Experimenty a pozorování elektřiny -Experiments and Observations on Electricity

Titulní strana původní publikace 1751

Experimenty a pozorování elektřiny je kniha z poloviny osmnáctého století, která se skládá z dopisů Benjamina Franklina . Tyto dopisy se týkaly Franklinových objevů o chování elektřiny na základě experimentování a vědeckých studií. Kniha vyšla veformě brožury pro první tři anglická vydání. Poslední dvě vydání byla v svazku knihy s tvrdými obaly a hřbetem knihy . Kniha měla jedenáct evropských vydání: pět anglických, tři francouzská a německé, italské a latinské. Publikace byla dobře přijata po celém světě. Byla považována za nejdůležitější americkou vědeckou knihu osmnáctého století.

Kniha vznikla díky aktivitám vědců z Královské společnosti v Londýně. Franklin poslal členům Společnosti dopisy o svých experimentech s elektřinou a pozorováních, která učinil. Většina těchto dopisů šla Petrovi Collinsonovi . Některé z nich byly přečteny na schůzích společnosti. Byl projeven velký zájem, takže některé z nich byly odeslány do tiskárny, aby byly publikovány v časopise. Veřejný zájem o Franklinovy ​​dopisy o elektřině vedl Společnost ke shromáždění mnoha dopisů Collinsonovi od Franklina během dvouletého období a jejich odeslání do tiskárny k publikaci. Tato první sbírka dopisů byla vydána v devadesátistránkové brožuře v roce 1751. Brzy na ni navázaly další části, které „doplňovaly“ stávající vydání, a nakonec byla prodána „nová“ publikace z celkového počtu všech „částí“ vyrobeno. Každé vydání bylo rozšířeno o další Franklinova písmena. Do roku 1769 se z něj nakonec stal 496stránkový svazek. Kniha inspirovala ostatní, aby šli ve Franklinových stopách a provedli další hloubkový výzkum elektřiny.

Pozadí

Zobrazení Franklinova elektrostatického stroje
v muzeu Franklinova institutu .

Franklina poprvé zaujalo studium elektřiny, když viděl šoumena Archibalda Spencera, jak dělá kouzelné ukázky v Bostonu (1743) a ve Philadelphii (1744). Po dokončení těchto demonstrací koupil Spencerovo vybavení a použil ho pro své experimenty s elektřinou. Spencera označoval jako doktora Spence ze Skotska. V roce 1746, ve věku čtyřiceti let, Franklin začal obracet záležitosti své tiskové společnosti na svého obchodního partnera Davida Halla a odešel do polodůchodu, aby mohl provádět výzkum elektřiny; zpočátku pomocí Spencerova vybavení.

Peter Collinson - bohatý obchodník s quakerovskými látkami, člen Královské společnosti a jeden ze zakladatelů Společnosti starožitníků v Londýně - daroval (v roce 1746) baterii Leyden jar , skleněnou trubici a popis nových německých experimentů v elektřinu do Library Company of Philadelphia (založil Franklin). Účet popisoval, jak vyrobit elektřinu ze skleněné trubice. Franklin poprvé experimentoval se statickou elektřinou v polovině roku 1747 a označoval to jako „tyto nové divy“. Při svém počátečním elektrickém výzkumu Franklin využil jedinečnou baterii a skleněnou trubici, kterou poskytl Collinson.

Thomas Penn , syn Williama Penna , vyrobil elektrostatický stroj, který doplňoval vybavení Collinsona. K nim Franklin přidal elektrostatický generátor podle vlastního návrhu, který byl účinnější než ten, který mu dal Penn. Bylo to výhodné, protože bylo konstruováno s držadlem, jako u běžného brusného kamene, a bylo otočeno operátorem. Jednoduchý mechanický strojní mechanismus poté roztočil osu, na kterou byla namontována skleněná koule, která se třela o látkovou podložku. Žárovka ze skleněné koule generovala „elektrický oheň“ ( elektrický náboj ), který byl přenesen přes vodiče do kondenzátoru Leyden jar, který držel elektrický náboj, který byl poté použit k experimentování. Franklin vytvořil hlavní tým výzkumu, který se skládal z Ebenezera Kinnersleyho , Thomase Hopkinsona a Philipa Synga a vyvinul první vědeckou výzkumnou laboratoř v Americe. Opakoval své experimenty, aby získal stejné výsledky, a zaznamenal toto pozorování. V tomto procesu ukázal, že kdokoli by mohl zopakovat a dokázat tyto výsledky sám o elektrickém principu, kdyby provedl experiment, který podrobně popsal.

Franklin strávil mnoho času studiem tohoto nového oboru elektřiny a v letech 1747 až 1750 poslal Collinsonovi mnoho dopisů o jeho zjištěních. Kniha se skládá ze sbírky těchto dopisů. Kniha vyšla ve formě brožury pro první tři vydání. Poslední dvě vydání byla svazek knihy s tvrdými obaly. Franklinovy ​​dopisy vysvětlovaly jeho experimenty a pozorování, která z nich učinil. Poslal je Collinsonovi, aby ukázal, že vybavení - odevzdané do rukou skupiny mužů spojených s Library Company ve Philadelphii - bylo dobře využíváno.

William Watson , vědec specializující se na studium elektřiny, se domníval, že elektřina byla pravděpodobně přitahována špičatými vodiči. Watson obdržel v roce 1746 od Dr. Johna Mitchella dlouhý Franklinův dopis o teoriích o bouřkách a špičatých vodičích souvisejících s elektřinou. Přečetl část dopisu kolegům z Královské společnosti v Londýně 9. listopadu 1749. O týden později čtení dokončil. 4. prosince obdržel Watson další podobný Franklinův dopis z 29. dubna 1749 od Collinsona a přečetl jej Společnosti 21. prosince 1749. Během následujících dvou let Collinson předal Společnosti více Franklinových dopisů, které obdržel s popisem elektrických experimentů provedl Franklin a jeho tým experimentátorů. Mnozí hovořili o tendenci elektrického výboje přitahovat špičatý vodič, který byl uzemněn - základy jeho vynálezu hromosvodu chránit dřevěné budovy, jako jsou domy a kostely.

Watson předal některé z těchto Franklinových dopisů místnímu vydavateli Edwardu Caveovi , který je nechal vytisknout v The Gentleman's Magazine v roce 1750. V dubnu 1751 Cave vytiskl v publikaci více dopisů, které Collinson obdržel, a obsahovaly opravy osobně přidané Franklinem. Tato publikace byla nazvána Experimenty a pozorování elektřiny, vyrobená ve Philadelphii v Americe panem BENJAMINEM FRANKLINEM a v několika dopisech sdělena panu P. Collinsonovi z Londýna, FRS (Londýn). Byl to 90stránkový pamflet s 86 očíslovanými stranami. Brožura obsahovala nepodepsaný předmluvu napsanou Dr. Johnem Fothergillem . Tato první publikace Experimenty a pozorování elektřiny se prodávala za drahou cenu dvou šilinků a britských peněz za šest pencí , což odpovídá 18 liber v roce 2015.

Obsah

Typické písmeno v knize - 27. července 1750.
Písmeno V v prvních třech anglických vydáních je
písmeno VI ve čtvrtém a pátém anglickém vydání.

Kniha z osmnáctého století se skládá ze sbírky dopisů a esejů, které napsal Franklin. Většina z 25 dopisů ve sbírce byla Collinsonovi. Někteří měli osobní obsah, ale většina se týkala jeho experimentů s elektřinou a toho, co z nich pozoroval. Tito hovořili o závěrech, ke kterým dospěl poté, co provedl vědecké experimenty na sklenicích Leyden a bouřkových mracích. Mnohokrát vyprávěl o podobnosti toho, jak každý z nich jednal, a o tom, že zásady, kterými se řídili, byly totožné. Toto spojení nakonec vedlo Franklina k hromosvodu a že elektřinu bylo možné neškodně odvádět pryč z domů a dřevostaveb - což z něj činí ochranné zařízení.

V této knize bylo pět anglických vydání. První tři vydání nebyly svazky s pevnou vazbou, ale spíše jen brožury s papírovými přebaly sebraných Franklinových dopisů. Při zveřejnění byly nedbale spojeny. Každá z těchto edic brožur obsahovala dodatky k dalším dopisům, které byly přidány později a poté znovu publikovány. První publikace z roku 1751 byla v roce 1753 doplněna o dalších 20 stran a nazvala se Doplňkové experimenty a pozorování, část II . Bylo očíslováno 89 až 109 a publikováno E. Cave. To bylo opět doplněno o dalších 44 stran v roce 1754 s čísly 110 až 154 a s názvem Nové experimenty a pozorování, část III. Vydal ji R. Cave, syn E. Cave. Druhé vydání vydané v roce 1754 bylo dotiskem částí I a II prvního vydání. Třetí vydání vydané v letech 1760, 1762 a 1764 bylo dotiskem všech tří částí prvního vydání s číslem 1–154.

V této první sadě písmen Franklin hovořil o elektrickém požáru , později (1749) změnil terminologii na elektrickou tekutinu . 5. června 1747 napsal Collinsonovi, že jeho experimenty ukázaly, že elektrický oheň je nový prvek hmoty existující jako částice ve všech běžných hmotách. Franklin zjistil, že třecí tření jako při tření skla látkou nevytváří tyto částice, ale pouze je dočasně seskupuje, aby je bylo možné shromažďovat a uchovávat v leydenské nádobě s vodou a kovem. Podle Franklina měla jedna strana nádoby Leyden akumulaci elektrického ohně, který označil jako pozitivní ( plus ), a druhá strana měla nedostatek elektrického ohně, označeného jako negativní ( minus ). Tyto ztráty a zisky z elektrifikace byly přesně stejné a jsou v podstatě moderním zákonem zachování náboje, kromě toho, že se nyní uznává, že záporné náboje existují samy o sobě, nejen jako nedostatek kladných nábojů. Je to důležitý princip moderní vědy, který vysvětluje mikrofyziku elektrifikace hrubých těles. V těchto dopisech Franklin představil technická slova, která dnes používáme pro věci související s elektřinou, jako je plus, mínus, kladný, záporný, náboj, výboj, kotva, elektrický šok, elektrikář, kondenzátor, vodič a baterie.

Leyden jar „elektrická baterie“

Franklinovy ​​první experimenty vysvětlovaly v této první sadě dopisů Collinsonovi, že nádoba Leyden, typ kondenzátoru , měla na vnitřním i vnějším vodiči stejné a opačné náboje. Ukázalo se to na ilustracích v jeho knize. Významnou Franklinovou teorií představenou Collinsonovi v dopise ze dne 29. dubna 1747 byl koncept „znatelného kondenzátoru“. Dnes tomu říkáme rozložení nábojů v zařízení, kondenzátoru. Všiml si, že mezi kusem nevodivého materiálu byl na obou stranách vybudován náboj. V případě nádoby Leyden to bylo sklo (nevodivá hmota) a na každé její straně kovový materiál (vodivá hmota). Tyto opačné kovové vrstvy měly přesně opačné elektrické náboje (kladné a záporné). Všiml si, že když byl drát na vnitřní straně nádoby pozitivně elektrizován určitým množstvím, že vnější vodič se současně elektrizoval negativně ve stejném poměru.

Franklin v těchto dopisech vysvětlil, že v experimentu ukázal, že náboj byl ve skle samotném a ne ve vodě ve sklenici, jak teoretizovali ostatní. Poté, co byla naplněna nádoba Leyden, nalil z ní vodu do jiné nádoby Leyden, která nebyla naplněna. Ukázalo se, že elektrická síla nebyla kondenzována v samotné vodě, protože nová nádoba Leyden neměla žádný náboj s touto vodou z první nádoby Leyden. Poté byla první nádoba znovu naplněna čerstvou vodou a zjistilo se, že v této nádobě je náboj. Závěr tehdy byl, že to bylo sklo samotné, které bylo kondenzátorem elektrické síly. Dalším experimentováním bylo určeno, že nezáleží na tom, v jakém tvaru je sklo nebo zda má předmět tvar skleněné láhve. Nakonec se zjistilo, že vlastností samotného skla byla tato „síla“ stejných a opačných nábojů.

Franklin dále v těchto dopisech vysvětluje, že nádoba se elektricky nevyvažovala, ale drát z nějakého vodivého materiálu musel navázat kontakt z vnitřního vodiče (plus) k vnějšímu vodiči (minus). Tímto způsobem Franklin pozoroval vyvažování a kombinování dvou různých stavů elektřiny v „zázračné láhvi“. V pozdějších vydáních knihy Franklin ve svých dopisech vysvětlil a na ilustracích ukázal sestavu sklenic Leyden, které nazval „elektrickou baterií“ v návaznosti na vojenské označení doby „baterie“ jako skupiny kanónů sestavených dohromady. Franklin sestavil řadu paralelních deskových kondenzátorů sestávajících z 11 skleněných desek a každý byl „vyzbrojen“ olověným plechem na každé straně. Spojil je dohromady pomocí drátů v sérii a poté byl připojen hlavní drát, který mohl při vybití na obě strany vybít (vyvážit) baterii.

Objem čtvrtého vydání se zvýšil na 496 stran.
Měl pevné obálky a dodatky ke třetímu vydání.
(Franklinovy ​​bifokální brýle zobrazené na knize)

Čtvrté vydání, publikované v roce 1769, je prvním úplným vydáním v jednom svazku a mělo pevné obálky. Aby byly některé problémy jasnější, přidal poznámky pod čarou. V tomto vydání také přidal několik svých vlastních filozofických esejů a svazek doplnil rejstříkem. Čtvrtým vydáním byl svazek knihy s tvrdými obaly, který zvýšil počet stránek z 154 na 496. Franklin přidal články o svém vynálezu hromosvodu , meteorologická pozorování, lidská přirozenost , celosvětový nárůst populace, vodní chrliče , experimenty s jantarem a informace o jeho Pennsylvánský krbový vynález . Toto vydání mělo ilustrace měděných desek jeho konstrukce hromosvodu, nového krbu a elektrických experimentů. Páté anglické vydání vyšlo v roce 1774. Mezi čtvrtým a pátým vydáním byl malý rozdíl. Jediným novým dokumentem přidaným v pátém vydání, který nebyl ve čtvrtém vydání, byl francouzský experiment s bleskem provedený v roce 1752. V londýnských novinách Public Advertiser z 9. září 1774 byla reklama , která propagovala páté vydání.

Čtvrté anglické vydání, vydané v roce 1769, bylo osobně kontrolováno Franklinem při návštěvě Londýna z Philadelphie. Udělal několik oprav v různých částech prvních tří vydání a napsal vysvětlivky. Jedna důležitá oprava, kterou Franklin ve Forwardu poznamenal, byla, že písmena 1 a 2 byla transponována a on to opravil. Přidal dopis, který byl pro něj důležitý. Byl to dopis Collinsonovi ze dne 28. března 1747. Franklin mu poděkoval za dar německé „elektrické trubice“ s pokyny, jak ji použít k výrobě elektřiny. Byl toho velmi vděčný, a tak udělal to konkrétní jedno písmeno č. 1. To pak rozšířilo pořadí číslování písmen o jedno z prvních tří vydání.

Edice

Druhé vydání 1754 nových experimentů části I a části II

Experimentů a pozorování elektřiny bylo jedenáct . Jednalo se o pět anglických vydání, tři francouzská vydání a jedno vydání v němčině, italštině a latině. První tři anglická vydání byla podobná, ale ne identická, a skládala se ze dvou nebo tří částí. Každá z těchto samostatných částí byla vytištěna a prodána jednotlivě jako brožura. Každý z nich měl mírnou změnu názvu (tj. „Nový“, „Doplňkový“), zjevně za účelem podpory prodeje dalších kopií lidem, kteří si je koupili dříve.

  • Anglické vydání 1.1 vytištěné v dubnu 1751 (strany č. 1 - 88) a prodává ho E. Cave v St. John's Gate .
  • Anglické vydání 1.2 vytištěné 1753 ( doplňkový příklad ... ) a prodává ho E. Cave v St. John's Gate.
  • Anglické vydání 1.3 vytištěné 1754 ( Nové experimenty ) a prodává D. Henry v St. John's Gate.
  • Anglické vydání 2.1 vytištěné 1754 ( Nové experimenty ) a prodává R. Cave v St. John's Gate.
  • Anglické vydání 2.2 tištěné 1754 ( Nové experimenty ) a prodávané D. Henrym u St. John's Gate.
  • Anglické vydání 3.1 vytištěné v roce 1760 (strany #1 - 154) a prodává D. Henry v St. John's Gate.
  • Anglické vydání 3.2 vytištěné v roce 1762 (strany č. 1 - 154) a prodává R. Cave v St. John's Gate.
  • Anglické vydání 3.3 vytištěné v roce 1764 (strany #1 - 154) a prodává R. Cave v St. John's Gate.
  • Anglické vydání 4.0 vytištěné v roce 1769 pro D. Henryho a prodané F. Newberryem v kostele sv. Pavla.
  • Anglické vydání 5.0 vytištěné v roce 1774 pro F. Newberryho a prodané jím na hřbitově svatého Pavla.

Recepce ve Francii

1752 francouzské vydání

Francouzský překlad, publikoval v roce 1752, obsahoval experiment, což naznačuje, že dlouhý, špičatý železná tyč přiláká bleskem z bouřkové mraku. V roce 1750 Hopkinson navrhl Franklinovi koncept, že elektřina je přitahována k bodům. Franklin pak přenesl myšlenku o krok vpřed a usoudil, že špičatá železná tyč vysoko nad střechou by přitahovala blesk, pokud by šroub byl elektrický. Francouz Thomas-Francois d'Alibald provedl skutečný experiment 10. května 1752, jak navrhl Franklin, a blesk zasáhl železnou tyč. V Londýně se to opakovalo na Spital Square 20. července 1752 a znovu v Chelmsfordu v Essexu 12. srpna 1752. Elektrickou přitažlivost z bouřky provedl sám Franklin také v experimentu s drakem , o kterém hovořil dopis Collinsonovi ze dne 19. října 1752. Muž jménem GW Richman byl zabit v roce 1753 elektrickým proudem provedením experimentu s drakem. Franklin dokázal, že blesky a elektřina jsou jedno a totéž. Ukázal také, že tato „elektrická tekutina“ byla přitahována k ostře špičatému předmětu vysoko na obloze. Železná tyč by mohla mít druhý konec zasunutý do země, aby vytvořila cestu pro bezpečné vedení vysokonapěťové elektřiny. Byl tedy objeven způsob odklonění blesků z dřevostaveb - a zabránění jejich vzplanutí v důsledku zásahu bleskem. Franklinův vynález hromosvodu s jeho nejvyšším bodem hromosvodu se stal vzorem pro systém ochrany před bleskem používaný v Americe v osmnáctém století.

Král Ludvík XV. Ocenil Franklina poté, co viděl některé z elektrických experimentů provedených v královském paláci v St. Germain poblíž Paříže ve Francii. Fyzik Jean-Antoine Nollet (1700–1770), skeptik, který publikoval vlastní teorii o elektřině, nicméně prohlásil, že Franklinovy ​​myšlenky jsou špatné. V roce 1753 tvrdil, že Franklinův hromosvod byl nejen nebezpečný, ale také k ničemu a přitahoval blesky do dřevostaveb, což způsobilo jejich častější zasažení. Franklin včas dokázal vědecké komunitě, že jeho vynález hromosvodu byl nejen ochranným zařízením, ale také sloužil jako preventivní způsob, jak odvrátit ničivé blesky pryč od nárazů do budov.

Dědictví

Všechna vydání knihy se tiskla v Evropě až do roku 1941, kdy její první vydání ve Spojených státech provedl I. Bernard Cohen . Kniha je jedinou Franklinovou vědeckou prací a historici Gary F. Kurutz a Dennis Smith ji uznávají jako nejdůležitější americkou vědeckou knihu osmnáctého století. Publikace pro jeho vědecká pozorování elektřiny proslavila Franklina v celé Evropě jako vážného vědce. Britský polymath osmnáctého století Joseph Priestley ve své knize Historie a současný stav elektřiny (1767) píše, že nikdo nenapsal hloubkovou studii elektřiny s využitím takových vědeckých experimentů jako Franklin, které byly přeloženy do většiny evropských jazyků v osmnáctém století.

Benjamin Franklin dostal Copleyovu medaili od Královské společnosti v roce 1753 jako uznání jeho práce v elektřině, jak je uvedeno v této knize. Stal se členem Společnosti poté, co bylo jeho jméno předloženo požadovaným desetkrát (jeden zahrnoval prezidenta Společnosti, lorda Macclesfielda ). Také mu byl udělen čestný titul na College of William and Mary v roce 1756 a zvolen do Francouzské akademie věd v roce 1772 kvůli této knize. Teorie, které Franklin v knize vytvořil, tvořily základ pro následný výzkum elektřiny.

Viz také

Reference

Poznámky

Citace

Bibliografie

externí odkazy

Kopie prvního brožury z roku 1751 s poznámkami ve Franklinově ruce je k dispozici v Internetovém archivu:

Na Founders Online jsou k dispozici také souhrnné informace včetně obsahu:

Každý z dokumentů z prvního vydání 1751 je také k dispozici na Founders Online s mnoha vysvětlujícími poznámkami: