Elektrisch fluïdum
Leiden, 1746. Pieter van Musschenbroek laadt water in een fles op met een elektriseermachine, pakt de fles en de draad vast en krijgt een schok zo hevig dat hij schrijft: voor het hele koninkrijk Frankrijk doe ik het geen tweede keer. Elektriciteit, blijkt, kun je in een fles opslaan zoals een vloeistof.
Franklin in Philadelphia verklaarde dit met één fluïdum. Het zit in alle lichamen. Een lichaam met meer dan de norm is positief geladen, met minder negatief. Wrijving maakt het fluïdum niet aan, ze schenkt het alleen over. Als stof verdween het fluïdum met de ontdekking van het elektron, maar de tekens plus en min en het behoud van lading bleven voorgoed.
| Aanduiding | fluid · electric fire · maat Fr |
| Hoe men het schatte | aan de lengte van de vonk, de kracht van de schok, het uiteengaan van de blaadjes van de elektroscoop |
| Wat werd aangenomen | één gewichtloze vloeistof · overschot is plus, tekort is min · blijft behouden |
| Invoering en afschaffing | twee fluïda van Du Fay, 1733 · één fluïdum van Franklin, 1747 · elektron van Thomson, 1897 |
| Huidige schrijfwijze | lading Q, coulomb · e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C exact |
| Typische waarden | 15 µC — Leidse fles · 15 C — bliksem · 1 Fr = 2,08·10⁹ elektronen |
01 · Definitie
Plus is overschot, min is tekort
Wrijf een glazen staaf met zijde. Volgens Franklin vloeide fluïdum van de zijde naar het glas: het glas kreeg een overschot, plus, de zijde een tekort, min. Wat het ene lichaam erbij kreeg, verloor het andere. De som verandert niet.
Het teken koos Franklin op goed geluk, en niet gelukkig: in draden bewegen in werkelijkheid elektronen, en die dragen min. Daarom stroomt de stroom volgens het leerboek van plus naar min, en de elektronen er tegenin. Maar de hoofdregel van het fluïdum klopt: lading blijft behouden in elk experiment.
Hoeveel er overvloeide
Twee vaten — glas en zijde, de stippellijn is het normale niveau van het fluïdum. De schuif geeft aan hoe vaak de zijde over het glas is gewreven. Blauw boven de stippellijn is overschot, plus. Rood eronder is tekort, min. De balk onderaan is de som van de ladingen, die altijd op nul staat. Onder de vaten staat hoe men het vandaag opschrijft: elektronen zijn van het glas naar de zijde gegaan.
Pomp de fles op en wacht op de vonk
De hoofdactie is de knop «Machine draaien». Links wrijft de glazen bol tegen het kussen en blauwe druppels fluïdum rollen door de draad naar de binnenbekleding van de fles. Hoe meer fluïdum, hoe hoger de spanning. Rechts zit de vonkenbrug: twee koperen bolletjes, de afstand stel je in met de schuif. Wanneer de spanning de doorslag van lucht bereikt, ongeveer 3 kV per millimeter, springt een gele vonk over en loopt de fles leeg. Het scherm rechts tekent de spanning in de tijd. De tijd is werkelijk.
—
02 · Omrekening
| {n} | {v} | {note} |
Een franklin is de lading die een gelijke lading op 1 cm afstand met een kracht van 1 dyne afstoot. Dat is 3,335 64·10⁻¹⁰ C, ongeveer twee miljard elektronen. De eenheid is in 1941 naar Franklin genoemd.
Een ampère-uur is de lading die in een uur voorbijkomt bij een stroom van 1 A: 3600 C. Een telefoonaccu van 4000 mA·h bevat 14 400 C — qua lading bijna duizend bliksems, maar bij een spanning van slechts 4 V.
03 · Ordes van grootte
04 · Meetinstrumenten
05 · Schrijfregels
06 · Naburige eenheden
07 · Historisch deel
Het fluïdum mat men met wat voorhanden was: de lengte van de vonk, de kracht van de schok, het aantal flessen in een batterij. Coulomb gaf in 1785 voor het eerst de krachtwet, en lading werd een grootheid met een eenheid. In het CGS-stelsel werd de franklin de eenheid, in SI de coulomb, via de ampère en de seconde.
Sinds 2019 komt alles samen in de «druppel fluïdum»: de elementaire lading e ligt exact vast, 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Een coulomb is ongeveer 6 241 509 074 460 762 607,776 elementaire ladingen, en verder kun je de cijfers tellen zoveel je wilt. Het fluïdum bleek korrelig.
Catalogus van grootheden
de hele index →De zeven SI-basiseenheden
Een druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.
Index openen →