Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Флюидные теории электричества [1] [2] - это устаревшие теории, которые постулировали одну или несколько электрических жидкостей, которые, как считалось, были ответственны за многие электрические явления в истории электромагнетизма . «Две жидкости» теория электричества , созданная Дюфе , предположил , что электричество было взаимодействие между двумя электрическими «жидкостями». Альтернативная более простая теория была предложена Бенджамином Франклином , названная унитарной, или одножидкостной теорией электричества.. Эта теория утверждала, что электричество на самом деле представляет собой одну жидкость, которая может присутствовать в избытке или отсутствовать в теле, что объясняет его электрический заряд. Теория Франклина объясняла, как можно рассеять заряды (например, в лейденских банках ) и как их можно передать через цепочку людей. Жидкие теории электричества в конечном итоге были обновлены, чтобы включить эффекты магнетизма и электронов (после их открытия).

Жидкие теории [ править ]

В 1700-х годах многие физические явления рассматривались в терминах эфира , который был жидкостью, которая могла проникать в материю. Эта идея использовалась веками и лежала в основе представления о физических явлениях, таких как электричество, как о жидкостях. Другими примерами жидкостных моделей 18 века являются калорийность Лавуазье и магнитные жидкости Кулона и Эпина.

Теория двух жидкостей [ править ]

К 18 веку одной из немногих теорий, объясняющих наблюдаемые электрические явления, была теория двух жидкостей. Эту теорию обычно приписывают Шарлю Франсуа де Систерне дю Фэ. Теория дю Фэя предполагала, что электричество состоит из двух жидкостей, которые могут течь через твердые тела. Одна жидкость несла положительный заряд, а другая - отрицательный. Когда эти две жидкости соприкасаются друг с другом, они производят нейтральный заряд. [3] Эта теория имела дело в основном с объяснением электрического притяжения и отталкивания, а не с тем, как объект может заряжаться или разряжаться.

Дю Фэй наблюдал это, повторяя эксперимент Отто фон Герике , в котором тонкий материал, такой как перо или лист, отталкивал заряженный объект после контакта с ним. дю Фэй заметил, что «листовое золото сначала притягивается к трубке; и приобретает электричество приближаясь к нему; и, как следствие, немедленно отталкивается от этого ». [3] Похоже, это подтвердило Дю Фэю, что лист толкался, когда «ток» электричества протекал вокруг него и через него.

В ходе дальнейшего тестирования дю Фре определил, что объект может удерживать один из двух типов электричества: стекловидное или смолистое электричество. Он обнаружил, что объект со стекловидным электричеством отталкивает другой стекловидный объект, но притягивается к объекту со смолистым электричеством [4].

Еще одним сторонником теории двух жидкостей был Кристиан Готлиб Кратценштейн . Он предположил, что электрические заряды переносятся вихрями в этих двух жидкостях. [5]

Теория одной жидкости [ править ]

В 1746 году Уильям Ватсон предложил теорию одной жидкости.

11 июля 1747 года Бенджамин Франклин написал письмо, в котором изложил свою новую теорию. Это первая запись его теории. [6] Франклин развил эту теорию, в основном концентрируясь на зарядке и разряде тел, в отличие от дю Фэя, который сосредоточился в основном на электрическом притяжении и отталкивании. [6]

Согласно теории Франклина, электричество следует рассматривать как движение одной жидкости, а не как взаимодействие двух жидкостей. Тело проявляло признаки электричества, когда оно содержало либо слишком много, либо слишком мало этой жидкости. Поэтому считалось, что нейтральный объект содержит «нормальное» количество этой жидкости. Франклин также обозначил два возможных состояния электрификации: положительное и отрицательное. Он утверждал, что положительно заряженный объект будет содержать слишком много жидкости, а отрицательно заряженный объект будет содержать слишком мало жидкости. [7] Франклин смог применить это мышление, объяснив необъяснимые явления того времени, такие как лейденская банка , основное устройство для хранения заряда, подобное конденсатору.. Он утверждал, что проволока и внутренняя поверхность стали заряжены положительно, а внешняя - отрицательно. Это вызвало дисбаланс жидкости, и человек, прикоснувшийся к обеим частям сосуда, позволил жидкости течь нормально. [6]

Несмотря на то, что теория была более простой, в течение столетия велись жаркие споры о том, состоит ли электричество из одной жидкости или двух. [7]

Значение теории одной жидкости [ править ]

Теория одной жидкости показывает значительный сдвиг в том, как научное сообщество думает об электричестве. До теории Франклина существовало множество конкурирующих теорий о функционировании электричества. Теория Франклина вскоре стала наиболее широко принятой в то время. Теория Франклина также примечательна тем, что это первая теория, которая рассматривала электричество как накопление «заряда» откуда-то еще, а не как возбуждение материи, уже присутствующей в объекте. [6]

Теория Франклина также обеспечивает основу для обычного тока , представляя электричество как движение положительных зарядов. Франклин произвольно думал, что его электрический флюид имеет положительный заряд, и поэтому все мысли были выполнены в настроении положительного потока. Это настолько проникло в сознание научного сообщества, что электричество все еще рассматривается как поток положительных зарядов, несмотря на доказательства того, что электричество, проходящее через металлы (наиболее распространенный проводник), осуществляется электроном или отрицательной частицей.

Франклин также был первым, кто предположил, что молния на самом деле была электричеством. Франклин предположил, что молния была просто увеличенной версией маленьких искр, возникающих между двумя заряженными объектами. Поэтому он предсказал, что молнию можно формировать и направлять с помощью заостренного проводника. Это было основой его знаменитого эксперимента с воздушным змеем .

Недостатки теории [ править ]

Хотя теория одной жидкости ознаменовала собой значительный прогресс в обсуждении электричества, у нее были некоторые недостатки. Франклин создал теорию для объяснения разрядов - аспект, который ранее по большей части игнорировался. Хотя он хорошо объяснил это, он не смог полностью объяснить электрическое притяжение и отталкивание. Это имело смысл в том, что два объекта со слишком большим количеством жидкости будут отталкиваться друг от друга и почему два объекта с существенно разным количеством жидкости будут тянуться друг к другу. Однако не было смысла в том, что два объекта без жидкости будут отталкивать друг друга. Слишком мало жидкости не должно вызывать отталкивания. [3]

Другая трудность этой модели электричества состоит в том, что она игнорирует взаимодействия между электричеством и магнетизмом. Хотя в то время эта взаимосвязь не была хорошо изучена, было известно, что между двумя явлениями существует некоторая связь. Модель Франклина не ссылается на эти силы и не пытается их объяснить.

Хотя теория жидкостей какое-то время была преобладающей точкой зрения, в конечном итоге она была заменена более современными теориями, в частности, которая использовала наблюдения о притяжении между токонесущими проводами для описания магнитных эффектов между ними. [4]

Связь с магнетизмом[ редактировать ]

Ни дю Фэй, ни Франклин не описали эффекты магнетизма в своих теориях, поскольку оба касались только электрических эффектов. Однако теории магнетизма следовали той же схеме, что и теории электричества. Чарльз Кулон описал магниты как содержащие две магнитные жидкости, звуковую и бореальную, которые могут объединяться для описания магнитного притяжения и отталкивания. Родственная теория одной жидкости для магнетизма была предложена Францем Эпинусом , который описал магниты как содержащие слишком много или слишком мало магнитной жидкости. [7]

Эти теории электричества и магнетизма считались двумя отдельными явлениями, пока Ганс Кристиан Эрстед не заметил, что стрелка компаса отклоняется от магнитного севера, когда ее помещают рядом с электрическим током. Это побудило его разработать теории о том, что электричество и магнетизм взаимосвязаны и могут влиять друг на друга. [8] Работа Эрстеда легла в основу теории французского физика Андре-Мари Ампера , которая объединила отношения между магнетизмом и электричеством. [9]

См. Также [ править ]

Общий
  • Контактное напряжение
  • Гидравлическая аналогия
  • Непостижимая жидкость
Истории
  • История электрического заряда
  • История электрохимии

Ссылки [ править ]

  1. ^ Теория электричества и магнетизма. Чарльз Эмерсон Карри. стр. 47
  2. ^ Математическая теория электричества и магнетизма. Сэр Джеймс Хопвуд Джинс.
  3. ^ a b c Фаулер, М. (1997). Исторические истоки теории электричества и магнетизма. из http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/E&M_Hist.html
  4. ^ a b Tricker, RAR (1965). Ранняя электродинамика: первый закон циркуляции. Оксфорд: Pergamon Press.
  5. ^ E. Сноррасон, CG Kratzenstein, профессор physices experimentalis Петрополь. et Havn. и его исследования электричества в восемнадцатом веке , Odense University Press (1974). ISBN  87-7492-092-8 .
  6. ^ a b c d Home, R. (1972). Электрическая атмосфера Франклина. Британский журнал истории науки, 6 (2), 131-151.
  7. ^ a b c Университет, Принстон. «Теории» .
  8. ^ Университет, Принстон. «Теория Эрстеда» .
  9. ^ Университет, Принстон. «Теория Ампера» . Архивировано из оригинала на 2015-12-22 . Проверено 24 марта 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Письмо Шарля-Франсуа де Систерне дю Фэ по поводу электричества. , Фил. Пер. 38 (1734) 258-266
  • История электричества. Оба вида электричества. Притяжение и отталкивание. Закон Дюфея.