Teoria dei fluidi dell'elettricità - Fluid theory of electricity
Le teorie sui fluidi dell'elettricità sono teorie obsolete che postulavano uno o più fluidi elettrici che si pensava fossero responsabili di molti fenomeni elettrici nella storia dell'elettromagnetismo . La teoria dell'elettricità "a due fluidi" , creata da Charles François de Cisternay du Fay , postulava che l'elettricità fosse l'interazione tra due "fluidi" elettrici. Una teoria alternativa più semplice è stata proposta da Benjamin Franklin , chiamata teoria dell'elettricità unitaria o unifluida . Questa teoria sosteneva che l'elettricità fosse in realtà un fluido, che poteva essere presente in eccesso o assente da un corpo, spiegando così la sua carica elettrica. La teoria di Franklin ha spiegato come le accuse potrebbero essere dissipate (come quelle nei vasi di Leida ) e come potrebbero essere passate attraverso una catena di persone. Le teorie fluide dell'elettricità alla fine furono aggiornate per includere gli effetti del magnetismo e degli elettroni (alla loro scoperta).
Teorie fluide
Nel 1700 molti fenomeni fisici erano pensati in termini di un etere , che era un fluido che poteva permeare la materia. Questa idea era stata usata per secoli ed era la base del pensiero sui fenomeni fisici, come l'elettricità, come liquidi. Altri esempi del XVIII secolo di modelli di fluidi sono i fluidi calorici e magnetici di Lavoisier di Coulomb e Aepinus.
Teoria dei due fluidi
Nel XVIII secolo, una delle poche teorie che spiegavano i fenomeni elettrici osservati era la teoria dei due fluidi. Questa teoria è generalmente attribuita a Charles François de Cisternay du Fay. La teoria di du Fay suggeriva che l'elettricità fosse composta da due liquidi, che potevano fluire attraverso corpi solidi. Un liquido portava una carica positiva e l'altro una carica negativa. Quando questi due liquidi entrano in contatto tra loro, producono una carica neutra. Questa teoria si occupava principalmente della spiegazione dell'attrazione e della repulsione elettrica, piuttosto che del modo in cui un oggetto poteva essere caricato o scaricato.
du Fay osservò questo mentre ripeteva un esperimento creato da Otto von Guericke , in cui un materiale sottile, come una piuma o una foglia, respingeva un oggetto carico dopo averlo contattato. du Fay ha osservato che “la foglia d'oro è prima attratta dal tubo; e acquisisce elettricità avvicinandosi; e di conseguenza ne viene immediatamente respinto. " Ciò sembrava confermare per du Fay che la foglia veniva spinta mentre una "corrente" di elettricità scorreva intorno e attraverso di essa.
Attraverso ulteriori test, du Fray ha stabilito che un oggetto potrebbe contenere uno dei due tipi di elettricità, elettricità vetrosa o resinosa. Ha scoperto che un oggetto con elettricità vetrosa respingerebbe un altro oggetto vetroso, ma sarebbe attratto da un oggetto con elettricità resinosa
Un altro sostenitore della teoria dei due fluidi era Christian Gottlieb Kratzenstein . Ha ipotizzato anche che le cariche elettriche fossero trasportate da vortici in questi due fluidi.
Teoria di un fluido
Nel 1746 William Watson propose una teoria unifluida.
L'11 luglio 1747 Benjamin Franklin compose una lettera in cui delineava la sua nuova teoria. Questa è la prima registrazione della sua teoria. Franklin sviluppò questa teoria concentrandosi principalmente sulla carica e scarica dei corpi, al contrario di du Fay, che si concentrava principalmente sull'attrazione e repulsione elettrica.
La teoria di Franklin affermava che l'elettricità dovrebbe essere pensata come il movimento di un singolo liquido, in opposizione all'interazione tra due liquidi. Un corpo mostrerebbe segni di elettricità quando conteneva troppo o troppo poco di questo liquido. Si pensava quindi che un oggetto neutro contenesse una quantità "normale" di questo fluido. Franklin ha anche delineato due possibili stati di elettrificazione, positivo e negativo. Ha sostenuto che un oggetto caricato positivamente conterrebbe troppo fluido, mentre un oggetto caricato negativamente conterrebbe troppo poco fluido. Franklin fu in grado di applicare questo pensiero spiegando fenomeni inspiegabili del tempo, come il vaso di Leida , un dispositivo di immagazzinamento di carica di base simile a un condensatore . Ha sostenuto che il filo e la superficie interna sono diventati caricati positivamente, mentre la superficie esterna è diventata caricata negativamente. Ciò ha causato uno squilibrio nel fluido e una persona che ha toccato entrambe le parti del barattolo ha permesso al fluido di fluire normalmente.
Nonostante fosse una teoria più semplice, è stato molto dibattuto se l'elettricità fosse composta da uno o due fluidi per un secolo.
Significato della teoria del fluido
La teoria del fluido unico mostra un cambiamento significativo nel modo in cui la comunità scientifica ha pensato all'elettricità. Prima della teoria di Franklin, c'erano molte teorie concorrenti su come funzionava l'elettricità. La teoria di Franklin divenne presto la più ampiamente accettata all'epoca. Anche la teoria di Franklin è degna di nota, perché è la prima teoria che vedeva l'elettricità come l'accumulo di "carica" da altrove, piuttosto che un'eccitazione della materia già presente in un oggetto.
La teoria di Franklin fornisce anche la base per la corrente convenzionale , il pensiero dell'elettricità come movimento di cariche positive. Franklin pensava arbitrariamente al suo fluido elettrico come a una carica positiva, e quindi tutto il pensiero era fatto nello stato d'animo di un flusso positivo. Ciò ha permeato la mentalità della comunità scientifica al punto che l'elettricità è ancora considerata come il flusso di cariche positive, nonostante la prova che l'elettricità che si muove attraverso i metalli (il conduttore più comune) è prodotta dall'elettrone , o particella negativa.
Franklin fu anche la prima persona a suggerire che i fulmini fossero in realtà elettricità. Franklin ha suggerito che il fulmine fosse solo una versione più grande delle piccole scintille che apparivano tra due oggetti carichi. Ha quindi previsto che i fulmini potrebbero essere modellati e diretti utilizzando un conduttore appuntito. Questa è stata la base per il suo famoso esperimento di aquiloni .
Mancanze della teoria
Sebbene la teoria del fluido unico abbia segnato un progresso significativo nelle discussioni sull'elettricità, aveva alcune carenze. Franklin creò la teoria per spiegare gli scarichi, un aspetto che era stato per lo più ignorato in precedenza. Sebbene lo spiegasse bene, non era in grado di spiegare completamente l'attrazione e la repulsione elettrica. Aveva senso che due oggetti con troppo fluido si allontanassero l'uno dall'altro e perché due oggetti con quantità di fluido molto diverse si attirassero l'uno verso l'altro. Tuttavia, non aveva senso che due oggetti senza fluido si respingessero a vicenda. Una quantità insufficiente di liquido non dovrebbe causare repulsione.
Un'altra difficoltà con questo modello di elettricità è che ignora le interazioni tra elettricità e magnetismo. Sebbene questa relazione non fosse ben studiata all'epoca, si sapeva che c'era qualche connessione tra i due fenomeni. Il modello di Franklin non fa riferimento a queste forze e non cerca di spiegarle.
Sebbene la teoria dei fluidi fosse il punto di vista predominante per un periodo, alla fine fu sostituita da teorie più moderne, in particolare una che utilizzava osservazioni sulle attrazioni tra i fili che trasportano corrente per descrivere gli effetti magnetici tra di loro.
Collegamenti al magnetismo
Né du Fay né Franklin hanno descritto gli effetti del magnetismo nelle loro teorie, con entrambi che si occupavano solo di effetti elettrici. Tuttavia, le teorie sul magnetismo hanno seguito uno schema molto simile a quelle sull'elettricità. Charles Coulomb ha descritto i magneti come contenenti due fluidi magnetici, uditivo e boreale, che potrebbero combinarsi per descrivere l'attrazione e la repulsione magnetica. La teoria relativa a un fluido per il magnetismo è stata proposta da Franz Aepinus , che ha descritto i magneti come contenenti troppo o troppo poco fluido magnetico.
Queste teorie dell'elettricità e del magnetismo erano pensate come due fenomeni separati, fino a quando Hans Christian Ørsted non notò che l'ago di una bussola deviava dal nord magnetico se posizionato vicino a una corrente elettrica. Ciò lo indusse a sviluppare teorie secondo cui l'elettricità e il magnetismo erano correlati e potevano influenzarsi a vicenda. Il lavoro di Ørsted è stato la base per una teoria del fisico francese André-Marie Ampère , che ha unificato la relazione tra magnetismo ed elettricità.
Guarda anche
- Generale
- Storie