ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot 3. luento: Staattisen sähkön aikakausi
luento päivämäärä aihe 1 8.1.2018 Johdanto. Sähkön ja magnetismin varhaishistoria 2 15.1.2018 Lasi- ja lakkasähkö 3 22.1.2018 Staattisen sähkön aikakausi 4 29.1.2018 Sähkökemian synty, sähköparisto 5 5.2.2018 Sähkön magneettivaikutus 6 12.2.2018 Sähköinen virtapiiri 7 19.2.2018 Magneetin sähkövaikutus 8 26.2.2018 Sähkömagneettiset kentät ja aallot 9 5.3.2018 Sovelluksia: tietoliikenne 10 12.3.2018 Sovelluksia: sähkövalo 11 19.3.2018 Sovelluksia: sähkövoima 12 26.3.2018 Sovelluksia: langaton tiedonsiirto
Physics Today tammikuu 2018 ss. 46 52
Skotlannin pankin uusi 10 punnan seteli (2017) Somerville voitti Maxwellin!
http://www.gutenberg.org/files/52869/52869-h/52869-h.htm
sitten Sähköstatiikan aikakausi
Gilbert 1600
Guericke 1660
Gray 1729
Dufay (1698 1739) (Charles François de Cisternay du Fay) lasisähkö ja lakkasähkö Kahden sähkön teoria 1734
Leidenin pullo Ewald Jürgen von Kleist (Pommeri 1745) Pieter van Musschenbroek (Leiden 1746)
William Watson (1715 1787) sähköpiiri 1748 Sähkön nopeus?
influenssi, induktio sähköistetyn ja sähköistämättömän kappaleen välinen vetovoima sähkön kerääminen
Elektroskooppi
Elektrofori (sähkön kantaja) Johan Carl Wilcke (1762), Alessandro Volta (1775) eriste johde (sähköistyvä) eriste
Voltan tiivistäjäelektroskooppi
Leidenin pullon varaaminen elektroforilla
Wimshurstin generaattori (influenssikone) James Wimshurst (1880 1883) http://www.youtube.com/watch?v=qqp-vqd8nya
Benjamin Franklin (1706 1790) (Norman Rockwell: Ben Franklin s Belles)
Valtiomies ( one of the founding fathers of the United States ), tiedemies, diplomaatti, valtioteoreetikko, kirjailija, filantrooppi, keksijä, toimittaja, muusikko, satiirikko,... "In a Franklin could be merged the virtues of Puritanism without its defects, the illumination of the Enlightenment without its heat. (historioitsija Henry Steele Commager)
Franklinin keksintöjä kaksiteholasit vapaapalokunta kiertoilmauuni matkamittari ukkosenjohdatin kesäaika laivojen turvallisuus keinutuoli lasiharmonikka Golf-virta yhden sähkön teoria Copley-mitali 1753
Lasi silkkikankaalla hangattuna: molempiin yhtäsuuri sähkövoima (eristävällä alustalla ihmiset antavat yhtäsuuren sähkökipinän) Franklin: sähköaine siirtyy lasitankoon neutralisoituvat koskettamalla toisiaan sähköinen atmosfääri ongelmia: epäsymmetria: sähkö sähkön puute elektronin varaus negatiivinen...
Triboelektrinen sarja (τριβω hankaaminen) + positiivinen sähköaine (neutraali) ilma kumi asbesti kupari lasi rikki kiille hopea nailon kulta villa styrox kissannahka pvc silkki teflon paperi eboniitti (neutraali) negatiivinen sähköaine
Salama sähköilmiö? vetäisikö terävä kärki sähkötulen pois? Thomas François d Alibard 10.5.1752 Marly la Ville
Franklinin sähköterapia Timothy Lane: annosmittari (1767)
Georg Wilhelm Richman (1711 1753) 26.7.1753 Pietari
Ukkosenjohdatin: terävä vai tylppä? (Yrjö III: pallopäiset johdattimet)
Teoriaa... mikä aine välittää voiman? ei tyhjöä, hiukkasvirrat? effluvium-mallit magneetista lähtevä vuo tyhjentää välissä olevaa tilaa... (Lucretius) Gilbert: sähkön effluvium (mutta magneetin poistovoima mystinen) kuumat sädevirrat hangatusta meripihkasta, kääntyvät takaisin ja tarttuvat muihin kappaleisiin tyhjöpumput: ei vaikutusta magneettiseen voimaan! Descartes: kierteiset hiukkaset välittävät magnetismin
Sähkön voimalaki Franz Ulrich Theodosius Aepinus (1724 1802) sähkö ja magnetismi: analogia turmaliini ( tuhkanvetäjä ) pyrosähköinen voiman etäisyysriippuvuus 1/r n Joseph Priestley (1733 1804) (hapen keksijä ) Copley-mitali 1772 gravitaatioanalogia
Joseph Priestley: The History and Present State of Electricity 1. painos (1767) 2. painos (1769) 3. painos (1775) books.google.com
Isaac Newton: symmetrinen pallonkuori painovoima?
Henry Cavendish (1731 1810) Ainoa kuva! Biot: Le plus riche de tous les savants, et peut-être le plus savant des riches Maxwell 1 21600 1 r n 1 50 2 n 9 2 Plimpton & Lawton (1936) 2 10
Charles-Augustin de Coulomb (1736 1806) opiskeli matematiikkaa 1759 Mézieres in sotakouluun 1764 Martinique-saarelle linnoitustöiden johtajaksi (seitsemän vuotta) trooppinen kuume, palasi Ranskaan taitava mekaanikkoinsinööri kuitujen kiertokimmoisuus, kiertovaaka sähkö/magnetismivoimatutkimukset 1770- ja 1780-luvuilla vallankumouksen aikana siirtyi maaseudulle Napoleonin aikana takaisin Pariisiin koulujärjestelmän ylitarkastaja varauksen yksikkö: coulombi
Coulomb kiertolankavaakamittaukset (1785) poistovoima vetovoiman mi aus heilahdusmenetelmä YouTube! http://www.youtube.com/watch?v=_5vpije-r54
Coulombin laki F Q Q 1 2 2 0 4 r Myös magneettivoimien tutkimusta ( ei yhteyttä sähköön ) Gravitaatiodualismista matematiikka: Laplace, Poisson
Sähkötutkimuksista Suomessa Turun Akatemia (perustettu 1640) Albert Edelfelt (1904 05): Turun Akatemian vihkiäiset tuhoutuivat Helsingin pommituksissa 1944
Kuningatar Kristiina (1626 1689)
Sakari Topelius (1818 1898): Tähtien turvatit
ks. MyCourses
2. tehtävä Etsi Philosophical Transactions -lehdestä sähköön ja/tai magnetismiin liittyvä artikkeli, joka on julkaistu ennen vuotta 1780. Tutki ja analysoi se. Kirjoita vähintään kahden sivun essee. Pohdi siinä myös, miten ajankohtaista artikkelin sisältö voisi olla nykyluonnontieteen/tekniikan valossa. jättöpäivä ke 31.1. http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/by/year