SIMETRIUM .COM + / − · 1747
保留了 ± 號
ZH-HANT|36 種語言
fluid +− fluidfluidfluidfluidfluidfluid fluid fluid 0510152025 kV 火花 5 mm SYMBOL PLATE 1 Fr = 3.335 64·10⁻¹⁰ C瓶的 C ≈ 1 nF Franklin 1747 · ISO 80000-6 · C
大小寫
小寫的 fluid 是本頁的標記,不是單位。後來,人們用富蘭克林(Fr)來度量流體的量,它就是靜庫侖。
不要混淆
Fr — 富蘭克林,CGS 的電荷單位。F — 法拉,電容。Fr 與法郎毫無關係。
符號牌上,機器的玻璃球轉動,藍色的電流體液滴沿導線流進萊頓瓶。瓶內電流體的液麵不斷升高,外層塗層則始終處於虧缺。底部的標尺升到 15 kV 時,兩個小球之間便蹦出一道約 5 mm 長的黃色火花。瓶子被放空,一切重新開始。
單位頁 · 已淘汰 · 電量

電流體

已淘汰的量 · 度量為富蘭克林,Fr · 如今電荷以庫侖計

1746 年,萊頓。彼得·範·公尺森布魯公克用起電機給瓶中的水充電,一手握住瓶子,一手碰到導線,結果受到極猛烈的一擊,他寫道:就是給他整個法蘭西王國,他也不願再來第二次。原來電可以像液體一樣,積存在一隻瓶子裡。

富蘭克林在費城用一種流體來解釋這件事。流體存在於一切物體中。某個物體所含的流體多於正常量,就帶正電;少於正常量,就帶負電。摩擦並不產生流體,只是使它從一處流到另一處。作為物質的流體隨著電子的發現而消失,但正號、負號以及電荷守恆卻永遠保留了下來。

記號fluid · electric fire · 度量 Fr
當時如何估量看火花的長度、電擊的強度、驗電器金箔張開的程度
當時的假設一種無重量的流體 · 過剩為正,虧缺為負 · 守恆
引入與廢棄杜菲的雙流體,1733 · 富蘭克林的單流體,1747 · 湯姆孫的電子,1897
今天的寫法電荷 Q,單位庫侖 · e = 1.602 176 634·10⁻¹⁹ C(精確值)
典型值15 µC — 萊頓瓶 · 15 C — 閃電 · 1 Fr = 2.08·10⁹ 個電子
前往換算 去看萊頓瓶
01 · 定義

正是過剩,負是虧缺

用絲綢摩擦玻璃棒。按富蘭克林的說法,流體從絲綢流到了玻璃:玻璃得到過剩,為正;絲綢出現虧缺,為負。一個物體增加多少,另一個就減少多少,總和不變。

正負號是富蘭克林隨手選定的,而且選得不走運:導線中真正奔跑的是電子,而電子帶的是負號。所以教科書裡的電流從正極流向負極,電子卻迎面逆行。但流體的首要規則是對的:在任何實驗中,電荷都守恆。

Q — 電荷,C · C — 電容,F · U — 電壓,V · W — 能量,J · e — 元電荷 · 1 Fr = 1 statC = 3.335 64·10⁻¹⁰ C
互動 · 玻璃與絲綢

轉移了多少

兩個容器——玻璃和絲綢,虛線是流體的正常液位。滑塊表示用絲綢摩擦玻璃的次數。虛線之上的藍色是過剩,為正;虛線之下的紅色是虧缺,為負。底部的條帶是電荷之和,它始終為零。容器下方是今天的寫法:電子從玻璃轉移到了絲綢。

左:玻璃 · 右:絲綢電荷以奈庫侖計 · 總和為 0
摩擦次數
玻璃上的電荷
轉移的電子
從玻璃到絲綢
總和
0 nC
電荷守恆

互動 · 起電機、萊頓瓶與火花

給瓶充電,等待火花

主要操作是「轉動機器」按鈕。左邊,玻璃球在摩擦墊上摩擦,藍色的電流體液滴沿導線流進瓶的內層塗層。電流體越多,電壓越高。右邊是放電間隙:兩個黃銅小球,間距由滑塊設定。當電壓升到足以擊穿空氣——約每公釐 3 kV——黃色火花就會蹦出,瓶子隨之放空。右側的螢幕按時間記錄電壓。時間是真實的。

左:記錄——電荷、電壓、能量右:瓶的電壓隨時間變化,火花
主要操作
放電間隙5.0 mm
間隙越大,擊穿電壓越高,等待越久,火花也越亮。能量與電壓的平方成正比增長。
瓶
九個瓶組成的電池組,在相同電壓下儲存的電量是單個的九倍。把一串瓶子叫作「電池組」,這個說法是富蘭克林引入的。
瓶中的電流體
—
—
電壓
—
—
瓶中的能量
—
—
火花數
—
—

—

02 · 換算
換算成庫侖

富蘭克林是這樣一個電荷:它在 1 cm 的距離上以 1 達因的力排斥與它相同的電荷。它等於 3.335 64·10⁻¹⁰ C,約二十億個電子。這個單位於 1941 年以富蘭克林的名字命名。

安時是電流為 1 A 時一小時內通過的電荷:3600 C。一塊 4000 mA·h 的手機電池儲存 14 400 C——按電荷算近乎一千次閃電,但電壓只有 4 V。

03 · 數量級
電荷從 10⁻¹⁹ C 到 10⁶ C,對數刻度

04 · 測量儀器
驗電器
金屬桿上掛著兩片金箔。同號電荷相斥,金箔張開:電荷越大,夾角越寬。這是第一種能顯示「有多少」,而不只是「有或無」的儀器。
萊頓瓶
內外都貼著金屬箔的玻璃瓶。第一個電容器:玻璃隔開兩層塗層,在它們上面積聚相反的電荷。一品脫瓶的電容約為 1 nF。
放電間隙
絕緣手柄上的兩個小球。人們根據瓶子放出的火花長度來判斷它帶了多少電。空氣在場強約每公釐 3 kV 時被擊穿。
庫侖扭秤
帶電小球相斥時,細絲被扭轉。1785 年,庫侖發現:力按距離的平方減小。富蘭克林這個單位也由此而來——在一公分處產生一達因力的電荷。
05 · 書寫規則
正確
Q = 15 µC — 以庫侖計的電荷
1 Fr = 3.335 64·10⁻¹⁰ C — 富蘭克林,即靜庫侖
「電流體」——十八世紀的歷史術語
電流從正極流向負極——富蘭克林約定的方向
錯誤
「瓶中積聚了電的液體」——出現在現代文字裡
Fr 和 F 當作同一回事——富蘭克林和法拉是不同的
「電子從正極流向負極」——恰恰相反
瓶中 15 kV — 瓶中是電荷,電壓在兩層塗層之間
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
線上的鑰匙 · 1752
風箏
計量學札記

人們用手邊的東西來度量流體:火花的長度、電擊的力度、電池組裡瓶子的數目。1785 年,庫侖首次給出了力的定律,電荷由此成為帶單位的量。在 CGS 中,單位是富蘭克林,在 SI 中是庫侖,由安培和秒導出。

自 2019 年起,一切都落在了「一滴流體」上:元電荷 e 被精確固定為 1.602 176 634·10⁻¹⁹ C。一庫侖約合 6 241 509 074 460 762 607.776 個元電荷,後面的數位想數多少就能數多少。事實證明,流體是有顆粒的。

q = n · e
密立根油滴
量的目錄
完整目錄 →
基礎 · 7 個單位

國際單位制的七個基本單位

目錄實驗室:一杯紫甘藍汁、一個燃燒器、冷板上的一杯水和一組齒輪
目錄 · 所有量都在一頁
目錄入口處的實驗室

一滴酸改變果汁的顏色,鹽為火焰染色,水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面,按學科和字母順序排列。

開啟目錄 →
08 · 你的語言
每個連結都指向真實的語言頁面

用你的語言閱讀

已翻譯並校對初稿翻譯待譯