Wheatstone, Charles

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 1. maj 2021; checks kræver 17 redigeringer .
Charles Wheatstone
Sir Charles Wheatstone

Portræt (1868)
Fødselsdato 6. februar 1802( 06-02-1802 )
Fødselssted Gloucester
Dødsdato 19. oktober 1875 (73 år)( 19-10-1875 )
Et dødssted Paris
Land  Storbritanien
Videnskabelig sfære fysik
Arbejdsplads
Kendt som forfatter til mange opfindelser
Priser og præmier Royal Medal (1840, 1843)
Baker Lecture (1843, 1852)
Albert Medal (Royal Society of Arts) (1867)
Copley Medal (1868)
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Sir Charles Wheatstone ( Eng.  Sir Charles Wheatstone ; 6. februar 1802 , Gloucester , Storbritannien , - 19. oktober 1875 , Paris , Frankrig ) - engelsk fysiker , forfatter til mange opfindelser.

Medlem af Royal Society of London (1836) [1] , udenlandsk medlem af Paris Academy of Sciences (1873; korrespondent siden 1842) [2] .

Biografi

Charles Wheatstone blev født af skomageren William Wheatstone og Beata Wheatstone. 17. marts samme år blev han døbt i kirken St. Mary de Lode (St. Mary de Lode) [3] .

I 1806 flyttede familien til London, hvor William Wheatstone begyndte at sælge noder og musikinstrumenter. Han gav også musikundervisning, og blandt hans elever var prinsesse Charlotte Augusta af Wales (1796-1817), som kunne være blevet dronning af England, hvis hun ikke var død under barsel.

Allerede som 4-årig gik Whiston i skole i Gloucester og vidste, hvordan man læste nogle linjer fra Bibelen. Da han ankom til London, gik han i skole i Kennington (Kennington), som var ansvarlig for Mrs. Castlemaine (Castlemaine) [4] . I sine studier opnåede han stor succes, men i sagens natur var han nervøs og frygtsom og var derfor ikke omgængelig. Engang begyndte han endda at skændes med lærerne og hævdede, at de underviser dårligt, og løb endda væk fra skolen, men blev fanget i en nærliggende gade.

I 1813 flyttede han til Vere Street School, som fungerede under Lancaster-systemet, hvorved de ældre elever underviste de yngre. I en af ​​skolens rapporter blev hans flid bedømt som "gennemsnitlig", men selv der var der præstationer. Charles vandt en guldmedalje for sin fortræffelighed i at lære fransk og var planlagt til at holde en tale ved præsentationen. Men han nægtede at gøre dette, trods al overtalelse og trusler, og mistede derfor sin medalje [5] . Ud over fransk studerede han latin og græsk og udmærkede sig i matematik og fysik.

I 1816 blev den unge Charles sendt på arbejde hos sin onkel, men han var vred over, at den unge altid låste sig inde på loftet, hvor han læste bøger og slet ikke tænkte på forretninger. Min far måtte tage ham tilbage. I en alder af 15 læste Charles fransk poesi og komponerede musik. Men han var så usikker på sine evner, at han gav de melodier, han komponerede, til en professionel musiker, som solgte dem til Charles' onkel, og de blev trykt under et falsk navn [6] .

Charles brugte alle sine lommepenge på bøger, blandt hvilke Chladnis skrifter om lydens natur. Charles kunne bruge sine hobbyer i erhvervslivet. Han tegnede dukkefigurer , der forestillede musikere og installerede dem i vinduet i sin fars butik, og ekspedienten kunne sætte dem i gang og repræsentere hele koncerten. De blev en lokal attraktion i Gloucester, og Charles Wheatstones stunts var et hit i området i lang tid fremover.

Charles Wheatstone konstruerede akukryptofonen (græsk for "at høre en skjult lyd") eller Enchanted Lyre, et instrument, der var begejstret for i London-aviserne i 1821. Lyren var ophængt over loftet med en kobbertråd, som var forbundet med lydpanelerne på klaveret, harpen eller andre strengeinstrumenter spillet af musikerne [3] .

Næste nummer var "Diafonikon", som transmitterede lyd fra det næste rum. Disse og andre instrumenter var meget populære, og adgangen til Wheatstone-koncerter kostede fem shilling, og der var ingen ende på dem, der ville.

Da Charles Wheatstone fyldte 21, døde hans onkel, og Charles måtte overtage familievirksomheden. Gentagne gange måtte han flytte og åbne butikker i forskellige dele af London, men et møde havde en betydelig indvirkning på Charles.

Introduktion til videnskab

I 1822-1823 rejste den danske videnskabsmand Hans Christian Ørsted rundt i Europa. Han stiftede bekendtskab med videnskabens og teknologiens resultater fra forskellige lande, men han holdt selv offentlige foredrag og udførte eksperimenter. I Paris demonstrerede han eksperimenter med Chladni-figurerne for offentligheden , og i maj 1823 ankom han til London. Der kom han til en Wheatstone-koncert og så Enchanted Lyre og andre attraktioner, hvorefter han straks besluttede at stifte bekendtskab med en opfindsom ung mand. Det vides ikke præcist, hvordan de mødtes, men i juni 1823 var de allerede i korrespondance.

Hans Ørsted fortalte i sine breve om sine eksperimenter med lydtransmission og overtalte Charles til at skrive sit første videnskabelige arbejde. Han tog dette arbejde med sig til Paris, og den 30. juni stiftede franske akademikere bekendtskab med Charles Wheatstones videnskabelige forskning. I august 1823 læste læsere af Annals of Philosophy Wheatstones artikel "Nye eksperimenter med lyd". Derefter skrev Charles ikke videnskabelige artikler i lang tid, hvilket Ørsted beklagede meget og delte sin fortrydelse med astronomen Sir John Herschel i sommeren 1825. Han formåede at påvirke Charles, og siden da har Wheatstone konstant delt sit videnskabelige arbejde med medlemmer af Royal Institution . Der blev han direktør for laboratoriet og deltog konstant i instituttets møder, og Charles arbejdede også tæt sammen med Michael Faraday . Wheatstone blev først medlem af Royal Institution i 1846, selvom han konstant var involveret i videnskabelig forskning og seminarer.

Den 15. februar 1828 holdt Michael Faraday et foredrag om "Resonans" for publikum på Det Kongelige Institut. Det blev bemærket i pressen fra instituttet, at Faraday bemærkede det faktum, at æren for opdagelser i dette område tilhører Wheatstone. Den 9. maj 1828 holdt Faraday et foredrag om "Om lydens og musikkens natur", og igen bemærkede instituttets rapporter, at materialet var leveret af Wheatstone og præsenteret for offentligheden af ​​Faraday [7] .

Efter at skaberen af ​​musikinstrumenter blev videnskabsmand, opgav han ikke sine studier, men de fik en velordnet og videnskabelig karakter. I 1827 skabte han kalejdofonen , som ifølge opfinderen var et morsomt "filosofisk legetøj". Navnet blev taget fra Sir David Brewsters kalejdoskop , skabt i 1817. Denne enhed producerede også visuelle figurer, men på en anden måde.

Flere pæle blev installeret på en fast platform. Reflekterende overflader var placeret på toppen af ​​pælene. Pæl nr. 1 var omkring 30 cm høj, 2-3 mm tyk i diameter, og da den vibrerede, frembragte den Lissajous-figurer, som kunne observeres, når lyset blev reflekteret fra toppen af ​​stangen. Stang #2 havde en hængslet platform, der kunne holde en genstand monteret på den. Det var værd at ramme pol nummer 4, da dens sider begyndte at svinge i forskellige retninger, og dens top beskrev en tredimensionel figur. Charles Wheatstone designet dette instrument til at visualisere vibrationerne af strenge. Således nærmede han sig ideen om forholdet mellem mekaniske og lydvibrationer.

Charles Wheatstone skabte et instrument til forstærkning af lyd, som han kaldte en mikrofon, selvom det i dag ville være mere sandsynligt at blive kaldt prototypen på et stetoskop. Det var to metalplader, der dækkede ørerne, hvorfra der strakte sig ca. 40 cm lange ledninger, forbundet med hinanden. Charles nedsænkede ledningerne i en beholder med kogende væske og kunne bedre høre, hvad der skete inde i beholderen. Den samme effekt blev observeret, hvis enden af ​​tråden blev påført beholderen.

I 1831 udgav Charles Wheatstone sin videnskabelige artikel On the Transmission of the Sounds of Music af solide dirigenter. I denne artikel reflekterede han, at hvis menneskeheden kunne finde den rigtige dirigent, ville den være i stand til at transmittere ikke kun musik fra en sal til en anden, men parlamentariske høringer kunne udsendes i hele England og endda rundt om i verden.

Videnskabelige undersøgelser af lyd blev ledsaget af kreative søgninger, som et resultat af hvilke en symfoni dukkede op - et musikinstrument, en mundharmonika designet af Charles Wheatstone. Kun to hundrede af disse instrumenter blev solgt.

I 1829 tog han patent på musikinstrumentet concertina . I løbet af det 19. århundrede blev mere end 20 tusinde af dem solgt, og virtuose musikere forelskede sig i koncerten. En kendt elsker af koncerten var den britiske premierminister Arthur Balfour , som spillede den smukt i sin fritid fra politik.

Charles Wheatstones far tog ofte elever, men hans søn underviste ikke, selvom han lavede manualer om musikteori, hvoraf den mest berømte er Wheatstone Harmonic Chart.

Wheatstone bølgemaskine

Ideer til en visuel demonstration af bølgesvingninger dukkede op i Wheatstones breve til Herschel allerede i 1825, men implementeringen af ​​projektet tog noget tid. Den første information om "Wheatstone-bølgemaskinen" dukkede op i 1848 fra besøgende på hans laboratorium. Bølgemaskinen var en kasse med slidser på toppen og siderne, hvori der var bevægelige stænger. Så snart emner af forskellig form blev ført gennem kassen, begyndte stængerne at bevæge sig, og takket være dette kunne foredragsholderen demonstrere bølgesvingninger, polarisering og bølgeinterferens. Dette apparat var et eftertragtet visuelt hjælpemiddel for alle fysiklærere, og i London blev det i 1870'erne solgt for 25 pund, og i Paris kunne det købes for 1000 francs, og der var ingen ende på dem, der ville.

Stereoskop

Fra 1830 begyndte Charles Wheatstones noter om synets fysiologi at blive vist i tidsskriftet Royal Institution, hvori han introducerede den britiske læser til videnskabens europæiske resultater på dette område. Hans første note var fokuseret på resultaterne af Jan Evangelista Purkynes arbejde . I 1838 præsenterede han stereoskopet , som med rette kan kaldes forløberen for 3D-briller og virtual reality, for akademikerne ved Det Kongelige Videnskabsakademi. Charles udarbejdede en detaljeret rapport, hvori han argumenterede for, at forskellige billeder, der faldt på nethinden af ​​forskellige øjne, danner et enkelt billede. Hans enhed var baseret på at se halvdele af et stereopar gennem spejle placeret foran observatørens øjne i en vinkel på 45°. Spejlene dannede en ret vinkel med hinanden og omdirigerede lyset fra to tegninger, som var fastgjort på modsatte sidevægge af stereoskopet. Ligesom Elliot-stereoskopet gik enheden forud for opfindelsen af ​​fotografi og tjente som en attraktion, der demonstrerede evnen af ​​kikkertsyn til at opfatte mængden af ​​billeder tegnet på en passende måde.

Måling af hastigheden af ​​elektricitet

Charles Wheatstone var interesseret i hastigheden af ​​elektricitet og lys, og han udførte forskellige eksperimenter for at måle dem. For at måle hastigheden af ​​en elektrisk gnist byggede han en enhed med en bevægelig holder, der lavede 50 omdrejninger i sekundet. Kuglen f var nær generatoren af ​​elektricitet, og en gnist løb mellem den og lederen. Så gik strømmen fra kugle g til kugle h, og der løb en gnist mellem disse kugler. Wheatstone foreslog, at hvis gnisten afveg fra en lige vej under rotation, ville dette betyde, at gnistens hastighed var mindre end rotationshastigheden af ​​den bevægelige del. Men under forsøgene blev der ikke bemærket nogen afvigelse. Ud fra dette konkluderede Wheatstone, at hastigheden af ​​en elektrisk gnist er meget hurtigere end 1/1000 af et sekund.

For at måle hastigheden af ​​en elektrisk strøm designede Charles et apparat, hvori der skulle opstå tre gnister i lederen, som observatøren kunne se i et spejl rotere med en hastighed på 800 omdrejninger i sekundet (efter modifikationer og synkronisering, hastighed faldet til 600 omdrejninger). Ved at observere hullerne i udseendet af elektriske gnister i forskellige dele af kredsløbet, kom Charles til den konklusion, at hastigheden af ​​den elektriske strøm var 288.000 miles / s (ca. 461.000 km / s). [otte]

Pointer telegraf

William Cook forsøgte at skabe en elektrisk telegraf, men han havde brug for hjælp fra det videnskabelige samfund. Han henvendte sig til Faraday for at få råd, men efter at have korresponderet med ham og andre eksperter, blev William rådet til at kontakte Charles Wheatstone. I breve til husstandsmedlemmer skrev Cook, at han blev henvist til "en professor i kemi fra University of London." Han lavede en fejl med faget og med universitetet, men han var heldig med sin ledsager.

I marts 1837 nåede Cooke og Wheatstone til enighed om at arbejde sammen inden for telegrafi. Først tilbød Cook Wheatstone 1/6 af den fremtidige indkomst, men han ville have halvdelen. Så kom de med en anden mulighed: Cook modtog 10% af alle joint venture-indtægter som betaling for ledelsen af ​​virksomheden, og den resterende indkomst blev delt i halvdelen, og Cook udarbejdede uafhængigt kontraktvilkårene for lægning af telegraflinjer.

I maj 1837 ansøgte de om opfindelsen af ​​femhåndstelegrafen . Designet var et apparat, hvis pile kunne drejes i to retninger og dermed pege på et bestemt symbol. 6 ledninger var nødvendige for at sende og modtage data.

Registreringen af ​​ansøgningen varede ret lang tid og blev først afsluttet den 12. juni 1837. Indtil 1852 blev patenter ikke officielt offentliggjort i Storbritannien; desuden var der forskellige procedurer i England, Skotland, Wales og Irland. Der var masser af mennesker, der ville formalisere alle rettighederne til den elektriske telegraf. Allerede i foråret 1837 forsøgte Edward Davy, som havde hørt meget om Wheatstones eksperimenter, at gøre dette. I Davys telegraf krævedes en separat ledning for at sende hvert bogstav, men dette faktum generede ham ikke. I Skotland blev Wheatstone og Cookes telegraf modsat af William Alexander, men patentet blev indgivet den 12. december 1837, og i Irland blev det indgivet den 23. april 1838.

I juni 1838 kom Samuel Morse til England for at patentere sin telegraf der. Men han offentliggjorde tegninger af sit apparat i British Mechanics' Magazine, og under britisk lov var det dengang forbudt at udstede patent på et kendt design. Blandt andet modsatte både Wheatstone og Davy hans påstande. Selvom deres interesser modsagde hinanden, handlede de sammen mod amerikaneren. Sandt nok, i 1840 vendte Wheatstone og Cook sig til Morse med et forslag om at promovere deres produkt i Amerika og lovede ham en andel i joint venturet. Selvom han var smigret over tilbuddet, var han ikke enig og promoverede derefter telegrafen af ​​hans eget design.

I juli 1839 blev en fempunktstelegraf installeret på jernbanen mellem Paddington og West Drayton. Kontrakten for installationen blev tildelt Wheatstone og Cooke af vejens chefingeniør, Isambard Brunel .

På trods af alle sine fordele havde denne enhed sine ulemper. Jernbaneadministrationen mente, at der skulle bruges for mange ledninger for at få denne enhed til at fungere. Derfor blev fem-switch-telegrafen erstattet af to-switch, derefter en-switch.

I Storbritannien blev telegrafen meget populær, efter at den blev brugt til at fange en morder, der forgiftede sin elskerinde. Efter at John Tawell slap af med sin elskerinde, tog han en togbillet til London. Så snart politiet fandt liget, sendte de straks et telegram fra Slough til Paddington Station . Ved ankomsten til London blev han arresteret, og detektivhistorien, der involverede telegrafen, tordnede i hele London [9] .

Alfabetisk indeks

Vejledende telegrafer blev lavet af Cook allerede i 1836, men han havde brug for Wheatstones hjælp til at sende beskeder over lange afstande og synkronisere enhederne. I januar 1840 udviklede Cooke og Wheatstone en telegraf, som de kaldte den alfabetiske indekstelegraf (ABC pointer) [10] .

Dens design blev forfinet mange gange, men det førte også til splid blandt ledsagerne. Samme år greb Cooke og Wheatstone til voldgift og kontraktgenforhandling. Tvistbilæggelsen fortsatte indtil april 1841, hvorefter gårsdagens partnere ophørte med hinanden. De havde fælles interesser i telegrafbranchen, men ville hver især gå for sig selv.

Mr. Cook holdt op med at lave telegrafi. Han erhvervede snart adskillige patenter på stenbrudsanordninger og købte adskillige stenbrud i Wales. Men i denne forretning mistede han selv, hvad han tjente på telegrafen. I 1854 udgav Cook et diatribe-essay med titlen "The Electric Telegraph. Blev den opfundet af professor Wheatstone?" [11] .

I 1858 forbedrede Charles Wheatstone designet af den alfabetiske pegetelegraf, og denne enhed var meget efterspurgt i Storbritannien.

En af de første ordrer var installationen af ​​sådanne telegrafer på Londons politistationer i 1860, hvorefter forretningen begyndte at tage fart. I 1861 etablerede Charles Universal Private Telegraph Company. Da den britiske regering begyndte at nationalisere telegrafindustrien i 1868, havde virksomheden over 1.700 maskiner på sit netværk og ejede over 2.500 miles af telegraflinjer [12] . Med tiden fortrængte telefonen telegrafen, men en Wheatstone alfabetisk indekstelegraf fungerede i britisk post indtil 1950.

Undersøisk kabel

Allerede i 1844 eksperimenterede Charles med at lægge et kabel langs bunden af ​​Swansea Bay. I 1858, efter fiaskoen i kabellægningen på bunden af ​​Atlanterhavet, udpegede den britiske regering ham til en kommission for at undersøge hændelsen og udsigterne for kabellægning under vand. Hans vigtigste bidrag var det videnskabelige arbejde "On the Circumstances that influence the Inductive Discharges of Submarine Telegraphic Cables" [13] .

Forskellige enheder

I 1843 foreslog han en anordning til måling af modstand  - en målebro , også kendt som "Wheatstone-broen" [14] . Måleprincippet er baseret på gensidig kompensation af modstandene i to led, hvoraf det ene inkluderer den målte modstand. Som en indikator bruges normalt et følsomt galvanometer , hvis aflæsninger skal være lig med nul i broens ligevægtsøjeblik.

Derudover designet Wheatstone tre typer rheostater for at balancere broen hurtigt og bekvemt . [femten]

I 1850'erne forsøgte han at lave forskellige trykpresser, men patenterede eller markedsførte dem ikke, så Remington 1 var den første kommercielt succesrige skrivemaskine [16] .

I 1854 opfandt han bigram-cifferet , som, som en opfindelse af Wheatstone, blev kendt som Playfair-cifferet .

Død

I oktober 1875 var Charles Wheatstone i Paris. Der håbede han at deltage i møder i Videnskabsakademiet og fremme sit telegrafdesign, men han døde pludseligt.

Noter

  1. ↑ Wheatstone; Hr; Charles (1802-1875); Fysiker // Royal Society of  Londons hjemmeside
  2. ↑ Les membres du passé dont le nom commence par W Arkiveret 6. august 2020 på Wayback Machine  (FR)
  3. ↑ 1 2 Ivanov Alexander. Charles Wheatstone  // Telefonhistorisk museum. telhistory.ru - S. Tidlige år . Arkiveret fra originalen den 18. august 2021.
  4. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - S. 5. - ISBN 0-85296-103-0 .
  5. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - S. 6. - ISBN 0-85296-103-0 .
  6. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - S. 7. - ISBN 0-85296-103-0 .
  7. ↑ Ivanov Alexander. Charles Wheatstone // Telefonhistorisk museum. telhistory.ru - S. Bekendtskab med videnskab .
  8. ↑ Moderne eksperimenter viser, at den elektriske strøms udbredelseshastighed (udbredelseshastigheden af ​​fronten af ​​en elektromagnetisk bølge) er lig med lysets hastighed og er omkring 300.000 km/s.
  9. ↑ Huurdeman, Anton A. Telekommunikationens verdensomspændende historie . - Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003. - s  . 71 . — 638 s. — ISBN 9780471205050 .
  10. ↑ Huurdeman, Anton A. Telekommunikationens verdensomspændende historie . - Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003. - s  . 69 . — 638 s. — ISBN 9780471205050 .
  11. ↑ Cooke, William Fothergill. Den elektriske telegraf: Blev den opfundet af professor Wheatstone? . — London, 1854.
  12. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - S. 180. - ISBN 0-85296-103-0 .
  13. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - S. 164. - ISBN 0-85296-103-0 .
  14. ↑ Wheatstone Bridge // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus og Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  15. ↑ M. Gliozzi . Fysikkens historie - M .: Mir, 1970. - S. 261.
  16. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - S. 179. - ISBN 0-85296-103-0 .

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier
Slægtsforskning og nekropolis