Grecii antice au observat că chihlimbarul atrage obiecte mici atunci când este frecat de blană. Împreună cu fulgerele, acest fenomen este una dintre cele mai vechi experiențe înregistrate de omenire în domeniul energiei electrice. În textul său din 1600, De Magnete, omul de știință englez William Gilbert a inventat noul termen latin electricus, referindu-se la această proprietate de a atrage obiecte mici după ce a fost frecat. Atât electric, cât și electricitate, sunt derivate din latinul ēlectrum, care provine din cuvântul grecesc pentru chihlimbar, ἤλεκτρον (ēlektron).
La începutul anilor 1700, Francis Hauksbee și chimistul francez Charles François du Fay au descoperit în mod independent ceea ce credeau că erau două tipuri de electricitate prin fricțiune – una generată de sticlă prin frecare, cealaltă din rășină prin frecare. Din aceasta, du Fay a susținut că electricitatea constă din două fluide electrice, vitreoase și rășinoase, care sunt separate prin frecare și care se neutralizează reciproc atunci când sunt combinate. Omul de știință american Ebenezer Kinnersley mai târziu a ajuns, de asemenea, independent la aceeași concluzie. Un deceniu mai târziu, Benjamin Franklin a propus ca electricitatea să nu fie din diferite tipuri de lichid electric, ci dintr-un singur lichid electric care prezintă un exces (+) sau un deficit (-). El le-a dat numele modern de sarcini pozitive și negative respectiv. Franklin s-a gândit la transportul de sarcine ca fiind pozitiv, dar nu a identificat în mod corect care situație este un surplus al transportului de sarcini și care este un deficit.
Între anii 1838 și 1851, filosoful natural britanic Richard Laming a dezvoltat ideea că un atom este compus dintr-un nucleu de materie înconjurat de particule subatomice care au încărcături electrice unitare. Începând cu anul 1846, fizicianul german William Weber a susținut că electricitatea este compusă din fluide încărcate pozitiv și negativ, iar interacțiunea lor este guvernată de legea inverselor pătratice. După studierea fenomenului de electroliză din 1874, fizicianul irlandez George Johnstone Stoney a sugerat existența unei „cantități singulare definite de energie electrică”, sarcina unui ion monovalent. A fost capabil să estimeze valoarea acestei încărcări elementare e prin legile lui Faraday de electroliză. Totuși, Stoney credea că aceste sarcini sunt atașate permanent atomilor și nu puteau fi îndepărtate. În 1881, fizicianul german, Hermann von Helmholtz, a susținut că atât sarcinile pozitive cât și cele negative sunt divizate în părți elementare, fiecare dintre ele „se comportă ca atomi de energie electrică”.
Stoney inițial a inventat termenul electrolion în 1881. Zece ani mai târziu, el a trecut la electron pentru a descrie aceste sarcini elementare, scriind în 1894: „… s-a făcut o estimare a valorii reale a celei mai remarcabile unități fundamentale de energie electrică, pentru care de atunci m-am aventurat să sugerez numele de electron „. O propunere de schimbare la electrion din 1906 a eșuat, deoarece Hendrik Lorentz a preferat să păstreze electronul. Cuvântul electron este o combinație a cuvintelor electric și ion. Sufixul -on care este folosit acum pentru a desemna alte particule subatomice, cum ar fi un proton sau un neutron, este la rândul său derivat din electron.
Descoperirea
Fizicianul german Johann Wilhelm Hittorf a studiat conductivitatea electrică în gazele rare: în 1869, el a descoperit o strălucire emisă de catod care a crescut în intensitate cu scăderea presiunii gazului. În 1876, fizicianul german Eugen Goldstein a arătat că razele de la această strălucire lasă o urmă și a numit razele ca fiind raze catodice. În anii 1870, chimistul și fizicianul englez Sir William Crookes a dezvoltat primul tub cu catod cu raze pentru în vid. Apoi a arătat că razele luminescente care apar în interiorul tubului transportă energia și se mută de la catod la anod. Mai mult, prin aplicarea unui câmp magnetic, el a reușit să deflecte razele, demonstrând astfel că fasciculul s-a comportat ca și cum ar fi încărcat negativ. În 1879, el a propus ca aceste proprietăți să poată fi explicate prin ceea ce el numea „materie radiantă”. El a sugerat că aceasta este o a patra stare de materie, constând din molecule încărcate negativ care au fost proiectate cu viteză ridicată de la catod.
Fizicianul britanic născut în Germania, Arthur Schuster, a extins experimentele lui Crookes plasând plăci metalice paralele cu razele catodice și aplicând un potențial electric între plăci. Câmpul a deviat razele spre placa încărcată pozitiv, furnizând dovezi suplimentare că razele sunt încărcate negativ. Prin măsurarea cantității de deflexie pentru un anumit nivel de curent, în 1890 Schuster a putut să estimeze raportul sarcină-masă a componentelor razei. Dar aceasta a produs o valoare care a fost mai mult de o mie de ori mai mare decât era de așteptat, astfel încât calculele sale erau la fel de puțin creditate.
În 1892, Hendrik Lorentz a sugerat că masa acestor particule (electroni) ar putea fi o consecință a sarcinii lor electrice.
În 1896, fizicianul britanic J. J. Thomson, împreună cu colegii săi John S. Townsend și H.A. Wilson, au efectuat experimente care indicau faptul că razele catodice erau într-adevăr particule unitare, mai degrabă decât unde, atomi sau molecule, așa cum se credea mai înainte. Thomson a făcut estimări bune atât a sarcinii cât și a masei, constatând că particulele cu raze catodice, pe care le-a numit „corpuscul”, au probabil o miime din masa ionului cel mai puțin masiv cunoscut: hidrogen. El a arătat că raportul sarcină-masă, e/m, este independent de materialul catodic. El a mai arătat că particulele încărcate negativ produse de materiale radioactive, prin materiale încălzite și prin materiale iluminate, erau universale. Denumirea electron a fost din nou propusă pentru aceste particule de către fizicianul irlandez George Johnstone Stoney, iar numele a câștigat de atunci o acceptare universală.
În timpul studierii mineralelor fluorescente naturale în 1896, fizicianul francez Henri Becquerel a descoperit că au emis radiații fără expunere la o sursă externă de energie. Aceste materiale radioactive au devenit obiectul unui mare interes de către oamenii de știință, inclusiv fizicianul din Noua Zeelandă Ernest Rutherford, care a descoperit că au emis particule. El a desemnat aceste particule alfa și beta, pe baza capacității lor de a penetra materia. În 1900, Becquerel a arătat că razele beta emise de radiații ar putea fi deflectate de un câmp electric și că raportul lor masă-sarcină este același ca și în cazul razelor catodice. Această dovadă a întărit opinia că electronii există sub formă de componente ale atomilor.
Sarcina electronilor a fost măsurată mai atent de fizicienii americani Robert Millikan și Harvey Fletcher în experimentul lor cu picătura de petrol din 1909, rezultatele fiind publicate în 1911. Acest experiment a folosit un câmp electric pentru a preveni căderea unei picături de petrol încărcate ca rezultat al gravitației. Acest dispozitiv ar putea măsura sarcina electrică de la 1-150 ioni, cu o marjă de eroare mai mică de 0,3%. Experimente comparabile au fost făcute mai devreme de echipa lui Thomson, folosind nori de picături de apă încărcate generate de electroliză, iar în 1911 de către Abram Ioffe, care a obținut în mod independent același rezultat ca Millikan folosind microparticule încărcate de metale, publicând rezultatele în 1913. Cu toate acestea, picăturile de ulei au fost mai stabile decât picăturile de apă din cauza ratei mai scăzute de evaporare și, prin urmare, mai potrivite pentru experimentarea precisă pe perioade mai lungi de timp.
La începutul secolului al XX-lea s-a constatat că, în anumite condiții, o particulă încărcată care se mișcă rapid a provocat o condensare a vaporilor de apă suprasaturați de-a lungul căii sale. În 1911, Charles Wilson a folosit acest principiu pentru a-și construi camera cu ceață, pentru a putea fotografia urmele particulelor încărcate, cum ar fi electronii care se mișcă rapid.
Acest text este disponibil sub licența Creative Commons cu atribuire și distribuire în condiții identice (CC BY-SA 3.0).
(Include text tradus din din Wikipedia)
Lasă un răspuns