Expériences et observations sur l'électricité -Experiments and Observations on Electricity

Page de titre de la publication originale de 1751

Experiments and Observations on Electricity est un livre du milieu du XVIIIe siècle composé de lettres de Benjamin Franklin . Ces lettres concernaient les découvertes de Franklin sur le comportement de l'électricité basées sur des expérimentations et des études scientifiques. Le livre est venu sousforme de brochure pour les trois premières éditions anglaises. Les deux dernières éditions étaient dans un volume de livre avec des couvertures rigides et un dos de livre . Il y eut onze éditions européennes du livre : cinq éditions anglaises, trois éditions françaises et une édition allemande, italienne et latine. La publication a été bien reçue dans le monde entier. Il était considéré comme le livre scientifique américain le plus important du XVIIIe siècle.

Le livre a vu le jour grâce aux activités de scientifiques de la Royal Society of London. Franklin a envoyé des lettres aux membres de la Société au sujet de ses expériences sur l'électricité et les observations qu'il avait faites. La plupart de ces lettres sont allées à Peter Collinson . Certains d'entre eux ont été lus lors des réunions de la société. Il y avait beaucoup d'intérêt manifesté, donc certains d'entre eux ont été envoyés à un imprimeur pour être publiés dans un magazine. L'intérêt du public pour les lettres de Franklin sur l'électricité a conduit la Société à rassembler de nombreuses lettres de Franklin à Collinson sur une période de deux ans et à les envoyer à l'imprimeur pour publication. Ce premier recueil de lettres fut publié dans une brochure de quatre-vingt-dix pages en 1751. Il fut bientôt suivi par d'autres parties qui étaient "supplémentaires" à l'édition existante et finalement une "nouvelle" publication fut vendue à partir du total de toutes les "parties" produit. Chaque édition élargie par des lettres Franklin supplémentaires ajoutées. Il est finalement devenu un volume de 496 pages en 1769. Le livre a inspiré d'autres à suivre les traces de Franklin pour faire des recherches plus approfondies sur l'électricité.

Fond

Exposition de la machine électrostatique
de Franklin au musée de l' Institut Franklin .

Franklin a été attiré pour la première fois par l'étude de l'électricité lorsqu'il a vu le showman Archibald Spencer faire des démonstrations de magie à Boston (1743) et à Philadelphie (1744). Il a acheté l'équipement de Spencer et l'a utilisé pour ses expériences d'électricité une fois ces démonstrations terminées. Il a appelé Spencer comme le Dr Spence d'Écosse. En 1746, à l'âge de quarante ans, Franklin commence à céder les affaires de son imprimerie à son associé David Hall , et se met en semi-retraite afin de pouvoir effectuer des recherches sur l'électricité ; utilisant initialement l'équipement de Spencer.

Peter Collinson - un riche marchand de tissus quaker , membre de la Royal Society et l'un des fondateurs de la Society of Antiquaries of London - a fait don (en 1746) d'une batterie de pots de Leyde , d'un tube de verre et d'un compte rendu de nouvelles expériences allemandes dans l'électricité à la Library Company of Philadelphia (fondée par Franklin). Le compte décrit comment faire de l'électricité à partir du tube de verre. Franklin a expérimenté pour la première fois l'électricité statique au milieu de 1747, la qualifiant de « ces nouvelles merveilles ». Lors de ses premières recherches électriques, Franklin a utilisé la batterie unique et le tube de verre fournis par Collinson.

Thomas Penn , fils de William Penn , fabriqua une machine électrostatique qui complétait l'équipement de Collinson. À ceux-ci, Franklin a ajouté une machine génératrice d'électricité statique de sa propre conception qui était plus efficace que celle que lui avait donnée Penn. C'était pratique parce qu'il était construit avec un manche, comme celui d'une meule ordinaire, et tourné par l'opérateur. Le simple mécanisme mécanique de la machine faisait ensuite tourner un axe sur lequel était montée une sphère de verre qui frottait sur un tampon en tissu. L'ampoule à sphère de verre a généré un « feu électrique » (une charge électrique ) qui a été transférée à travers des conducteurs vers un condensateur en pot de Leyde qui contenait la charge électrique qui a ensuite été utilisée pour l'expérimentation. Franklin a formé une équipe de base de recherche composée d' Ebenezer Kinnersley , Thomas Hopkinson et Philip Syng et a développé le premier laboratoire de recherche scientifique en Amérique. Il a répété ses expériences pour obtenir les mêmes résultats et a enregistré cette observation. Dans ce processus, il montra que n'importe qui pouvait répéter et prouver lui-même ces résultats du principe électrique s'il faisait l'expérience qu'il a détaillée.

Franklin passa beaucoup de temps à étudier ce nouveau domaine de l'électricité et, de 1747 à 1750, envoya de nombreuses lettres à Collinson sur ses découvertes. Le livre se compose d'un recueil de ces lettres. Le livre est venu sous forme de brochure pour les trois premières éditions. Les deux dernières éditions étaient un volume de livre avec des couvertures rigides. Les lettres de Franklin expliquaient ses expériences et les observations qu'il en faisait. Il les envoya à Collinson pour montrer que l'équipement – ​​mis entre les mains du groupe d'hommes associés à la Library Company of Philadelphia – était utilisé à bon escient.

William Watson , un scientifique spécialisé dans l'étude de l'électricité, a émis l'hypothèse que l'électricité était peut-être attirée par les conducteurs pointus. Watson reçut en 1746 du Dr John Mitchell une longue lettre de Franklin sur les théories sur les orages et les conducteurs pointus liés à l'électricité. Il lut une partie de la lettre aux autres membres de la Royal Society de Londres le 9 novembre 1749. Une semaine plus tard, il termina la lecture. Le 4 décembre, Watson reçut une autre lettre similaire de Franklin datée du 29 avril 1749 de Collinson et la lut à la Société le 21 décembre 1749. Au cours des deux années suivantes, Collinson avait transmis à la Société davantage de lettres de Franklin qu'il avait reçues décrivant des expériences électriques. réalisé par Franklin et son équipe d'expérimentateurs. Beaucoup ont parlé de la tendance d'une décharge électrique à être attirée par un conducteur pointu qui était mis à la terre - les bases de son invention du paratonnerre pour protéger les bâtiments en bois tels que les maisons et les églises.

Watson a remis certaines de ces lettres de Franklin à l'éditeur local Edward Cave , qui les a fait imprimer dans The Gentleman's Magazine en 1750. En avril 1751, Cave a imprimé dans une publication plus de lettres que Collinson avait reçues et elles comprenaient des corrections ajoutées personnellement par Franklin. Cette publication était intitulée Experiments and Observations on Electricity, Made in Philadelphia in America par M. BENJAMIN FRANKLIN et communiquée dans plusieurs lettres à MP Collinson de Londres, FRS (Londres). C'était une brochure de 90 pages de 86 pages numérotées. La brochure comprenait une préface non signée écrite par le Dr John Fothergill . Cette première publication d' Expériences et observations sur l'électricité s'est vendue au prix élevé de deux shillings et six pence d' argent britannique, soit l'équivalent de 18 £ en 2015.

Contenu

Lettre typique du livre - 27 juillet 1750. La
lettre V dans les trois premières éditions anglaises est la
lettre VI dans les quatrième et cinquième éditions anglaises.

Le livre du XVIIIe siècle se compose d'une collection de lettres et d'essais écrits par Franklin. La plupart des 25 lettres de la collection étaient à Collinson. Certains avaient un contenu personnel, mais la plupart concernaient ses expériences avec l'électricité et ce qu'il en avait observé. Ceux-ci parlaient des conclusions auxquelles il était parvenu après avoir fait des expérimentations scientifiques sur des jarres de Leyde et des nuages ​​d'orage. Il a maintes fois relaté les similitudes de la façon dont chacun d'eux a agi et que les principes qu'ils suivaient étaient identiques. Cette connexion a finalement conduit Franklin au paratonnerre et à ce que l'électricité puisse être détournée sans danger des maisons et des bâtiments en bois - ce qui en fait un dispositif de protection.

Il y a eu cinq éditions anglaises de ce livre. Les trois premières éditions n'étaient pas des volumes à couverture rigide, mais plutôt de simples brochures avec des couvertures en papier de lettres collectées de Franklin. Ils ont été négligemment assemblés lors de leur publication. Chacune de ces éditions de brochures avait des suppléments de lettres supplémentaires qui ont été ajoutées plus tard, puis republiées. La première publication de 1751 a été complétée en 1753 par 20 pages supplémentaires et intitulée Supplemental Experiments and Observations, Part II . Il a été numéroté de 89 à 109 et publié par E. Cave. Cela a de nouveau été complété par 44 pages supplémentaires en 1754, numérotées de 110 à 154, et intitulées Nouvelles expériences et observations, partie III. Il a été publié par R. Cave, le fils d'E. Cave. La deuxième édition publiée en 1754 était une réimpression des parties I et II de la première édition. La troisième édition publiée en 1760, 1762 et 1764 était une réimpression des trois parties de la première édition et numérotée de 1 à 154.

Dans cette première série de lettres, Franklin a parlé du feu électrique , plus tard (1749) en changeant la terminologie en fluide électrique . Il écrivit à Collinson le 5 juin 1747 que ses expériences montraient que le feu électrique était un nouvel élément de matière existant sous forme de particules dans toute matière ordinaire. Franklin a déterminé qu'un processus de frottement comme celui du verre avec un chiffon ne crée pas ces particules, mais ne les regroupe que temporairement afin qu'elles puissent être collectées et conservées dans un pot de Leyde d'eau et de métal. Selon Franklin, un côté de la jarre de Leyde avait une accumulation de feu électrique, qu'il a qualifiée de positif ( plus ), et l'autre côté avait une déficience de feu électrique, étiqueté négatif ( moins ). Ces pertes et gains d'électrification étaient exactement égaux et correspondent essentiellement à la loi moderne de conservation des charges, sauf qu'il est maintenant reconnu que les charges négatives existent en elles-mêmes, et pas seulement comme une déficience des charges positives. C'est un principe important dans la science moderne qui explique la microphysique de l'électrification des corps grossiers. Dans ces lettres, Franklin a introduit des mots techniques que nous utilisons aujourd'hui pour des éléments liés à l'électricité tels que plus, moins, positif, négatif, charge, décharge, armature, choc électrique, électricien, condensateur, conducteur et batterie.

Pot de Leyde "batterie électrique"

Les premières expériences de Franklin expliquaient dans cette première série de lettres à Collinson que la jarre de Leyde, un type de condensateur , avait des charges égales et opposées sur les conducteurs intérieur et extérieur. Cela a été montré dans les illustrations de son livre. L'importante théorie de Franklin présentée à Collinson dans une lettre datée du 29 avril 1747, était le concept du « condenseur dissectible ». Aujourd'hui, nous appelons cette répartition des charges dans un appareil, un condensateur. Il a observé qu'une charge s'était accumulée des deux côtés entre un morceau de matériau non conducteur. Dans le cas de la jarre de Leyde, il s'agissait de verre (matière non conductrice) et de chaque côté se trouvait un matériau métallique (matière conductrice). Ces couches métalliques opposées avaient les charges électriques exactement opposées (positives et négatives). Il a observé que lorsque le fil à l'intérieur de la jarre était électrisé positivement d'une certaine quantité, le conducteur extérieur devenait simultanément électrisé négativement dans la même proportion.

Franklin a expliqué dans ces lettres que dans une expérience il a montré que la charge était dans le verre lui-même et non dans l'eau dans le pot, comme cela avait été théorisé par d'autres. Après qu'un pot de Leyde ait été chargé, il en versa l'eau dans un autre pot de Leyde qui n'était pas chargé. Il s'est avéré que la force électrique n'était pas condensée dans l'eau elle-même, car le nouveau pot de Leyde n'avait aucune charge avec cette eau du premier pot de Leyde. Ensuite, le premier pot a été rempli d'eau fraîche et on a découvert qu'il y avait une charge dans ce pot. La conclusion était alors que c'était le verre lui-même qui était le condensateur de la force électrique. Il a en outre été déterminé par plus d'expérimentation que la forme du verre n'avait pas d'importance ou si un objet avait la forme d'une bouteille en verre. Il a finalement été déterminé qu'une propriété du verre lui-même était cette "force" de charges égales et opposées.

Franklin explique en outre dans ces lettres que le pot ne s'est pas équilibré électriquement, mais qu'un fil d'un matériau conducteur devait entrer en contact du conducteur intérieur (plus) au conducteur extérieur (moins). De cette façon, Franklin a observé l'équilibrage et la combinaison des deux états différents de l'électricité dans la « bouteille miraculeuse ». Dans les éditions ultérieures du livre, Franklin expliqua dans ses lettres et montra dans des illustrations un assemblage de jarres de Leyde qu'il appela "batterie électrique" après le terme militaire de l'époque d'une "batterie" étant un groupe de canons assemblés. Franklin a assemblé un certain nombre de condenseurs à plaques parallèles constitués de 11 plaques de verre et chacun était "armé" d'une feuille de métal en plomb de chaque côté. Il les a accrochés ensemble avec des fils en série, puis un fil principal a été attaché qui pouvait ensuite décharger (équilibrer) la batterie lorsqu'il était touché des deux côtés.

Le volume de la quatrième édition est passé à 496 pages.
Avait des couvertures rigides et des ajouts à la troisième édition.
(Les lunettes bifocales de Franklin montrées sur le livre)

La quatrième édition, publiée en 1769, est la première édition complète en un volume et avait des couvertures rigides. Il a ajouté des notes de bas de page pour clarifier certaines questions. Dans cette édition, il a également ajouté plusieurs de ses propres essais philosophiques et a complété le volume avec un index. La quatrième édition était un volume de livre avec des couvertures rigides qui augmenta le nombre de pages de 154 à 496. Franklin ajouta des articles sur son invention du paratonnerre , les observations météorologiques , la nature humaine , l'augmentation de la population mondiale, les trombes marines , les expériences sur l' ambre et des informations sur son Invention de cheminée de Pennsylvanie . Cette édition comportait des illustrations sur plaque de cuivre de sa conception de paratonnerre, d'une nouvelle cheminée et d'expériences électriques. La cinquième édition anglaise a été publiée en 1774. Il y avait peu de différence entre la quatrième édition et la cinquième édition. Le seul nouveau document ajouté dans la cinquième édition, qui n'était pas dans la quatrième édition, était l'expérience française avec la foudre faite en 1752. Il y avait une annonce dans le journal Public Advertiser London du 9 septembre 1774, qui faisait la promotion de la cinquième édition.

La quatrième édition anglaise, publiée en 1769, a été personnellement supervisée par Franklin lors d'une visite à Londres depuis Philadelphie. Il a apporté plusieurs corrections sur différentes parties des trois premières éditions et a écrit des notes explicatives. Une correction importante que Franklin a notée dans le Forward était que les lettres 1 et 2 avaient été transposées et qu'il avait corrigé cela. Il a ajouté une lettre qui était importante pour lui. C'était une lettre à Collinson datée du 28 mars 1747. Franklin l'avait remercié pour le cadeau du "tube électrique" allemand avec des instructions sur la façon de l'utiliser pour faire de l'électricité. Il appréciait beaucoup cela, alors il a fait cette lettre #1 en particulier. Cela a ensuite avancé la séquence de numérotation des lettres par un des trois premières éditions.

Éditions

Deuxième édition 1754 de Nouvelles expériences de la partie I et de la partie II

Il y a eu onze éditions d' Expériences et observations sur l'électricité . Il y avait cinq éditions anglaises, trois éditions françaises et une édition chacune en allemand, en italien et en latin. Les trois premières éditions anglaises étaient similaires, mais pas identiques, et se composaient de deux ou trois parties. Chacune de ces parties séparées a été imprimée et vendue individuellement sous forme de brochure. Chacun avait un léger changement de titre (c'est-à-dire "Nouveau", "Supplémentaire") apparemment pour promouvoir la vente d'exemplaires supplémentaires aux personnes qui en avaient acheté auparavant.

  • Édition anglaise 1.1 imprimée en avril 1751 (pages #1 - 88) et vendue par E. Cave à St. John's Gate .
  • Édition anglaise 1.2 imprimée en 1753 ( Supplemental Ex ... ) et vendue par E. Cave à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 1.3 imprimée en 1754 ( Nouvelles expériences ) et vendue par D. Henry à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 2.1 imprimée en 1754 ( Nouvelles expériences ) et vendue par R. Cave à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 2.2 imprimée en 1754 ( Nouvelles expériences ) et vendue par D. Henry à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 3.1 imprimée en 1760 (pages #1 - 154) et vendue par D. Henry à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 3.2 imprimée en 1762 (pages #1 - 154) et vendue par R. Cave à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 3.3 imprimée en 1764 (pages #1 - 154) et vendue par R. Cave à St. John's Gate.
  • Édition anglaise 4.0 imprimée en 1769 pour D. Henry et vendue par F. Newberry à l'église St. Paul.
  • Édition anglaise 5.0 imprimée en 1774 pour F. Newberry et vendue par lui au cimetière de St. Paul.

Réception en France

1752 édition française

La traduction française , publiée en 1752, contenait une expérience suggérant qu'une longue tige de fer pointue attirerait un éclair d'un nuage d'orage. En 1750, Hopkinson a suggéré à Franklin le concept selon lequel l'électricité est attirée par des points. Franklin a ensuite fait avancer l'idée et a supposé qu'une tige de fer pointue au-dessus d'un toit attirerait un éclair, si le boulon était électrique. Le Français Thomas-François d'Alibald a fait l'expérience réelle le 10 mai 1752, comme Franklin l'avait suggéré et la foudre a frappé la barre de fer. À Londres, il a été répété à Spital Square le 20 juillet 1752, et à nouveau à Chelmsford, Essex , le 12 août 1752. L'attraction électrique d'un orage a également été réalisée par Franklin lui-même dans l' expérience du cerf - volant dont il a parlé dans un lettre à Collinson datée du 19 octobre 1752. Un homme du nom de GW Richman a été tué en 1753 par électrocution en faisant l'expérience du cerf-volant. Franklin avait prouvé que les éclairs et l'électricité étaient une seule et même chose. Il a également montré que ce "fluide électrique" était attiré par un objet pointu très haut dans le ciel. Une tige de fer pourrait avoir l'autre extrémité enfoncée dans le sol pour créer un chemin pour la conduction sûre de l'électricité à haute tension. Ainsi, un moyen de détourner les éclairs des bâtiments en bois - et de les empêcher de s'enflammer à cause des coups de foudre - avait été découvert. L'invention du paratonnerre de Franklin, avec son paratonnerre au sommet, est devenue un modèle pour le système de protection contre la foudre utilisé en Amérique au XVIIIe siècle.

Le roi Louis XV a rendu hommage à Franklin après avoir vu certaines des expériences électriques réalisées dans le palais royal de Saint-Germain, près de Paris, en France. Cependant, le physicien Jean-Antoine Nollet (1700-1770), un sceptique qui avait publié sa propre théorie sur l'électricité, déclara que les idées de Franklin étaient fausses. Il a affirmé en 1753 que le paratonnerre de Franklin était non seulement dangereux mais inutile et attirerait les éclairs sur les bâtiments en bois, les faisant frapper plus souvent. Franklin a prouvé à temps à la communauté scientifique que son invention de paratonnerre était non seulement un dispositif de protection, mais qu'elle servait également de moyen préventif pour détourner les éclairs destructeurs des bâtiments.

Héritage

Toutes les éditions du livre ont été imprimées en Europe jusqu'en 1941, date à laquelle la première publication a été faite aux États-Unis par I. Bernard Cohen . Le livre est le seul ouvrage scientifique de Franklin et est reconnu par les historiens Gary F. Kurutz et Dennis Smith comme le livre scientifique américain le plus important du XVIIIe siècle. La publication de ses observations scientifiques sur l'électricité a rendu Franklin célèbre dans toute l'Europe en tant que scientifique sérieux. Le polymathe britannique du XVIIIe siècle Joseph Priestley écrit dans son livre The History and Present State of Electricity (1767) que personne n'avait écrit une étude approfondie de l'électricité avec l'utilisation d'expérimentations scientifiques comme celle de Franklin qui avait été traduite dans la plupart des langues européennes. au XVIIIe siècle.

Benjamin Franklin a reçu la médaille Copley de la Royal Society en 1753 en reconnaissance de son travail dans le domaine de l'électricité, tel que rapporté dans ce livre. Il est devenu membre de la Société après que son nom ait été soumis les dix fois requises (dont l'une comprenait le président de la Société, Lord Macclesfield ). Il a également reçu un diplôme honorifique au Collège de Guillaume et Marie en 1756 et élu à l' Académie française des sciences en 1772 à cause de ce livre. Les théories développées par Franklin dans le livre ont constitué la base des recherches ultérieures sur l'électricité.

Voir également

Les références

Remarques

Citations

Bibliographie

Liens externes

Une copie de la première brochure de 1751 avec des annotations de la main de Franklin est disponible sur Internet Archive :

Il existe également des informations récapitulatives, notamment une table des matières, disponible sur Founders Online :

Chacun des documents de la première édition de 1751 est également disponible sur Founders Online avec de nombreuses notes explicatives :