kappale, jossa sitä on normaalia enemmän, on varautunut positiivisesti, jossa vähemmän — negatiivisesti. Hankaus ei luo fluidia, vaan ainoastaan siirtää sitä. Aineena fluidi katosi elektronin löytymisen myötä, mutta plus- ja miinusmerkit sekä varauksen säilyminen jäivät pysyvästi.
| Merkintä | fluid · electric fire · mitta Fr |
| Miten arvioitiin | kipinän pituudesta, iskun voimasta, elektroskoopin lehtien erkanemisesta |
| Mitä oletettiin | yksi painoton neste · ylimäärä on plus, vajaus on miinus · säilyy |
| Käyttöönotto ja hylkäys | Du Fayn kaksi fluidia, 1733 · Franklinin yksi fluidi, 1747 · Thomsonin elektroni, 1897 |
| Nykyinen merkintä | varaus Q, coulombeja · e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C tarkasti |
| Tyypillisiä arvoja | 15 µC — Leidenin pullo · 15 C — salama · 1 Fr = 2,08·10⁹ elektronia |
01 · Määritelmä
Plus on ylimäärä, miinus on vajaus
Hankaa lasitankoa silkillä. Franklinin mukaan fluidia virtasi silkistä lasiin: lasi sai ylimäärän, plussan, silkki vajauksen, miinuksen. Kuinka paljon toinen kappale sai lisää, niin paljon toinen menetti. Summa ei muutu.
Merkin Franklin valitsi umpimähkään, ja valitsi huonosti: johdoissa liikkuvat todellisuudessa elektronit, ja ne kantavat miinusta. Siksi virta kulkee oppikirjan mukaan plussasta miinukseen ja elektronit vastakkaiseen suuntaan. Mutta fluidin pääsääntö pitää: varaus säilyy jokaisessa kokeessa.
Kuinka paljon siirtyi
Kaksi astiaa — lasi ja silkki, katkoviiva on fluidin normaali taso. Liukusäädin kertoo, montako kertaa silkkiä on vedetty lasin yli. Sininen viivan yläpuolella on ylimäärä, plus. Punainen viivan alapuolella on vajaus, miinus. Alareunan palkki on varausten summa, ja se on aina nollassa. Astioiden alla on se, miten asia kirjoitetaan nykyään: elektronit ovat siirtyneet lasista silkkiin.
Pumppaa pullo täyteen ja odota kipinää
Pääasia on painike «Pyöritä konetta». Vasemmalla lasipallo hankaa tyynyä ja sinisiä fluidin pisaroita valuu johtoa pitkin pullon sisävaippaan. Mitä enemmän fluidia, sitä suurempi jännite. Oikealla on kipinäväli: kaksi messinkipalloa, etäisyys säädetään liukusäätimellä. Kun jännite yltää ilman läpilyöntiin, noin 3 kV millimetrillä, keltainen kipinä välähtää ja pullo tyhjenee. Oikean puolen näyttö piirtää jännitteen ajan funktiona. Aika on todellista.
—
02 · Muunnos
| {n} | {v} | {note} |
Franklin on varaus, joka hylkii samanlaista varausta 1 cm:n etäisyydeltä voimalla 1 dyn. Se on 3,335 64·10⁻¹⁰ C, noin kaksi miljardia elektronia. Yksikkö nimettiin Franklinin mukaan vuonna 1941.
Ampeeritunti on varaus, joka kulkee tunnissa virralla 1 A: 3600 C. Puhelimen akku, jossa on 4000 mA·h, varastoi 14 400 C — varaukseltaan lähes tuhat salamaa, mutta vain 4 V:n jännitteellä.
03 · Suuruusluokat
04 · Mittalaitteet
05 · Kirjoitussäännöt
06 · Naapuriyksiköt
07 · Historiallinen osa
Fluidia mitattiin sillä, mitä oli käsillä: kipinän pituudella, iskun voimalla, pullojen määrällä paristossa. Coulomb esitti vuonna 1785 ensimmäisen kerran voimalain, ja varauksesta tuli suure yksikköineen. CGS-järjestelmässä yksiköksi tuli franklin, SI:ssä coulombi, ampeerin ja sekunnin kautta.
Vuodesta 2019 kaikki on koottu «fluidin pisaraan»: alkeisvaraus e on vahvistettu tarkasti, 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Coulombi on noin 6 241 509 074 460 762 607,776 alkeisvarausta, ja numeroita voi laskea siitä eteenpäin vaikka kuinka kauan. Fluidi osoittautui rakeiseksi.
Suureluettelo
koko hakemisto →SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä
Happotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.
Avaa hakemisto →