Эксперименты и наблюдения за электричеством -Experiments and Observations on Electricity

Титульный лист оригинального издания 1751 г.

«Эксперименты и наблюдения над электричеством» - это книга середины восемнадцатого века, состоящая из писем Бенджамина Франклина . Эти письма касались открытий Франклина о поведении электричества, основанных на экспериментах и ​​научных исследованиях. Книга вышла ввиде брошюры для первых трех английских изданий. Последние два выпуска были в книжном томе в твердом переплете и корешке книги . Всего было одиннадцать европейских изданий книги: пять английских изданий, три французских издания и немецкое, итальянское и латинское издание. Публикация была хорошо принята во всем мире. Она считалась самой важной научной книгой Америки восемнадцатого века.

Книга появилась в результате деятельности ученых Лондонского королевского общества . Франклин разослал членам Общества письма о своих экспериментах с электричеством и сделанных им наблюдениях. Большинство этих писем было отправлено Питеру Коллинсону . Некоторые из них были прочитаны на собраниях общества. Был проявлен большой интерес, поэтому некоторые из них были отправлены в типографию для публикации в журнале. Общественный интерес к письмам Франклина об электричестве привел к тому, что Общество собрало воедино многие из писем Франклина Коллинсону за двухлетний период и отправило их в типографию для публикации. Этот первый сборник писем был опубликован в виде брошюры на девяносто страниц в 1751 году. Вскоре за ним последовали другие части, которые были «дополнительными» к существующему изданию, и в конечном итоге «Новое» издание было продано из общего количества всех «частей». произведено. Каждое издание дополнялось добавлением дополнительных писем Франклина. В конечном итоге к 1769 году он стал томом на 496 страниц. Книга вдохновила других последовать по стопам Франклина и провести более глубокие исследования электричества.

Фон

Электростатический машин Франклин
дисплей в Franklin Institute музее.

Франклина впервые привлекло изучение электричества, когда он увидел шоумена Арчибальда Спенсера , показывающего магию в Бостоне (1743 г.) и в Филадельфии (1744 г.). Он купил оборудование Спенсера и использовал его для своих экспериментов с электричеством после того, как эти демонстрации были завершены. Он называл Спенсера доктором Спенсом из Шотландии. В 1746 году, в возрасте сорока лет, Франклин начал передавать дела своей типографии своему партнеру по бизнесу Дэвиду Холлу и ушел в отставку, чтобы заниматься исследованиями в области электричества; первоначально используя оборудование Спенсера.

Питер Коллинсон - богатый квакерский торговец тканями, член Королевского общества и один из основателей Лондонского общества антикваров - подарил (в 1746 году) лейденскую батарею, стеклянную трубку и отчет о новых немецких экспериментах в электричество в Библиотечную компанию Филадельфии (основанную Франклином). В аккаунте рассказывалось, как сделать электричество из стеклянной трубки. Франклин впервые экспериментировал со статическим электричеством в середине 1747 года, назвав его «этими новыми чудесами». При проведении своих первоначальных электрических исследований Франклин использовал уникальную батарею и стеклянную трубку, предоставленные Коллинсоном.

Томас Пенн , сын Уильяма Пенна , создал электростатическую машину, которая дополнила оборудование Коллинсона. К этому Франклин добавил электростатическую генераторную машину собственной конструкции, которая была более эффективной, чем та, которую ему дал Пенн. Это было удобно, потому что у него была ручка, как у обычного точильного камня, и ее поворачивал оператор. Затем простой механический механизм машины вращал ось, на которой была установлена ​​стеклянная сфера, которая терлась о тканевую подушку. Колба из стеклянной сферы генерировала «электрический огонь» ( электрический заряд ), который передавался через проводники к конденсатору из лейденской банки, который удерживал электрический заряд, который затем использовался для экспериментов. Франклин сформировал исследовательскую группу, в которую вошли Эбенезер Киннерсли , Томас Хопкинсон и Филип Синг, и создал первую научно-исследовательскую лабораторию в Америке. Он повторил свои эксперименты, чтобы получить те же результаты, и записал это наблюдение. В этом процессе он показал, что любой может повторить и доказать сами эти результаты электрического принципа, если он проведет эксперимент, который он подробно описал.

Франклин провел много времени, изучая эту новую область электричества, и с 1747 по 1750 год отправил Коллинсону много писем о своих открытиях. Книга состоит из сборника этих писем. Книга вышла в виде брошюры для первых трех изданий. Последние два издания представляли собой книжный том в твердом переплете. В письмах Франклина объяснялись его эксперименты и сделанные им наблюдения. Он отправил их Коллинсону, чтобы показать, что оборудование, переданное в руки группе людей, связанных с Библиотечной компанией Филадельфии, находит хорошее применение.

Уильям Уотсон , ученый, специализирующийся на изучении электричества, предположил, что, возможно, электричество притягивалось к указанным проводникам. В 1746 году Уотсон получил от доктора Джона Митчелла длинное письмо Франклина о теориях о грозах и заостренных проводниках, связанных с электричеством. Он прочитал часть письма другим членам Лондонского королевского общества 9 ноября 1749 года. Через неделю он закончил чтение. 4 декабря Уотсон получил еще одно подобное письмо Франклина от 29 апреля 1749 года от Коллинсона и зачитал его Обществу 21 декабря 1749 года. В течение следующих двух лет Коллинсон передал Обществу больше полученных им писем Франклина с описанием электрических экспериментов. сделано Франклином и его командой экспериментаторов. Многие говорили о тенденции электрического разряда притягиваться к заземленному заостренному проводнику - основы его изобретения громоотвода для защиты деревянных зданий, таких как дома и церкви.

Уотсон передал некоторые из этих писем Франклина местному издателю Эдварду Кейву , который напечатал их в журнале The Gentleman's Magazine в 1750 году. В апреле 1751 года Кейв напечатал в публикации больше писем, полученных Коллинсоном, и они включали исправления, внесенные лично Франклином. Эта публикация была озаглавлена ​​« Эксперименты и наблюдения электричества, сделанные в Филадельфии в Америке г-ном БЕНДЖАМИНОМ ФРАНКЛИНОМ» и передана в нескольких письмах г-ну П. Коллинсону из Лондона, ФРС (Лондон). Это была 90-страничная брошюра из 86 пронумерованных страниц. Брошюра содержала неподписанное предисловие, написанное доктором Джоном Фотергиллом . Эта первая публикация « Эксперименты и наблюдения за электричеством» была продана по дорогой цене в два шиллинга и шесть пенсов британских денег, что эквивалентно 18 фунтам стерлингов в 2015 году.

СОДЕРЖАНИЕ

Типичная буква в книге - 27 июля 1750 года.
Буква V в первых трех английских изданиях,
буква VI в четвертом и пятом английских изданиях.

Книга восемнадцатого века состоит из собрания писем и эссе, написанных Франклином. Большинство из 25 писем в сборнике были адресованы Коллинсону. Некоторые из них имели личное содержание, но большинство из них касалось его экспериментов с электричеством и того, что он наблюдал на их основе. В них говорилось о выводах, к которым он пришел после проведения научных экспериментов с лейденскими банками и грозовыми облаками. Он много раз говорил о сходстве их действий и о том, что принципы, которым они следовали, были идентичны. Это соединение в конечном итоге привело Франклина к громоотводу и к тому, что электричество можно было безвредно отвести от домов и деревянных построек, что сделало его защитным устройством.

У этой книги было пять английских изданий. Первые три издания не были томами в твердой обложке, а скорее были брошюрами с бумажными обложками собранных писем Франклина. При публикации они были составлены небрежно. Каждое из этих изданий брошюр содержало дополнения к дополнительным письмам, которые были добавлены позже, а затем переизданы. Первая публикация 1751 г. была дополнена в 1753 г. еще 20 страницами и названа « Дополнительные эксперименты и наблюдения, часть II» . Он был пронумерован с 89 по 109 и опубликован Э. Кейвом. В 1754 г. он был снова дополнен дополнительными 44 страницами, пронумерованными от 110 до 154, и озаглавлен « Новые эксперименты и наблюдения, часть III». Его опубликовал Р. Кейв, сын Э. Кейва. Второе издание, вышедшее в 1754 году, было перепечаткой частей I и II первого издания. Третье издание, опубликованное в 1760, 1762 и 1764 годах, было перепечаткой всех трех частей первого издания и пронумеровано 1–154.

В этом первом наборе букв Франклин говорил об электрическом огне , позже (1749 г.) изменив терминологию на « электрическую жидкость» . 5 июня 1747 года он написал Коллинсону, что его эксперименты показали, что электрический огонь - это новый элемент материи, существующий в виде частиц во всей обычной материи. Франклин определил, что процесс трения трения, такой как трение стекла тканью, не создает эти частицы, а только временно группирует их вместе, чтобы их можно было собрать и удержать в лейденской банке с водой и металлом. По словам Франклина, на одной стороне лейденской банки скопился электрический огонь, который он обозначил как положительный ( плюс ), а на другой стороне был недостаток электрического огня, обозначенный как отрицательный ( минус ). Эти потери и выгоды от электрификации были точно равны и по сути являются современным законом сохранения заряда, за исключением того, что теперь признано, что отрицательные заряды существуют сами по себе, а не только как недостаток положительных зарядов. Это важный принцип современной науки, объясняющий микрофизику электризации крупных тел. В этих письмах Франклин ввел технические слова, которые мы используем сегодня для обозначения вещей, связанных с электричеством, таких как плюс, минус, положительный, отрицательный, заряд, разряд, якорь, поражение электрическим током, электрик, конденсатор, проводник и аккумулятор.

Лейденская банка "электрическая батарея"

Первые эксперименты Франклина объяснили в этом первом наборе писем Коллинсону, что лейденская банка, тип конденсатора , имеет одинаковые и противоположные заряды на внутреннем и внешнем проводниках. Это было показано на иллюстрациях в его книге. Важной теорией Франклина, представленной Коллинсону в письме от 29 апреля 1747 года, была концепция «расслаивающегося конденсатора». Сегодня мы называем это распределение зарядов в устройстве конденсатором. Он заметил, что с обеих сторон между куском непроводящего материала образовался заряд. В случае лейденской банки это было стекло (непроводящее вещество), а с каждой стороны - металлический материал (проводящее вещество). Эти противоположные металлические слои имели прямо противоположные электрические заряды (положительный и отрицательный). Он заметил, что, когда провод внутри емкости был наэлектризован положительно на определенную величину, внешний проводник одновременно становился отрицательно электризованным в той же самой пропорции.

В этих письмах Франклин объяснил, что в ходе эксперимента он действительно показал, что заряд находился в самом стакане, а не в воде внутри сосуда, как предполагали другие. После того, как лейденская банка была заряжена, он вылил воду из нее в другую лейденскую банку, которая не была заряжена. Оказалось, что электрическая сила не конденсировалась в самой воде, так как новая лейденская банка не имела заряда этой водой из первой лейденской банки. Затем в первую банку снова наполнили пресной водой и выяснилось, что в этой банке есть заряд. Тогда был сделан вывод, что именно стекло было конденсатором электрической силы. Далее путем дополнительных экспериментов было установлено, что не имеет значения, какой формы было стекло или был ли объект похож на стеклянную бутылку. В конце концов было установлено, что свойство самого стекла - это «сила» равных и противоположных зарядов.

Франклин далее объясняет в этих письмах, что сосуд не уравновешивал себя электрически, но провод из какого-то проводящего материала должен был войти в контакт от внутреннего проводника (плюс) к внешнему проводнику (минус). Таким образом Франклин наблюдал уравновешивание и объединение двух различных состояний электричества в «чудодейственной бутылке». В более поздних изданиях книги Франклин объяснил в своих письмах и показал на иллюстрациях сборку лейденских сосудов, которую он назвал «электрическая батарея», следуя военному термину того времени, когда «батарея» представляла собой группу собранных вместе пушек. Франклин собрал несколько конденсаторов с параллельными пластинами, состоящих из 11 стеклянных пластин, каждая из которых была «вооружена» свинцовыми металлическими листами с каждой стороны. Он соединил их вместе проводами в серию, а затем был прикреплен мастер-провод, который мог разрядить (уравновесить) батарею при прикосновении к обеим сторонам.

Объем четвертого издания увеличился до 496 страниц.
Были твердые обложки и дополнения к третьему изданию.
(Бифокальные очки Франклина показаны на книге)

Четвертое издание, опубликованное в 1769 году, представляет собой первое полное издание в одном томе в твердой обложке. Он добавил сноски, чтобы прояснить некоторые вопросы. В это издание он также добавил несколько своих философских эссе и дополнил том указателем. Четвертое издание представляло собой книгу в твердой обложке, в которой количество страниц увеличилось со 154 до 496. Франклин добавил статьи о своем изобретении громоотвода , метеорологических наблюдениях, природе человека , росте населения во всем мире, водяных смерчах , экспериментах с янтарем , а также информацию о нем. Изобретение камина в Пенсильвании . В этом издании были иллюстрации его конструкции громоотвода, нового камина и электрических экспериментов на медных пластинах. Пятое английское издание было опубликовано в 1774 году. Между четвертым и пятым изданиями не было большой разницы. Единственным новым документом, добавленным в пятое издание, которого не было в четвертом, был французский эксперимент с молнией, проведенный в 1752 году. В лондонской газете Public Advertiser от 9 сентября 1774 года была реклама , рекламирующая пятое издание.

Четвертое английское издание, опубликованное в 1769 году, лично контролировалось Франклином во время визита в Лондон из Филадельфии. Он внес несколько исправлений в разные части первых трех изданий и написал пояснительные записки. Одно важное исправление, которое Франклин отметил в Форварде, заключалось в том, что буквы 1 и 2 были переставлены, и он исправил это. Он добавил важное для него письмо. Это было письмо Коллинсону от 28 марта 1747 года. Франклин поблагодарил его за подарок немецкой «электрической трубки» с указаниями о том, как использовать ее для производства электричества. Он был очень признателен за это, поэтому написал именно письмо №1. Это затем увеличило последовательность нумерации букв на одну из первых трех изданий.

Редакции

Второе издание 1754 г. Новых экспериментов части I и части II

Было одиннадцать изданий « Экспериментов и наблюдений за электричеством» . Было пять изданий на английском, три французских и по одному изданию на немецком, итальянском и латинском языках. Первые три английских издания были похожи, но не идентичны и состояли из двух или трех частей. Каждая из этих отдельных частей была напечатана и продана отдельно в виде брошюры. У каждого было небольшое изменение названия (например, «Новый», «Дополнительный»), очевидно, чтобы способствовать продаже дополнительных копий людям, которые покупали раньше.

  • Английское издание 1.1 напечатано в апреле 1751 г. (страницы № 1–88) и продано Э. Кейвом у ворот Св. Иоанна .
  • Английское издание 1.2 напечатано 1753 г. ( Supplemental Ex ... ) и продано Э. Кейвом у ворот Св. Иоанна.
  • Английское издание 1.3 напечатано 1754 г. ( Новые эксперименты ) и продано Д. Генри у ворот Св. Иоанна.
  • Английское издание 2.1 напечатано 1754 г. ( Новые эксперименты ) и продано Р. Кейвом у ворот Св. Иоанна.
  • Английское издание 2.2 напечатано 1754 г. ( Новые эксперименты ) и продано Д. Генри у ворот Святого Иоанна.
  • Английское издание 3.1, напечатанное в 1760 году (страницы № 1 - 154) и проданное Д. Генри у ворот Св. Иоанна.
  • Английское издание 3.2, напечатанное в 1762 году (страницы № 1 - 154) и проданное Р. Кейвом у ворот Св. Иоанна.
  • Английское издание 3.3, напечатанное в 1764 году (страницы № 1 - 154) и проданное Р. Кейвом у ворот Св. Иоанна.
  • Английское издание 4.0, напечатанное в 1769 г. для Д. Генри и проданное Ф. Ньюберри в церкви Святого Павла.
  • Английское издание 5.0, напечатанное в 1774 г. для Ф. Ньюберри и проданное им на кладбище Святого Павла.

Прием во Франции

1752 г., французское издание

Французский перевод, опубликованный в 1752 году, содержал эксперимент предполагая , что длинный, заостренный железный прут привлечет молнию из грозового облака. В 1750 году Хопкинсон предложил Франклину концепцию притяжения электричества к точкам. Затем Франклин продвинул эту идею на шаг вперед и предположил, что заостренный железный стержень, расположенный высоко над крышей, мог бы привлечь разряд молнии, если бы он был электрическим. Француз Тома-Франсуа д'Алибальд провел настоящий эксперимент 10 мая 1752 года, как и предлагал Франклин, и в железный стержень ударила молния. В Лондоне это повторилось на Спитал-сквер 20 июля 1752 года и снова в Челмсфорде, графство Эссекс , 12 августа 1752 года. Притяжение электричества от грозы было также продемонстрировано самим Франклином в эксперименте с воздушным змеем, о котором он говорил в своей статье. письмо Коллинсону от 19 октября 1752 года. Человек по имени Дж. У. Ричман был убит в 1753 году от удара током во время эксперимента с воздушным змеем. Франклин доказал, что молнии и электричество - одно и то же. Он также показал, что этот «электрический флюид» притягивается к заостренному объекту высоко в небе. Другой конец железного стержня можно было бы вставить в землю, чтобы создать путь для безопасного проведения электричества высокого напряжения. Таким образом, был обнаружен способ отвода молний от деревянных зданий и предотвращения их возгорания из-за ударов молнии. Изобретение Франклина с громоотводом с верхней точкой его громоотвода стало моделью для системы молниезащиты, используемой в Америке в восемнадцатом веке.

Король Людовик XV почтил Франклина, увидев некоторые электрические эксперименты, проведенные в королевском дворце Сен-Жермен недалеко от Парижа, Франция. Однако физик Жан-Антуан Нолле (1700–1770), скептик, опубликовавший свою собственную теорию электричества, заявил, что идеи Франклина ошибочны. В 1753 году он утверждал, что громоотвод Франклина не только опасен, но и бесполезен и притягивает молнии к деревянным зданиям, заставляя их чаще поражать. Франклин со временем доказал научному сообществу, что его изобретение громоотвода было не только защитным устройством, но также служило превентивным способом отвести разрушительные молнии от ударов по зданиям.

Наследие

Все издания книги печатались в Европе до 1941 г., когда первая публикация была осуществлена ​​в США И. Бернардом Коэном . Это единственная научная работа Франклина, признанная историками Гэри Куруцем и Деннисом Смитом самой важной научной книгой Америки восемнадцатого века. Публикация его научных наблюдений за электричеством прославила Франклина на всю Европу как серьезного ученого. Британский эрудит восемнадцатого века Джозеф Пристли в своей книге «История и современное состояние электричества» (1767 г.) пишет, что никто не проводил глубокого исследования электричества с использованием научных экспериментов, подобных эксперименту Франклина, который был переведен на большинство европейских языков. в восемнадцатом веке.

Бенджамин Франклин получил медаль Копли от Королевского общества в 1753 году в знак признания его работы в электроэнергетике , как сообщалось в этой книге. Он стал членом Общества после того, как его имя было заявлено десять раз (в один из них входил президент Общества лорд Маклсфилд ). Также он получил почетную степень в колледже Вильгельма и Марии в 1756 году и был избран во Французскую академию наук в 1772 году из-за этой книги. Теории, разработанные Франклином в книге, легли в основу последующих исследований электричества.

Смотрите также

использованная литература

Примечания

Цитаты

Библиография

внешние ссылки

Копия первой брошюры 1751 года с аннотациями, сделанными Франклином, доступна в Интернет-архиве:

На Founders Online также есть сводная информация, включая оглавление:

Каждый из документов из первого издания 1751 года также доступен на Founders Online с множеством пояснительных примечаний: