Die Frage, die ich stellen werde, ist entweder zu dumm oder hat niemanden gestört, weil sie offensichtlich ist, weil ich die Antwort nirgendwo wirklich finden kann.
Ich studiere derzeit Elektrizität und Magnetismus und mein Buch beginnt damit, dass Materie aus Atomen besteht, die aus einem schweren, positiv geladenen Kern und einer Wolke aus leichten, negativ geladenen Elektronen bestehen, die ihn umkreisen, und der Rest des Buches basiert auf diesen Tatsachen.
Jedoch wurden Elektrizität, positive und negative Ladungen untersucht, bevor die Atomtheorie bestätigt wurde. Tatsächlich wurde es damals nicht einmal aus der Ferne unterstützt. Benjamin Franklin zum Beispiel dachte, dass elektrische Ladung eine Art Wolke/Gas sei. Wenn diese Wolke reichlich vorhanden war, war die Ladung positiv, während sie sonst negativ war.
Erstens nehme ich an, dass wir klassischerweise Ladung als die physikalische Eigenschaft definieren, die Objekte haben müssen, um elektrisch zu interagieren - zumindest bis jetzt.
Woher wussten die Physiker damals, dass es zwei Ladungen gibt, positive und negative? Klar, bringt man zwei Glasstäbe zusammen, nachdem man sie mit Seide gerieben hat, stoßen sie sich ab, bringt man Glasstab und einen Plastikstab, ziehen sie sich an, aber reicht das wirklich?
Woher wussten sie außerdem, dass sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, während gleiche Ladungen sich abstoßen? Das kann man nicht willkürlich wählen, da sich Elektronen wirklich abstoßen. Gab es eine Möglichkeit zu sagen, dass ein Glasstab nach dem Reiben reichlich von dieser Wolke hatte, während das Plastik ein Defizit hatte?
In meinem Buch heißt es, Franklin habe nach einer Reihe von Experimenten festgestellt, dass es zwei Arten von Ladungen gibt, ohne näher darauf einzugehen. Ich kann diese Experimente nirgendwo finden. Alles, was ich bekomme, ist über das berühmte Drachenexperiment.
Stellen Sie eine Gebührensammlung zusammen. So viele verschiedene Möglichkeiten, eine Ladung zu erzeugen, wie Sie sich vorstellen können. Fahren Sie fort und laden Sie Ihre Freunde ein, damit sie sich noch etwas einfallen lassen können. (Aus praktischen Gründen laden Sie sich kurz vor der Verwendung statisch auf, aber trotzdem ...)
Testen Sie sie nun paarweise, um zu sehen, ob sie sich anziehen oder abstoßen. Führen Sie sorgfältige Aufzeichnungen.
Finden Sie die größte Menge, die sich alle gegenseitig anziehen, und die größte Menge, die sich alle gegenseitig abstoßen.
Sie werden feststellen, dass die attraktive Menge genau zwei Mitglieder hat (obwohl Sie viele verschiedene Beispiele dieser Menge machen können) und die abstoßende Menge aus der Hälfte (jeder Hälfte!) der von Ihnen erzeugten Ladungen besteht.
Denke eine Weile darüber nach. Es gibt Ihnen auch die Antwort darauf, wie ähnliche Ladungen aufeinander reagieren (obwohl Sie dies direkt erhalten können, indem Sie zwei ähnliche Ladungen vorbereiten).
Ich stimme Daniel Sank zu, dass die Frage (ganz, nicht teilweise) nach der historischen Entwicklung des Konzepts der elektrischen Ladung fragt, nicht nach unserer modernen Beschreibung davon - "woher wussten sie es?" nicht "wie können wir das wissen?" Letzteres (beantwortet von dmckee) ist das Endergebnis von mehr als zwei Jahrhunderten Beobachtung, Experiment, Theoriebildung und Debatte und ignoriert Theorien, die vielversprechend aussahen, aber verworfen wurden. Es nutzt eine Rückschau, die unsere Vorfahren nicht hatten.
Ihr Lehrbuch beschreibt das heutige Modell der elektrischen Ladung und spielt nur auf die historische Entwicklung der Ideen an. Verglichen mit heute wurde dies durch Mystik und Aberglauben sowie eine schlechte Kommunikation zwischen den wenigen Menschen, die die Mittel für wissenschaftliche Untersuchungen hatten, behindert.
Statische Elektrizität und Magnetismus wurden ursprünglich für dasselbe Phänomen gehalten. Beide waren den alten Griechen bekannt (Bernstein = „Elektron“, schwarze Magnete waren in Magnesia reichlich vorhanden). Sie wurden erstmals um 1600 von William Gilbert ausgezeichnet ('De Magnete' http://www.gutenberg.org/ebooks/33810 ). Er beschrieb statische Elektrizität als eine Flüssigkeit, die durch Reiben freigesetzt wird, und klassifizierte Materialien als „elektrisch“ (solche, die elektrifiziert werden konnten) und „nichtelektrisch“ (solche, die dies nicht konnten). Um 1620 entdeckte Niccolo Cabeo, dass Elektrizität sowohl abstoßen als auch anziehen kann.
Der erste (statische) elektrische Generator wurde 1660 erfunden. 1729 entdeckte Stephen Gray die elektrische Leitung und klassifizierte Materialien neu in Leiter und Nichtleiter. 1733 entdeckte Charles Francois du Fay, dass Elektrizität in zwei Formen vorkommt, die er harzig (-) und glasartig (+) nannte. Das Leyden Jar, der ursprüngliche Kondensator zum Speichern und Freisetzen elektrischer Ladung, wurde 1745 erfunden. Benjamin Franklins größte Errungenschaft bestand darin, zu zeigen, dass atmosphärische Elektrizität (Blitze) und im Labor erzeugte statische Elektrizität dasselbe Phänomen sind.
Du Fays Bericht über "zwei Arten elektrischer Flüssigkeiten" wurde 1733 in Philosophical Transactions veröffentlicht. Darin formulierte er das Gesetz, dass "wie Ladungen sich abstoßen, Gegensätze anziehen". Er zeigte, dass alle Körper, sowohl feste als auch flüssige, elektrifiziert werden können. Seine Klassifizierung der Elektrizität selbst und nicht der Materialien, die sie erzeugen oder leiten können, war eine bahnbrechende Idee für das Verständnis der Elektrizität.
http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/38/427-435/258.full.pdf+html?sid=c8642e49-7dd2-488e-b815-f031c1bb6afb
Franklins Erkenntnisse und Ideen wurden als Experiments and Observations on Electricity (1751) veröffentlicht. Sein einzelnes Flüssigkeitsmodell konkurrierte mit den beiden Flüssigkeitsmodellen von Du Fay und Abbe Jean-Antoine Nollet. Er erklärte eine Flüssigkeit (negativ) als die Abwesenheit der anderen Flüssigkeit (positiv). Er prägte mehrere elektrische Begriffe, die wir heute noch verwenden, darunter Ladung, Leiter, Plus, Minus, positiv, negativ. https://archive.org/details/experimentsobser00fran
Ich denke, Sie haben Recht. Es scheint nicht viele Ideengeschichten zu Elektrizität und Magnetismus zu geben. Eine Möglichkeit (wahrscheinlich nur in großen Bibliotheken verfügbar) ist:
Eine Geschichte der Elektrizität: (Der intellektuelle Aufstieg der Elektrizität) von der Antike bis zu den Tagen von Benjamin Franklin
Park Benjamin, J. Wiley & Sons, 1898 - 605 Seiten
Hier gibt es einige gute Antworten, aber ich denke, ich möchte versuchen, Franklins Arbeit ein wenig zu abstrahieren. Da Franklin nur zwei Möglichkeiten fand – „abstoßen“ und „anziehen“, war er gezwungen, nur zwei Arten von Ladungen in Betracht zu ziehen.
Betrachten Sie das Experiment, bei dem sich Glas-Glas abstößt, Kunststoff-Kunststoff abstößt und Glas-Kunststoff anzieht. Wenn alle Gläser gleich sind, muss das Glas die gleiche Art von Ladung erzeugen (nennen Sie es „Glasladung“). Plastik hat offensichtlich eine andere Art von Ladung (da es abstößt). Kunststoff hat also "Plastikladung". Die Regel für "Ladungen" lautet: "Gleiche Ladungen stoßen sich ab" und "Unähnliche Ladungen ziehen sich an".
Der Rest der Geschichte wird uns also nicht erzählt, aber vermutlich tat er dies mit vielen anderen Materialien und stellte fest, dass einige abstoßend und andere anziehend waren. Er hätte sie alle anders benennen und weitere Regeln hinzufügen können (Metallladungen, Holzladungen, Wasserladungen usw.), aber wenn Sie nur zwei Ergebnisse haben ("anziehen" und "abstoßen"), kann jedes Objektpaar nur eines davon tun diese beiden Dinge.
Er hätte also Tripel von Objekten ausprobieren können, um zu sehen, ob dies nur ein binärer Effekt war, aber da es in der Natur nur zwei (elektrische) Ladungen gibt, hätte er das herausgefunden. Und wenn er sich Gedanken über die Größe des Effekts gemacht hätte, hätte er natürlich viele verschiedene Arten von Ladungen ausgearbeitet ("Plastikladungen" sind viel größer als "Holzladungen", aber wahrscheinlich kleiner als "Metallladungen"), aber Da er binäre Daten betrachtete, war er gezwungen, nur binäre Antworten zu berücksichtigen.
Nehmen wir an, wir wissen nicht, wie viele Arten von Gebühren existieren. Aber wir wissen, dass es Körper gibt, die sich entweder anziehen oder abstoßen. Nun führen wir ein Experiment durch
Wir finden alle solche Körper, die sich gegenseitig abstoßen, und ordnen sie getrennten Kategorien zu.
Nach ausgiebigem Experimentieren stellen wir fest, dass sie nur zu zwei Stapeln gehören.
Außerdem beobachten wir auch, dass sich die Objekte in den zwei unterschiedlichen Stapeln gegenseitig anziehen.
Wir können willkürlich einen von ihnen als positiv und den anderen als negativ definieren.
Unter konkurrierenden Hypothesen sollte diejenige mit den wenigsten Annahmen ausgewählt werden.
Einige elektrifizierte Objekte stoßen sich ab, andere ziehen sich an. Dies kann durch zwei Arten von Gebühren erklärt werden. Nichts, was nicht durch zwei Ladungen erklärt werden kann, kann durch Hinzufügen einer dritten Art von Ladung erklärt werden. Wir beschreiben also weiterhin Elektrizität als auf zwei Arten auftretend.
Robert Harvey
dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen
unbehandelte_paramediensis_karnik
Adil Mohammed