Электрический флюид
Лейден, 1746 год. Питер ван Мушенбрук заряжает воду в бутылке от электрической машины, берётся за бутылку и за провод — и получает удар такой силы, что пишет: второй раз не согласится ни за всё французское королевство. Электричество, оказывается, можно накопить в банке, как жидкость.
Франклин в Филадельфии объяснил это одним флюидом. Он есть во всех телах. Тело, где его больше нормы, заряжено положительно, где меньше — отрицательно. Трение не создаёт флюид, а только переливает. Флюид как вещество исчез вместе с открытием электрона, но знаки плюс и минус и сохранение заряда остались навсегда.
| Обозначение | fluid · electric fire · мера Fr |
| Как оценивали | по длине искры, силе удара, расхождению листков электроскопа |
| Что предполагалось | одна невесомая жидкость · избыток — плюс, недостаток — минус · сохраняется |
| Ввод и отмена | два флюида Дюфе, 1733 · один флюид Франклина, 1747 · электрон Томсона, 1897 |
| Нынешняя запись | заряд Q, кулоны · e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C точно |
| Типичные значения | 15 µC — лейденская банка · 15 C — молния · 1 Fr = 2,08·10⁹ электронов |
01 · Определение
Плюс — избыток, минус — недостаток
Натрите стеклянную палочку шёлком. По Франклину, флюид перетёк из шёлка в стекло: стекло получило избыток, плюс, шёлк — недостаток, минус. Насколько прибавилось в одном теле, настолько убыло в другом. Сумма не меняется.
Знак Франклин выбрал наугад, и выбрал неудачно: в проводах на самом деле бегут электроны, и они несут минус. Поэтому ток по учебнику течёт от плюса к минусу, а электроны — навстречу. Но главное правило флюида верно: заряд сохраняется в любом опыте.
Сколько перелилось
Два сосуда — стекло и шёлк, пунктир — нормальный уровень флюида. Ползунок — сколько раз провели шёлком по стеклу. Синее над пунктиром — избыток, плюс. Красное под пунктиром — недостаток, минус. Полоса внизу — сумма зарядов, она всегда на нуле. Под сосудами — как это пишут сегодня: электроны ушли со стекла на шёлк.
Накачать банку и дождаться искры
Главное действие — кнопка «Крутить машину». Слева стеклянный шар трётся о подушку, синие капли флюида бегут по проводу во внутреннюю обкладку банки. Чем больше флюида, тем выше напряжение. Справа разрядник: два латунных шарика, зазор задаёт ползунок. Когда напряжение дорастёт до пробоя воздуха, около 3 kV на миллиметр, проскочит жёлтая искра и банка опустеет. Экран справа пишет напряжение по времени. Время реальное.
—
02 · Пересчёт
| {n} | {v} | {note} |
Франклин — заряд, который отталкивает такой же заряд на расстоянии 1 cm с силой 1 дина. Это 3,335 64·10⁻¹⁰ C, около двух миллиардов электронов. Единицу назвали в честь Франклина в 1941 году.
Ампер-час — заряд, который проходит за час при токе 1 A: 3600 C. Аккумулятор телефона на 4000 mA·h хранит 14 400 C — почти тысячу молний по заряду, но при напряжении всего 4 V.
03 · Порядки величин
04 · Приборы измерения
05 · Правила записи
06 · Соседние единицы
07 · Исторический раздел
Флюид мерили тем, что было под рукой: длиной искры, силой удара, числом банок в батарее. Кулон в 1785 году впервые дал закон силы, и заряд стал величиной с единицей. В системе СГС единицей стал франклин, в СИ — кулон, через ампер и секунду.
С 2019 года всё сошлось на «капле флюида»: элементарный заряд e зафиксирован точно, 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Кулон — это примерно 6 241 509 074 460 762 607,776 элементарных зарядов, и дальше цифры можно считать сколько угодно. Флюид оказался зернистым.
Каталог величин
весь указатель →Семь основных единиц СИ
Капля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.
Открыть указатель →