Закон, который был никому не нужен: Ом, Кельвин и трансатлантический кабель | Электричество, эп. 6

Залив Валентия, август 1858 года. Первый трансатлантический телеграфный кабель работает: сообщение от королевы Виктории пересекает океан за шестнадцать часов. Три недели спустя он выходит из строя, частично из-за двух тысяч вольт, поданных в него хирургом, который не верил в закон, открытый тридцать лет назад в школьной лаборатории в Кёльне учителем, чья награда за открытие этого закона заключалась в потере работы. В этом эпизоде ​​рассказывается о Георге Симоне Оме: от его восьми медных проводов и термопары 1826 года до книги 1827 года, которую немецкие философы назвали «паутиной фантазий»; через шесть лет бедности и его недавнюю медаль; до Кирхгофа, который превратил свой закон в правила каждой цепи; и до Уильяма Томсона, который использовал его, чтобы объяснить, почему сигнал распространяется подобно теплу по кабелю длиной в три тысячи километров, и чтобы построить кабель 1866 года, который, наконец, выдержал испытание. Это 6-й эпизод «Как человечество открыло электричество», серии «Principia» по истории физики. Физические принципы не просто изложены, а показаны: собственные данные Ома 1826 года подгоняются к его формуле на экране, моделируется дрейфующий вольтов столб, который сорвал его первую попытку, решается задача о тепловом потоке Фурье одновременно с падением напряжения в проводе, решается задача о двухконтурной цепи с использованием правил Кирхгофа, а телеграфный импульс численно распространяется по атлантическим кабелям 1858 и 1866 годов, чтобы показать, почему «большее напряжение» было наихудшей из возможных идей. РАЗДЕЛЫ 00:00 Залив Валентия, август 1858 г. 01:37 Кёльн, 1825 г.: вопрос школьного учителя 04:06 Восемь проводов: X = a / (b + x) 05:57 Берлин, 1826 г.: теория, заимствованная из теории теплопроводности 07:26 Падение: паутина голых фантазий 09:15 Закон возвращается: Пуйе, Уитстон, Кирхгоф 10:33 Кабель: Фарадей, Томсон и закон квадратов 13:53 1866 год: «Великий Восточный» 15:01 Париж, 1881 г.: ампер, вольт и ом ИСТОЧНИКИ • Г. С. Ом, «Дневник Швейггера», том 46 (1826 г.); Die galvanische Kette, mathematisch Bearbeitet (Берлин, 1827 г.); Английский перевод в «Научных мемуарах Тейлора II» (1841 г.) • Ж. Фурье, «Аналитическая теория счастья» (1822 г.) • Г. Ф. Поль, обзор в Jahrbücher für wissenschaftliche Kritik (1828). • Г. Кирхгоф, Annalen der Physik 64 (1845) • Дж. К. Максвелл (ред.), Электрические исследования достопочтенного Генри Кавендиша (1879 г.) • Томсон У., «К теории электрического телеграфа», Тр. Королевское общество 7 (1855 г.); Телефонная станция Томсона-Уайтхауса, Атеней (1856) • Отчет Объединенного комитета по строительству подводных телеграфных кабелей (1861) • Б. Дж. Хант, «Лорд Кейбл», Europhysics News 35 (2004); К. Смит и М. Н. Уайз, «Энергия и империя» (1989) • «История закона Ома», Popular Science Monthly 83 (1913) • Исторические изображения: см. авторство ЗАМЕЧАНИЕ О ЧИСЛАХ Первая серия измерений Ома 1826 года (провода длиной 2, 4, 6, 10, 18, 34, 66 и 130 дюймов; показания 326¾, 300¾, 277¾, 238¼, 190¾, 134½, 83¼, 48½) аппроксимируется на экране методом наименьших квадратов к X = a/(b + x), что дает a ≈ 7270 и b ≈ 20,3 дюйма; собственные значения Ома составляли 7285 и 20,25. Параметры кабеля оцениваются на основе опубликованных данных о весе на морскую милю (1858: 107 фунтов меди и 261 фунт гуттаперчи; 1866: 300 и 400 фунтов), что дает приблизительно 7,6 и 2,7 Ом на километр и характеристическую задержку R·C·L² около 12 и 5 секунд на протяжении 3700 км. Значения поля в гуттаперче (0,4 кВ/мм при 600 В, 1,3 кВ/мм при 2000 В для звукоизоляции, порядка 13 кВ/мм в тонком месте) являются ориентировочными; диэлектрическая прочность гуттаперчи XIX века сильно варьировалась. Оптический рычаг зеркального гальванометра удваивает любое вращение зеркала и умножает его на расстояние до шкалы. АВТОРСКИЕ ПРАВА Исторические сцены представляют собой кинематографические реконструкции; архивные изображения: Георг Симон Ом, литография и портрет (общественное достояние); Генри Кавендиш, акватинта по рисунку У. Александра (коллекция Wellcome, CC BY 4.0); Клод Пуйе (Смитсоновский институт, без известных ограничений); сэр Чарльз Уитстон (коллекция Wellcome, CC BY 4.0); Густав Кирхгоф (Рейксмузеум, CC0); Сайрус У. Филд, приписываемый Мэтью Брэди, ок. 1860 г. (Национальная портретная галерея, CC0); фрагмент атлантического кабеля в процессии 1 сентября 1858 г. (общественное достояние); «Атлантический телеграфный кабель», Harper's Weekly, 1865 г., и станция Валентия, Harper's Weekly, 1866 г. (общественное достояние); Роберт Дадли, две картины «Грейт Истерн» (Королевские музеи Гринвича, общественное достояние); Лорд Кельвин, фотография Т. и Р. Аннан и сыновей (общественное достояние). Музыка: "Long Note Two" Кевина Маклеода (incompetech.com), лицензировано по Creative Commons: By Attribution 4.0 – creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Principia – истории физики и космоса. #физика #история #электричество #Ом #ЗаконОм #AtlanticCable