電的流體理論

電的流體理論假定，電磁學裡的各種現象可以用電流體來表述。在十八世紀，雙流體理論與單流體理論是兩種著名的流體理論。

雙流體理論

查爾斯·篤費（英語：Charles Du Fay）做實驗於1733年發現，假若被絲綢摩擦後的玻璃對於帶電的金葉片呈現出排斥的現象，則被羊毛摩擦後的琥珀會對這帶電的金葉片呈現出吸引的現象。他從這結果與很多類似的實驗結果推斷，大自然有兩種不同的「電」。進一步實驗揭露，帶電玻璃會排斥帶電玻璃，任何從帶電玻璃獲得電的物體也會排斥帶電玻璃，帶電琥珀會吸引帶電玻璃，任何從帶電琥珀獲得電的物體也會吸引帶電玻璃。篤費稱由絲綢摩擦玻璃生成的電為玻璃電（英語：vitreous electricity），而由由羊毛摩擦琥珀生成的電為樹脂電（英語：resinous electricity）^[1]^:484-5通過摩擦的動作可以將這兩種電分離，通過合併的動作可以相互中和對方。這「雙流體理論」對於電現象首次給出解釋^[2]^:20。稍後，美國科學家埃柏奈澤·肯納斯理（英語：Ebenezer Kinnersley）也獨立獲得相同的結論^[3]^:118。

單流體理論

班傑明·富蘭克林

1747年，美國學者班傑明·富蘭克林做電實驗發現，當摩擦玻璃時，玻璃會獲得一些電，而摩擦者則會失去一些電，在摩擦的過程中，並不會生成任何電，只會從摩擦者轉移一些電到玻璃，整個孤立系統的總電量不會改變。為了解釋類似這般的電現象，他想出一種「單流體理論」，其表明，電現象是源自於一種既看不見又無重量的流體所產生的作用，這種電流體瀰漫於物體裡，假若某物體因為擁有其自然數量的電流體而沒有顯示出電現象，則稱此物體為「電中性」。假若某物體擁有多過自然數量的電流體，則稱此物體「帶正電」，少於自然數量的電流體，則稱此物體「帶負電」。假設兩個分別帶正電與帶負電的物體相互接觸到對方，則帶正電物體的電流體就會流往帶負電物體。電流體的這種重新分布規定了流動方向，其與後來觀測到的電子流動方向正好相反。在富蘭克林的「單流體理論」裡的電流體就是在篤費的雙流體理論裡的玻璃電，而琥珀電則是玻璃電的欠缺。富蘭克林認為，電流體是由極奇奧妙的粒子所組成，這些粒子彼此之間相互排斥，但會被其它物質強烈吸引，因此，物質能像海綿一般地吸引與儲存電流體。當「雙流體理論」裡的玻璃電與琥珀電這兩種準物質相遇時，怎樣相互湮滅對方是一個棘手問題，富蘭克林的「單流體理論」不需要處理這問題，也能夠說明為什麼兩個帶正電物體會相互排斥，但不能對於為什麼兩個帶負電物體會相互排斥給出解釋。同時期，英國學者威廉·沃森也獨立給出類似的單流體理論^[4]^:43-47^[5]^:1112

參考文獻

^ Benjamin, Park, A history of electricity (The intellectual rise in electricity) from antiquity to the days of Benjamin Franklin, New York: J. Wiley, 1898, ISBN 978-1313106054
^ Keithley, J.F. The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s. IEEE Press. 1999. ISBN 0-7803-1193-0.
^ Florian Cajori. A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories. Macmillan. 1917.
^ Whittaker, E. T., A history of the theories of aether and electricity. Vol 1, Nelson, London, 1951
^ Ford, Guy (編), Compton’s Pictured Encyclopedia, Vol 3, F. E. Compton, 1922

[Benjamin-1] Benjamin, Park, A history of electricity (The intellectual rise in electricity) from antiquity to the days of Benjamin Franklin, New York: J. Wiley, 1898, ISBN 978-1313106054

[Keithley-2] Keithley, J.F. The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s. IEEE Press. 1999. ISBN 0-7803-1193-0.

[Cajori1917-3] Florian Cajori. A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories. Macmillan. 1917.

[Whittaker-4] Whittaker, E. T., A history of the theories of aether and electricity. Vol 1, Nelson, London, 1951

[5] Ford, Guy (編), Compton’s Pictured Encyclopedia, Vol 3, F. E. Compton, 1922

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