Elektryczne słownictwo

Wszyscy znamy słowa takie jak „ładować”, „dodatni”, „bateria” i inne. Ale skąd pochodzą i co tak naprawdę oznaczają? Niech historia tych słów zilustruje fizykę kryjącą się za fenomenem elektryczności.

Lekcja: James Sheils, animacja: TED-Ed.

Zobacz całą lekcję: http://ed.ted.com/lessons/electric-vocabulary

Spróbuję rzucić nieco historycznego
światła na nasz język

i opowiedzieć historię o słownictwie
związanym z elektrycznością.

Wszystko zaczęło się ponad 2600 lat temu.

Tales z Miletu, starożytny Grek,

uważany jest za pierwszą osobę,

która zaobserwowała
fenomen elektryczności.

Odkrył, że jeśli potrzemy
bursztynem o futro,

to słomki przyczepią się do bursztynu.

W języku Talesa bursztyn to "elektron".

Przez długi czas tylko tyle
było wiadomo na ten temat.

Natura musiała poczekać około 2200 lat

na nowe odkrycia
o właściwościach bursztynu.

William Gilbert, naukowiec
z Anglii z XVII wieku, odkrył,

że w starannych eksperymentach

wiele innych przedmiotów

wykazuje właściwości bursztynu.

Odkrył też, że bursztyn przyciąga
inne przedmioty poza słomą.

Gilbert nazwał bursztynopodobne przedmioty

od greckiej nazwy bursztynu.

Nazwał je "elektronami".

40 lat później w niedalekim Norwich

sir Thomas Browne przeprowadził
podobne eksperymenty.

Odkrył to samo, co William Gilbert,

ale sposób, w jaki opisał eksperymenty

ukształtował słownictwo,
którego używamy cały czas.

Widział to tak:

gdy potrzemy kryształ szmatką,

stanie się on obiektem elektrycznym.

Tak jak mówimy o obiektach elastycznych,

że posiadają właściwość elastyczności,

obiekty elektryczne posiadają
właściwość elektryczności.

Francuski fizyk z XVIII wieku,
Charles Du Fay,

dokonał kolejnego ważnego odkrycia.

Odkrył, że prawie każdy obiekt
z wyjątkiem metali i płynów

może stać się elektryczny

jeśli poddać go kombinacji
ogrzewania i pocierania.

Dodatkowo odkrył, że gdy umieścimy
dwa obiekty elektryczne blisko siebie,

to zaczną się przyciągać lub odpychać.

Dzięki tej dodatkowej wiedzy

Du Fay odkrył, że istnieją
dwie różne grupy elektronów.

Dowolne dwa obiekty z tej samej grupy
zawsze będą się odpychać,

a pary z różnych grup
zawsze będą się przyciągać.

Pomimo tych odkryć,

opisy fizyki Du Faya przepadły w historii.

Zamiast tego słownictwo
młodego Amerykanina z charyzmą

zapadło w pamięć i nadal jest w użyciu.

Gdy Benjamin Franklin
usłyszał o badaniach w Europie,

rozpoczął własne eksperymenty.

Szybko nauczył się budować
urządzenia elektryczne,

które umiały się odelektryzować,
wytwarzając bardzo duże iskry.

Franklin, zapalony kawalarz,

często raził kolegów prądem
z pomocą tych wynalazków.

W miarę udoskonalania urządzeń

porównywał elektryzowanie
i odelektryzowanie

do ładowania broni i strzelania.

Nie minęło wiele czasu,
a Franklin i inni zauważyli,

że można połączyć te psotne wynalazki.

Franklin, kontynuując metaforyzowanie,

porównał to połączenie do armat na statku.

Pokład działowy na okręcie wojennym

strzela jednocześnie z baterii armat.

Podobnie bateria elektryczna

rozładowuje się w jednej chwili,

wytwarzając duże iskry.

Ta nowa technika
stawiała interesujące pytanie:

czy chmura burzowa
to duża bateria elektryczna?

Franklin opisał to zjawisko następująco:

przypuszczał, że istnieje substancja,

czyli płyn elektryczny,
właściwy wszystkim przedmiotom.

Jeśli ktoś pociera szklaną rurkę,

takie pocieranie lub ładowanie
powoduje przepływ płynu

lub prądu elektrycznego
z człowieka na szkło.

W rezultacie człowiek i rurka
stają się elektronami.

Zazwyczaj gdy ktoś stoi na ziemi,

jego płyn elektryczny powróci do normy

dzięki wymianie z Ziemią,

jak określił to Franklin.

Stanie na czymś w rodzaju bloku woskowego
może odciąć tę wymianę.

Franklin stwierdził,
że obiekt z nadmiarem tego płynu

jest naładowany dodatnio,

a coś pozbawionego tego płynu
jest naładowane ujemnie.

Gdy przedmioty dotykają się
lub znajdują się blisko siebie,

płyn elektryczny może
przepływać między nimi,

dopóki nie osiągną równowagi.

Im większa różnica w płynie
między dwoma obiektami,

tym dalej może on skoczyć,

tworząc iskry w powietrzu.

Materiał obiektu określa,

czy zyskuje czy traci on płyn elektryczny

podczas ładowania.

Oto dwie grupy elektronów Du Faya.

Zapewne słyszeliście takie zdanie:

"Ładunki różnoimienne przyciągają się,
a ładunki jednoimienne odpychają się".

Oto dlaczego.

Przez kolejnych 150 lat

teoria Franklina została wykorzystana

do opracowania wielu innych
pomysłów i odkryć,

a wszystko to przy użyciu
wymyślonego przez niego słownictwa.

To naukowe badanie
przyniosło postęp techniczny

i ostatecznie naukowcy
mogli przyjrzeć się bliżej

samemu płynowi elektrycznemu.

W 1897 roku J.J. Thomson,
pracujący w Cambridge w Anglii,

odkrył, że płyn elektryczny składa się
w rzeczywistości z małych cząstek

nazwanych przez fizyka
George'a Stoneya "elektronami".

Tak wracamy do starożytnego greckiego
słowa oznaczającego bursztyn,

gdzie rozpoczęła się nasza historia.

Jednak ta opowieść ma epilog.

Odkryto, że elektrony przepływają

odwrotnie niż przypuszczał Franklin.

Dlatego obiekty naładowane dodatnio

nie mają nadmiaru płynu elektrycznego,

w rzeczywistości brakuje im elektronów.

Jednak zamiast przemianowania
wszystkiego na odwrót,

postanowiono trzymać się
słownictwa Franklina

z przyzwyczajenia i konwencji.

Uznając odkrycie elektronów,

zachowano koncepcję przepływu
płynu elektrycznego Franklina,

zmieniając jego nazwę
na prąd konwencjonalny.

Elektron stał się łososiem elektryczności,

płynąc w górę w upiornej rzece
prądu konwencjonalnego.

Wielu osobom może się to wydać mylące,

bo nie wszyscy znają
historię tych pomysłów.

Mam więc nadzieję,

że dzięki tej krótkiej historii
o elektrycznym słownictwie

uda ci się przejrzeć na wylot

przypadki i osobliwości tego tematu

i lepiej zrozumieć

fizykę zjawisk elektrycznych.