Fluid elektryczny
Lejda, 1746 rok. Pieter van Musschenbroek ładuje wodę w butelce z maszyny elektrycznej, chwyta butelkę i drut — i dostaje uderzenie tak silne, że pisze: po raz drugi nie zgodzi się za całe królestwo Francji. Okazuje się, że elektryczność można zgromadzić w butelce jak ciecz.
Franklin w Filadelfii wyjaśnił to jednym fluidem. Jest on we wszystkich ciałach. Ciało, w którym jest go więcej niż norma, jest naładowane dodatnio, a w którym mniej — ujemnie. Tarcie nie tworzy fluidu, a tylko go przelewa. Fluid jako substancja zniknął wraz z odkryciem elektronu, ale znaki plus i minus oraz zachowanie ładunku zostały na zawsze.
| Oznaczenie | fluid · electric fire · miara Fr |
| Jak to oceniano | po długości iskry, sile uderzenia, rozchyleniu listków elektroskopu |
| Co zakładano | jedna nieważka ciecz · nadmiar to plus, niedobór to minus · zachowuje się |
| Wprowadzenie i odrzucenie | dwa fluidy Du Faya, 1733 · jeden fluid Franklina, 1747 · elektron Thomsona, 1897 |
| Dzisiejszy zapis | ładunek Q, kulomby · e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C dokładnie |
| Typowe wartości | 15 µC — butelka lejdejska · 15 C — piorun · 1 Fr = 2,08·10⁹ elektronów |
01 · Definicja
Plus to nadmiar, minus to niedobór
Potrzyj szklaną pałeczkę jedwabiem. Według Franklina fluid przepłynął z jedwabiu do szkła: szkło dostało nadmiar, plus, jedwab — niedobór, minus. O ile przybyło w jednym ciele, o tyle ubyło w drugim. Suma się nie zmienia.
Znak Franklin wybrał na chybił trafił i wybrał niefortunnie: w przewodach w rzeczywistości płyną elektrony, a one niosą minus. Dlatego prąd według podręcznika płynie od plusa do minusa, a elektrony — w przeciwną stronę. Ale główna reguła fluidu jest słuszna: ładunek zachowuje się w każdym doświadczeniu.
Ile się przelało
Dwa naczynia — szkło i jedwab, linia przerywana to normalny poziom fluidu. Suwak pokazuje, ile razy przesunięto jedwabiem po szkle. Niebieskie nad linią to nadmiar, plus. Czerwone pod linią to niedobór, minus. Pasek na dole to suma ładunków, zawsze równa zeru. Pod naczyniami zapis współczesny: elektrony przeszły ze szkła na jedwab.
Napełnij butelkę i poczekaj na iskrę
Główna czynność to przycisk «Kręć maszyną». Po lewej szklana kula ociera się o poduszkę, a niebieskie krople fluidu płyną drutem na wewnętrzną okładkę butelki. Im więcej fluidu, tym wyższe napięcie. Po prawej iskiernik: dwie mosiężne kulki, odstęp ustawia suwak. Gdy napięcie dojdzie do przebicia powietrza, około 3 kV na milimetr, przeskoczy żółta iskra i butelka się opróżni. Ekran po prawej zapisuje napięcie w czasie. Czas jest rzeczywisty.
—
02 · Przeliczanie
| {n} | {v} | {note} |
Franklin to ładunek, który odpycha taki sam ładunek z odległości 1 cm z siłą 1 dyny. To 3,335 64·10⁻¹⁰ C, około dwóch miliardów elektronów. Jednostkę nazwano na cześć Franklina w 1941 roku.
Amperogodzina to ładunek, który przepływa w ciągu godziny przy prądzie 1 A: 3600 C. Akumulator telefonu o pojemności 4000 mA·h przechowuje 14 400 C — ładunkiem prawie tysiąc piorunów, ale przy napięciu zaledwie 4 V.
03 · Rzędy wielkości
04 · Przyrządy pomiarowe
05 · Zasady zapisu
06 · Jednostki sąsiednie
07 · Dział historyczny
Fluid mierzono tym, co było pod ręką: długością iskry, siłą uderzenia, liczbą butelek w baterii. Coulomb w 1785 roku po raz pierwszy podał prawo siły i ładunek stał się wielkością z jednostką. W układzie CGS jednostką został franklin, w SI — kulomb, przez amper i sekundę.
Od 2019 roku wszystko zeszło się w «kropli fluidu»: ładunek elementarny e został ustalony dokładnie, 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Kulomb to mniej więcej 6 241 509 074 460 762 607,776 ładunków elementarnych i dalej cyfry można liczyć, ile się chce. Fluid okazał się ziarnisty.
Katalog wielkości
cały indeks →Siedem jednostek podstawowych SI
Kropla kwasu zmienia kolor soku, sól barwi płomień, woda zamarza od stuknięcia. Pod nimi wszystkie karty Simetrium według dziedzin i alfabetycznie.
Otwórz indeks →