Experimente und Beobachtungen zur Elektrizität -Experiments and Observations on Electricity

Titelseite der Originalveröffentlichung von 1751

Experiments and Observations on Electricity ist ein Buch aus der Mitte des 18. Jahrhunderts, das aus Briefen von Benjamin Franklin besteht . Diese Briefe betrafen Franklins Entdeckungen über das Verhalten von Elektrizität auf der Grundlage von Experimenten und wissenschaftlichen Studien. Das Buch kam in Broschürenform für die ersten drei englischen Ausgaben. Die letzten beiden Ausgaben waren in einem Buchband mit Hardcover und Buchrücken . Es gab elf europäische Ausgaben des Buches: fünf englische Ausgaben, drei französische Ausgaben und eine deutsche, italienische und lateinische Ausgabe. Die Veröffentlichung wurde weltweit gut aufgenommen. Es galt als Amerikas wichtigstes wissenschaftliches Buch des 18. Jahrhunderts.

Das Buch entstand durch die Aktivitäten von Wissenschaftlern der Royal Society of London. Franklin schickte Briefe an Mitglieder der Gesellschaft über seine Experimente zur Elektrizität und die von ihm gemachten Beobachtungen. Die meisten dieser Briefe gingen an Peter Collinson . Einige davon wurden bei den Versammlungen der Gesellschaft gelesen. Das Interesse war groß, so dass einige von ihnen an eine Druckerei geschickt wurden, um sie in einer Zeitschrift zu veröffentlichen. Das öffentliche Interesse an Franklins Briefen über Elektrizität veranlasste die Gesellschaft, viele der Briefe von Franklin an Collinson über einen Zeitraum von zwei Jahren zusammenzutragen und sie zur Veröffentlichung an den Drucker zu senden. Diese erste Briefsammlung wurde 1751 in einer neunzigseitigen Broschüre veröffentlicht. Es folgten bald weitere Teile, die "Ergänzend" zur bestehenden Ausgabe waren und schließlich eine "Neue" Veröffentlichung aus der Gesamtheit aller "Teile" verkauft wurde. produziert. Jede Ausgabe wurde durch zusätzliche Franklin-Briefe erweitert. Bis 1769 wurde daraus schließlich ein 496-seitiges Buch. Das Buch inspirierte andere dazu, in Franklins Fußstapfen zu treten, um weitere eingehende Forschungen zum Thema Elektrizität zu betreiben.

Hintergrund

Franklins elektrostatische Maschinenausstellung
im Franklin Institute Museum.

Franklin wurde zum ersten Mal vom Studium der Elektrizität angezogen, als er den Schausteller Archibald Spencer in Boston (1743) und in Philadelphia (1744) magische Demonstrationen durchführen sah . Er kaufte Spencers Ausrüstung und benutzte sie für seine Elektrizitätsexperimente, nachdem diese Demonstrationen abgeschlossen waren. Er bezeichnete Spencer als Dr. Spence aus Schottland. 1746, im Alter von vierzig Jahren, begann Franklin, die Geschäfte seiner Druckerei an seinen Geschäftspartner David Hall zu übergeben und ging in den Altersteilzeit, um Forschungen zum Thema Elektrizität betreiben zu können; zunächst mit Spencers Ausrüstung.

Peter Collinson – ein wohlhabender Quäker- Tuchhändler, Fellow der Royal Society und einer der Gründer der Society of Antiquaries of London – stiftete (1746) eine Leydener Glasbatterie , eine Glasröhre und einen Bericht über neue deutsche Experimente in Strom an die Library Company of Philadelphia (gegründet von Franklin). Der Account beschrieb, wie man aus der Glasröhre Strom macht. Franklin experimentierte erstmals Mitte 1747 mit statischer Elektrizität und bezeichnete es als "diese neuen Wunder". Bei der Durchführung seiner ersten elektrischen Forschungen nutzte Franklin die einzigartige Batterie und das Glasrohr von Collinson.

Thomas Penn , Sohn von William Penn , stellte eine elektrostatische Maschine her, die Collinsons Ausrüstung ergänzte. Zu diesen fügte Franklin eine elektrostatische Erzeugungsmaschine seines eigenen Designs hinzu , die effizienter war als die, die ihm von Penn gegeben wurde. Es war praktisch, weil es mit einem Griff, wie dem eines gewöhnlichen Schleifsteins, konstruiert war und vom Bediener gedreht wurde. Der einfache mechanische Maschinenmechanismus drehte dann eine Achse, auf der eine Glaskugel montiert war, die auf einem Stoffkissen gerieben wurde. Die Glaskugelbirne erzeugte "elektrisches Feuer" (eine elektrische Ladung ), das durch Leiter zu einem Leydener Glaskondensator übertragen wurde, der die elektrische Ladung enthielt, die dann für Experimente verwendet wurde. Franklin bildete ein Forschungskernteam, das aus Ebenezer Kinnersley , Thomas Hopkinson und Philip Syng bestand, und entwickelte das erste wissenschaftliche Forschungslabor in Amerika. Er wiederholte seine Experimente, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, und zeichnete diese Beobachtung auf. Dabei zeigte er, dass jeder diese Ergebnisse des elektrischen Prinzips selbst wiederholen und beweisen könnte, wenn er das von ihm beschriebene Experiment durchführte.

Franklin verbrachte viel Zeit damit, dieses neue Feld der Elektrizität zu studieren, und sandte von 1747 bis 1750 viele Briefe an Collinson über seine Erkenntnisse. Das Buch besteht aus einer Sammlung dieser Briefe. Das Buch kam in Broschürenform für die ersten drei Ausgaben. Die letzten beiden Ausgaben waren ein Buchband mit Hardcover. Franklins Briefe erklärten seine Experimente und die Beobachtungen, die er daraus machte. Er schickte diese an Collinson, um zu zeigen, dass die Ausrüstung – die in die Hände der Gruppe von Männern gegeben wurde, die mit der Library Company of Philadelphia verbunden waren – gut genutzt wurde.

William Watson , ein Wissenschaftler, der sich auf das Studium der Elektrizität spezialisiert hat, vermutete, dass Elektrizität möglicherweise von spitzen Leitern angezogen wird. Watson erhielt 1746 von Dr. John Mitchell einen langen Franklin-Brief über Theorien über Gewitter und spitze Leiter im Zusammenhang mit Elektrizität. Am 9. November 1749 las er einen Teil des Briefes an die anderen Mitglieder der Royal Society of London vor. Eine Woche später beendete er die Lesung. Am 4. Dezember erhielt Watson einen weiteren ähnlichen Franklin-Brief vom 29. April 1749 von Collinson und las ihn am 21. Dezember 1749 der Gesellschaft vor. In den nächsten zwei Jahren hatte Collinson der Gesellschaft weitere Briefe von Franklin über elektrische Experimente übermittelt durchgeführt von Franklin und seinem Team von Experimentatoren. Viele sprachen über die Neigung einer elektrischen Entladung, von einem geerdeten spitzen Leiter angezogen zu werden - die Grundlage seiner Erfindung des Blitzableiters zum Schutz von Holzgebäuden wie Häusern und Kirchen.

Watson übergab einige dieser Franklin-Briefe an den örtlichen Verleger Edward Cave , der sie 1750 im Gentleman's Magazine drucken ließ . Im April 1751 druckte Cave in einer Veröffentlichung weitere Briefe, die Collinson erhalten hatte, und sie enthielten von Franklin persönlich hinzugefügte Korrekturen. Diese Veröffentlichung trug den Titel Experiments and Observations on Electricity, Made in Philadelphia in America von Herrn BENJAMIN FRANKLIN und wurde in mehreren Briefen an Herrn P. Collinson aus London, FRS (London) übermittelt . Es war eine 90-seitige Broschüre mit 86 nummerierten Seiten. Die Broschüre enthielt ein nicht unterzeichnetes Vorwort von Dr. John Fothergill . Diese erste Veröffentlichung von Experiments and Observations on Electricity wurde 2015 zum teuren Preis von zwei Schilling und sechs Pence britischem Geld verkauft, was im Jahr 2015 18 Pfund entsprach.

Inhalt

Typischer Buchstabe im Buch - 27. Juli 1750.
Buchstabe V in den ersten drei englischen Ausgaben ist
Buchstabe VI in der vierten und fünften englischen Ausgabe.

Das Buch aus dem 18. Jahrhundert besteht aus einer Sammlung von Briefen und Aufsätzen von Franklin. Die meisten der 25 Briefe in der Sammlung waren an Collinson. Einige hatten persönliche Inhalte, aber die meisten handelten von seinen Experimenten mit Elektrizität und was er dabei beobachtet hatte. Diese sprachen über die Schlussfolgerungen, zu denen er nach wissenschaftlichen Experimenten mit Leydener Gläsern und Gewitterwolken kam. Er beschrieb oft die Ähnlichkeiten in der Art und Weise, wie jeder von ihnen handelte und dass die Prinzipien, denen sie folgten, identisch waren. Diese Verbindung führte Franklin schließlich zum Blitzableiter und dass der Strom schadlos von Häusern und Holzgebäuden weggeleitet werden konnte – also ein Schutzgerät.

Von diesem Buch gab es fünf englische Ausgaben. Die ersten drei Ausgaben waren keine Hardcover-Bände, sondern lediglich Broschüren mit Papiereinbänden gesammelter Briefe von Franklin. Sie wurden bei der Veröffentlichung nachlässig zusammengestellt. Jede dieser Broschürenausgaben enthielt Ergänzungen mit zusätzlichen Briefen, die später hinzugefügt und dann erneut veröffentlicht wurden. Die Erstveröffentlichung von 1751 wurde 1753 um 20 weitere Seiten ergänzt und als Supplemental Experiments and Observations, Part II bezeichnet . Es wurde von 89 bis 109 nummeriert und von E. Cave veröffentlicht. Dieser wurde 1754 erneut um weitere 44 Seiten ergänzt, die von 110 bis 154 nummeriert waren und den Titel Neue Experimente und Beobachtungen, Teil III trugen. Es wurde von R. Cave, dem Sohn von E. Cave, herausgegeben. Die 1754 erschienene zweite Auflage war ein Nachdruck der Teile I und II der Erstausgabe. Die dritte Auflage, die 1760, 1762 und 1764 veröffentlicht wurde, war ein Nachdruck aller drei Teile der Erstausgabe und nummeriert 1–154.

In dieser ersten Reihe von Briefen sprach Franklin über elektrisches Feuer , später (1749) änderte er die Terminologie in elektrische Flüssigkeit . Er schrieb am 5. Juni 1747 an Collinson, dass seine Experimente zeigten, dass das elektrische Feuer ein neues Element der Materie sei, das als Teilchen in jeder gewöhnlichen Materie existiert. Franklin stellte fest, dass ein Reibungsreibungsprozess wie das Reiben von Glas mit einem Tuch diese Partikel nicht erzeugt, sondern sie nur vorübergehend gruppiert, damit sie gesammelt und in einem Leydener Glas mit Wasser und Metall aufbewahrt werden können. Laut Franklin hatte eine Seite des Leyden-Glases eine Ansammlung von elektrischem Feuer, die er als positiv ( plus ) bezeichnete, und die andere Seite hatte einen Mangel an elektrischem Feuer, das als negativ ( minus ) bezeichnet wurde. Diese Verluste und Gewinne der Elektrifizierung waren genau gleich und entsprechen im Wesentlichen dem modernen Gesetz der Ladungserhaltung, außer dass jetzt anerkannt wird, dass negative Ladungen eigenständig existieren und nicht nur als Mangel an positiven Ladungen. Es ist ein wichtiges Prinzip in der modernen Wissenschaft, das die Mikrophysik der Elektrifizierung grobstofflicher Körper erklärt. In diesen Briefen führten Franklin technische Worte , dass wir heute für Dinge verwenden , um Strom bezogen wie plus, minus, positiv, negativ, Ladung, Entladung, Anker, Stromschlag, Elektriker, Kühler, Leiter, und Batterie.

Leidener Glas "elektrische Batterie"

Franklins erste Experimente erklärten in diesem ersten Satz von Briefen an Collinson, dass der Leyden-Krug, eine Art Kondensator , gleiche und entgegengesetzte Ladungen an den Innen- und Außenleitern hatte. Dies wurde in Abbildungen in seinem Buch gezeigt. Die bedeutende Franklin-Theorie, die Collinson in einem Brief vom 29. April 1747 vorgestellt wurde, war das Konzept des "zerlegbaren Kondensators". Heute nennen wir diese Ladungsverteilung in einem Gerät Kondensator. Er beobachtete, dass sich zwischen einem Stück nichtleitendem Material auf beiden Seiten eine Ladung aufbaute. Im Fall des Leydener Gefäßes war dies Glas (nichtleitendes Material) und auf jeder Seite befand sich ein Metallmaterial (leitendes Material). Diese gegenüberliegenden Metallschichten hatten die genau entgegengesetzten elektrischen Ladungen (positiv und negativ). Er beobachtete, dass, wenn der Draht im Inneren des Gefäßes um einen bestimmten Betrag positiv elektrisiert wurde, der äußere Leiter gleichzeitig im gleichen Verhältnis negativ elektrisiert wurde .

Franklin erklärte in diesen Briefen, dass er in einem Experiment gezeigt habe, dass sich die Ladung im Glas selbst und nicht im Wasser im Glas befand, wie von anderen theoretisiert worden war. Nachdem ein Leydener Glas aufgeladen war, goss er das Wasser daraus in ein anderes Leydener Glas, das nicht aufgeladen wurde. Es stellte sich heraus, dass die elektrische Kraft nicht im Wasser selbst kondensiert war , da das neue Leydener Glas mit diesem Wasser aus dem ersten Leydener Glas keine Ladung hatte. Dann wurde das erste Glas mit frischem Wasser aufgefüllt und es wurde festgestellt, dass dieses Glas geladen war. Die Schlussfolgerung war dann, dass das Glas selbst der Kondensator der elektrischen Kraft war. Durch weitere Experimente wurde außerdem festgestellt, dass es keine Rolle spielte, welche Form das Glas hatte oder ob ein Objekt wie eine Glasflasche geformt war. Es wurde schließlich festgestellt, dass eine Eigenschaft des Glases selbst diese "Kraft" gleicher und entgegengesetzter Ladungen war.

Franklin erklärt in diesen Briefen weiter, dass sich das Gefäß nicht elektrisch ausbalancierte, sondern ein Draht aus einem leitenden Material musste den Kontakt vom Innenleiter (Plus) zum Außenleiter (Minus) herstellen. Auf diese Weise beobachtete Franklin das Ausbalancieren und Kombinieren der beiden unterschiedlichen Elektrizitätszustände in der "Wunderflasche". In den späteren Ausgaben des Buches erklärte Franklin in seinen Briefen und zeigte in Illustrationen eine Anordnung von Leyden-Krügen, die er "elektrische Batterie" nannte, in Anlehnung an den militärischen Begriff der Zeit einer "Batterie", die eine Gruppe von zusammengebauten Kanonen war. Franklin baute eine Reihe von Parallelplatten-Kondensatoren, bestehend aus 11 Glasplatten, die auf jeder Seite mit einem Bleiblech "bewaffnet" wurden. Er hakte sie mit Drähten in Reihe zusammen und dann wurde ein Stammdraht angebracht, der dann bei beidseitiger Berührung die Batterie entladen (balancieren) konnte.

Der Band der vierten Auflage ist auf 496 Seiten angewachsen.
Hatte Hardcover und Ergänzungen zur dritten Auflage.
(Franklins bifokale Brille im Buch abgebildet)

Die 1769 erschienene vierte Auflage ist die erste Gesamtausgabe in einem Band und hatte Hardcover. Er fügte Fußnoten hinzu, um bestimmte Themen klarer zu machen. In dieser Ausgabe fügte er auch einige seiner eigenen philosophischen Aufsätze hinzu und vervollständigte den Band mit einem Index. Die vierte Auflage war ein Buchband mit festem Einband, der die Seitenzahl von 154 auf 496 erhöhte. Franklin fügte Artikel über seine Erfindung des Blitzableiters , meteorologische Beobachtungen, die menschliche Natur , die weltweite Bevölkerungszunahme, Wasserhosen , Bernsteinexperimente und Informationen über seine Erfindung des Kamins aus Pennsylvania . Diese Ausgabe enthielt Kupferplattenillustrationen seines Blitzableiterdesigns, seines neuen Kamins und seiner elektrischen Experimente. Die fünfte englische Ausgabe wurde 1774 veröffentlicht. Es gab kaum Unterschiede zwischen der vierten und der fünften Auflage. Das einzige neue Dokument, das in der fünften Auflage hinzugefügt wurde, das nicht in der vierten Auflage enthalten war, war das französische Experiment mit Blitzen aus dem Jahr 1752. Es gab eine Anzeige in der Londoner Zeitung Public Advertiser vom 9. September 1774, die die fünfte Auflage bewarb .

Die vierte englische Ausgabe, die 1769 veröffentlicht wurde, wurde von Franklin persönlich betreut, als er London von Philadelphia aus besuchte. Er nahm mehrere Korrekturen an verschiedenen Teilen der ersten drei Ausgaben vor und schrieb erläuternde Anmerkungen. Eine wichtige Korrektur, die Franklin im Forward anmerkte, war, dass die Buchstaben 1 und 2 transponiert wurden und er dies korrigiert hatte. Er fügte einen Brief hinzu, der ihm wichtig war. Es war ein Brief an Collinson vom 28. März 1747. Franklin hatte ihm für das Geschenk der deutschen "elektrischen Röhre" gedankt, mit Anweisungen, wie man sie zur Stromerzeugung verwenden konnte. Er war sehr dankbar dafür, also hat er diesen besonderen Buchstaben Nr. 1 gemacht. Damit wurde die Nummerierungsfolge der Briefe aus den ersten drei Auflagen um eins vorgezogen.

Editionen

Zweite Ausgabe 1754 von Neue Experimente von Teil I und Teil II

Es gab elf Ausgaben von Experiments and Observations on Electricity . Es gab fünf englische, drei französische und je eine deutsche, italienische und lateinische Ausgabe. Die ersten drei englischen Ausgaben waren ähnlich, aber nicht identisch und bestanden aus zwei oder drei Teilen. Jeder dieser separaten Teile wurde gedruckt und einzeln als Broschüre verkauft. Jeder hatte eine leichte Titeländerung (zB "Neu", "Ergänzung"), anscheinend um den Verkauf zusätzlicher Kopien an Leute zu fördern, die zuvor gekauft hatten.

  • Englische Ausgabe 1.1, gedruckt im April 1751 (Seiten #1 - 88) und verkauft von E. Cave at St. John's Gate .
  • Englische Ausgabe 1.2 gedruckt 1753 ( Supplemental Ex ... ) und verkauft von E. Cave at St. John's Gate.
  • Englische Ausgabe 1.3 gedruckt 1754 ( New Experiments ) und verkauft von D. Henry am St. John's Gate.
  • Englische Ausgabe 2.1 gedruckt 1754 ( New Experiments ) und verkauft von R. Cave at St. John's Gate.
  • Englische Ausgabe 2.2 gedruckt 1754 ( New Experiments ) und verkauft von D. Henry am St. John's Gate.
  • Englische Ausgabe 3.1, gedruckt 1760 (Seiten #1 - 154) und von D. Henry am St. John's Gate verkauft.
  • Englische Ausgabe 3.2, gedruckt 1762 (Seiten #1 - 154) und verkauft von R. Cave at St. John's Gate.
  • Englische Ausgabe 3.3, gedruckt 1764 (Seiten #1 - 154) und verkauft von R. Cave at St. John's Gate.
  • Englische Ausgabe 4.0, 1769 für D. Henry gedruckt und von F. Newberry in der St. Paul's Church verkauft.
  • Englische Ausgabe 5.0, 1774 für F. Newberry gedruckt und von ihm auf dem Friedhof von St. Paul verkauft.

Empfang in Frankreich

1752 Französische Ausgabe

Die 1752 veröffentlichte französische Übersetzung enthielt ein Experiment, das darauf hindeutete, dass ein langer, spitzer Eisenstab einen Blitz aus einer Gewitterwolke anziehen würde. 1750 schlug Hopkinson Franklin das Konzept vor, dass Elektrizität von Punkten angezogen wird. Franklin führte die Idee dann einen Schritt weiter und vermutete, dass eine spitze Eisenstange hoch über einem Dach einen Blitz anziehen würde, wenn der Blitz elektrisch wäre. Der Franzose Thomas-Francois d'Alibald führte das eigentliche Experiment am 10. Mai 1752 durch, wie Franklin vorgeschlagen hatte, und ein Blitz schlug in die Eisenstange ein. In London wurde es am 20. Juli 1752 auf dem Spital Square und am 12. August 1752 in Chelmsford, Essex , wiederholt . Die elektrische Anziehung eines Gewitters wurde auch von Franklin selbst in dem Drachenexperiment durchgeführt , über das er in a . sprach Brief an Collinson vom 19. Oktober 1752. Ein Mann namens GW Richman wurde 1753 bei dem Drachenexperiment durch einen Stromschlag getötet . Franklin hatte bewiesen, dass Blitze und Elektrizität ein und dasselbe waren. Er zeigte auch, dass diese "elektrische Flüssigkeit" von einem scharfkantigen Objekt hoch am Himmel angezogen wurde. Das andere Ende eines Eisenstabes könnte in den Boden gesteckt werden, um einen Weg für die sichere Leitung des Hochspannungsstroms zu schaffen. So wurde eine Möglichkeit gefunden, Blitze aus Holzgebäuden abzulenken – und zu verhindern, dass sie durch Blitzeinschläge in Flammen aufgehen. Franklins Blitzableiter-Erfindung mit der obersten Spitze des Blitzableiters wurde zum Vorbild für das im 18. Jahrhundert in Amerika verwendete Blitzschutzsystem.

König Louis XV ehrte Franklin, nachdem er einige der elektrischen Experimente gesehen hatte, die im königlichen Palast von St. Germain in der Nähe von Paris, Frankreich, durchgeführt wurden. Der Physiker Jean-Antoine Nollet (1700-1770), ein Skeptiker, der seine eigene Theorie zur Elektrizität veröffentlicht hatte, erklärte jedoch, Franklins Ideen seien falsch. Er behauptete 1753, dass Franklins Blitzableiter nicht nur gefährlich, sondern auch nutzlos sei und Blitze auf Holzgebäude locken würde, wodurch sie häufiger getroffen würden. Franklin bewies der wissenschaftlichen Gemeinschaft rechtzeitig, dass seine Erfindung des Blitzableiters nicht nur eine Schutzvorrichtung war, sondern auch als vorbeugende Methode diente, um zerstörerische Blitze von einschlagenden Gebäuden abzulenken.

Erbe

Alle Ausgaben des Buches wurden bis 1941 in Europa gedruckt, als es in den Vereinigten Staaten von I. Bernard Cohen erstmals veröffentlicht wurde . Das Buch ist Franklins einziges wissenschaftliches Werk und wird von den Historikern Gary F. Kurutz und Dennis Smith als Amerikas wichtigstes wissenschaftliches Buch des 18. Jahrhunderts anerkannt. Die Veröffentlichung seiner wissenschaftlichen Beobachtungen zur Elektrizität machte Franklin europaweit als ernsthaften Wissenschaftler bekannt. Der britische Universalgelehrte des 18. Jahrhunderts, Joseph Priestley, schreibt in seinem Buch The History and Present State of Electricity (1767), dass niemand eine eingehende Studie über Elektrizität mit wissenschaftlichen Experimenten wie diesem von Franklin geschrieben hatte, die in die meisten europäischen Sprachen übersetzt worden waren im achtzehnten Jahrhundert.

Benjamin Franklin erhielt 1753 die Copley Medal von der Royal Society in Anerkennung seiner Arbeit im Bereich Elektrizität, wie in diesem Buch beschrieben. Er wurde Fellow der Gesellschaft, nachdem sein Name zehnmal eingereicht worden war (einer davon umfasste den Präsidenten der Gesellschaft, Lord Macclesfield ). Außerdem erhielt er 1756 die Ehrendoktorwürde am College of William and Mary und wurde 1772 wegen dieses Buches in die Französische Akademie der Wissenschaften gewählt. Die Theorien, die Franklin in dem Buch entwickelte, bildeten die Grundlage für die spätere Forschung zur Elektrizität.

Siehe auch

Verweise

Anmerkungen

Zitate

Literaturverzeichnis

Externe Links

Eine Kopie der ersten Broschüre von 1751 mit Anmerkungen von Franklins Hand ist im Internet Archive verfügbar:

Es gibt auch zusammenfassende Informationen einschließlich eines Inhaltsverzeichnisses, die bei Founders Online verfügbar sind:

Jedes der Dokumente aus der ersten Ausgabe von 1751 ist auch auf Founders Online mit vielen Erläuterungen verfügbar: