Wheatstone, Charles

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 1 maj 2021; kontroller kräver 17 redigeringar .
Charles Wheatstone
Sir Charles Wheatstone

Porträtt (1868)
Födelsedatum 6 februari 1802( 1802-02-06 )
Födelseort Gloucester
Dödsdatum 19 oktober 1875 (73 år)( 1875-10-19 )
En plats för döden Paris
Land  Storbritannien
Vetenskaplig sfär fysik
Arbetsplats
Känd som författare till många uppfinningar
Utmärkelser och priser Royal Medal (1840, 1843)
Baker Lecture (1843, 1852)
Albert Medal (Royal Society of Arts) (1867)
Copley Medal (1868)
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Sir Charles Wheatstone ( eng.  Sir Charles Wheatstone ; 6 februari 1802 , Gloucester , Storbritannien , - 19 oktober 1875 , Paris , Frankrike ) - engelsk fysiker , författare till många uppfinningar.

Medlem av Royal Society of London (1836) [1] , utländsk medlem av Paris Academy of Sciences (1873; korrespondent sedan 1842) [2] .

Biografi

Charles Wheatstone föddes till skomakaren William Wheatstone och Beata Wheatstone. Den 17 mars samma år döptes han i kyrkan St. Mary de Lode (St. Mary de Lode) [3] .

1806 flyttade familjen till London, där William Wheatstone började sälja noter och musikinstrument. Han gav också musiklektioner, och bland hans elever fanns prinsessan Charlotte Augusta av Wales (1796-1817), som kunde ha blivit drottning av England om hon inte hade dött i förlossningen.

Redan vid 4 års ålder gick Whiston i skolan i Gloucester och visste hur man läste några rader ur Bibeln. När han anlände till London gick han i skolan i Kennington (Kennington), som var ansvarig för Mrs Castlemaine (Castlemaine) [4] . I sina studier nådde han stora framgångar, men till sin natur var han nervös och blyg och var därför inte sällskaplig. En gång började han till och med bråka med lärarna och hävdade att de undervisar dåligt och till och med sprang från skolan, men blev fången på en närliggande gata.

1813 flyttade han till Vere Street School, som fungerade under Lancaster-systemet, varvid de äldre eleverna undervisade de yngre. I en av skolrapporterna bedömdes hans flit som "genomsnittlig", men även där fanns prestationer. Charles vann en guldmedalj för sin excellens i att lära sig franska och var planerad att hålla ett tal vid presentationen. Men han vägrade att göra detta, trots alla övertalningar och hot, och förlorade därför sin medalj [5] . Förutom franska studerade han latin och grekiska och utmärkte sig i matematik och fysik.

År 1816 skickades den unge Charles att arbeta med sin farbror, men han var arg över att ynglingen alltid låste in sig på vinden, där han läste böcker och inte alls tänkte på affärer. Min far var tvungen att ta tillbaka honom. Vid 15 års ålder läste Charles fransk poesi och komponerade musik. Men han var så osäker på sina förmågor att han gav melodierna han komponerat till en professionell musiker, som sålde dem till Charles farbror, och de trycktes under falskt namn [6] .

Charles spenderade alla sina fickpengar på böcker, bland vilka Chladnis skrifter om ljudets natur. Charles kunde använda sina hobbyer i affärer. Han designade dockfigurer föreställande musiker och installerade dem i fönstret till sin fars butik, och expediten kunde sätta dem i rörelse och representera hela konserten. De blev en lokal attraktion i Gloucester, och Charles Wheatstones stunts var en hit i området under lång tid framöver.

Charles Wheatstone konstruerade akukryptofonen (grekiska för "att höra ett dolt ljud"), eller den förtrollade lyran, ett instrument som hyllades i Londons tidningar 1821. Lyran var upphängd ovanför taket med en koppartråd, som var kopplad till ljudpanelerna på pianot, harpan eller andra stränginstrument som spelades av musikerna [3] .

Nästa nummer var "Diafonikon", som överförde ljud från nästa rum. Dessa och andra instrument var mycket populära, och inträdet till Wheatstone-konserter kostade fem shilling, och det fanns ingen ände på dem som ville.

När Charles Wheatstone fyllde 21 dog hans farbror, och Charles fick ta över familjeföretaget. Upprepade gånger var han tvungen att flytta och öppna butiker i olika delar av London, men ett möte hade en betydande inverkan på Charles.

Introduktion till vetenskap

Åren 1822-1823 reste den danske vetenskapsmannen Hans Christian Oersted runt i Europa. Han bekantade sig med vetenskapens och teknikens landvinningar från olika länder, men han höll själv offentliga föreläsningar och genomförde experiment. I Paris demonstrerade han experiment med Chladni-figurerna för allmänheten , och i maj 1823 anlände han till London. Där kom han till en Wheatstone-konsert och såg Enchanted Lyre och andra attraktioner, varefter han omedelbart bestämde sig för att bekanta sig med en uppfinningsrik ung man. Det är inte känt exakt hur de träffades, men i juni 1823 hade de redan korrespondens.

Hans Oersted, i sina brev, berättade om sina experiment med ljudöverföring och övertalade Charles att skriva sitt första vetenskapliga arbete. Han tog detta arbete med sig till Paris och den 30 juni bekantade sig franska akademiker med Charles Wheatstones vetenskapliga forskning. I augusti 1823 läste läsarna av filosofiens annaler Wheatstones artikel "Nya experiment med ljud". Efter det skrev Charles inte vetenskapliga artiklar på länge, vilket Oersted ångrade mycket och delade sin ånger med astronomen Sir John Herschel sommaren 1825. Han lyckades påverka Charles, och sedan dess har Wheatstone ständigt delat sitt vetenskapliga arbete med medlemmar av Royal Institution . Där blev han chef för laboratoriet och deltog ständigt i institutets möten, och Charles arbetade också nära Michael Faraday . Wheatstone blev inte medlem av Royal Institution förrän 1846, även om han ständigt var involverad i vetenskaplig forskning och seminarier.

Den 15 februari 1828 höll Michael Faraday en föreläsning om "Resonans" för publiken på Royal Institute. Det noterades i institutets press att Faraday noterade det faktum att äran av upptäckter i detta område tillhör Wheatstone. Den 9 maj 1828 höll Faraday en föreläsning om "Om ljudets och musikens natur", och återigen noterade institutets rapporter att materialet tillhandahölls av Wheatstone och presenterades för allmänheten av Faraday [7] .

Efter att skaparen av musikinstrument blev vetenskapsman, övergav han inte sina studier, men de fick en ordnad och vetenskaplig karaktär. 1827 skapade han kalejdofonen , som enligt uppfinnaren var en underhållande "filosofisk leksak". Namnet togs från Sir David Brewsters kalejdoskop , skapat 1817. Denna enhet producerade också visuella figurer, men på ett annat sätt.

Flera stolpar installerades på en fast plattform. Reflekterande ytor var placerade på toppen av stolparna. Stång nr 1 var cirka 30 cm hög, 2-3 mm tjock i diameter, och när den vibrerade producerade den Lissajous-figurer, som kunde observeras när ljus reflekterades från toppen av stolpen. Stolpe #2 hade en gångjärnsförsedd plattform som kunde hålla ett föremål monterat på den. Det var värt att slå stolpe nummer 4, eftersom dess sidor började svänga i olika riktningar, och dess topp beskrev en tredimensionell figur. Charles Wheatstone designade detta instrument för att visualisera strängarnas vibrationer. Således närmade han sig idén om förhållandet mellan mekaniska och ljudvibrationer.

Charles Wheatstone skapade ett instrument för att förstärka ljud, som han kallade en mikrofon, även om det idag skulle vara mer sannolikt att kallas prototypen av ett stetoskop. Dessa var två metallplattor som täckte öronen, från vilka trådar som var cirka 40 cm långa sträckte sig, kopplade till varandra. Charles sänkte ner trådarna i ett kärl med kokande vätska och kunde bättre höra vad som hände inuti kärlet. Samma effekt observerades om änden av tråden applicerades på kärlet.

1831 publicerade Charles Wheatstone sin vetenskapliga artikel On the Transmission of the Sounds of Music av solida dirigenter. I den här artikeln reflekterade han att om mänskligheten kunde hitta rätt dirigent skulle den inte bara kunna överföra musik från en sal till en annan, utan parlamentsutfrågningar skulle kunna sändas över hela England och till och med runt om i världen.

Vetenskapliga studier av ljud åtföljdes av kreativa sökningar, som ett resultat av vilka en symfoni dök upp - ett musikinstrument, ett munspel designat av Charles Wheatstone. Endast tvåhundra av dessa instrument såldes.

1829 patenterade han musikinstrumentet concertina . Under 1800-talet såldes mer än 20 tusen av dem och virtuosa musiker blev förälskade i konsertinan. En välkänd älskare av konsertinan var den brittiske premiärministern Arthur Balfour , som spelade den vackert på sin fritid från politiken.

Charles Wheatstones far tog ofta studenter, men hans son undervisade inte, även om han gjorde manualer om musikteori, varav den mest kända är Wheatstone Harmonic Chart.

Wheatstone vågmaskin

Idéer för en visuell demonstration av vågsvängningar dök upp i Wheatstones brev till Herschel så tidigt som 1825, men genomförandet av projektet tog lite tid. Den första informationen om "Wheatstone-vågmaskinen" dök upp 1848 från besökare till hans laboratorium. Vågmaskinen var en låda med slitsar på toppen och sidorna, i vilken det fanns rörliga stavar. Så fort arbetsstycken av olika former passerades genom lådan började stängerna röra sig, och tack vare detta kunde föreläsaren demonstrera vågsvängningar, polarisering och våginterferens. Denna apparat var ett eftertraktat visuellt hjälpmedel för alla fysiklärare, och i London på 1870-talet såldes det för 25 pund och i Paris kunde det köpas för 1000 franc, och det fanns ingen ände på dem som ville.

Stereoskop

Från 1830 började Charles Wheatstones anteckningar om synens fysiologi att dyka upp i tidskriften Royal Institution, där han introducerade den brittiska läsaren till vetenskapens europeiska landvinningar på detta område. Hans första anteckning var fokuserad på resultaten av Jan Evangelista Purkynes arbete . 1838 presenterade han stereoskopet , som med rätta kan kallas föregångaren till 3D-glasögon och virtuell verklighet, för akademiker vid Kungliga Vetenskapsakademien. Charles utarbetade en detaljerad rapport där han hävdade att olika bilder som faller på näthinnan i olika ögon bildar en enda bild. Hans enhet var baserad på att titta på halvor av ett stereopar genom speglar placerade framför observatörens ögon i en vinkel på 45°. Speglarna bildade en rät vinkel med varandra och omdirigerade ljuset från två ritningar, som var fixerade på motsatta sidoväggar av stereoskopet. Liksom Elliot-stereoskopet föregick enheten fotografiets uppfinning och fungerade som en attraktion som demonstrerade förmågan hos binokulärt seende att uppfatta volymen av bilder som ritades på ett lämpligt sätt.

Mätning av elhastigheten

Charles Wheatstone var intresserad av elektricitetens och ljusets hastighet, och han genomförde olika experiment för att mäta dem. För att mäta hastigheten på en elektrisk gnista byggde han en anordning med en rörlig hållare som gjorde 50 varv per sekund. Kulan f var nära generatorn av elektricitet, och en gnista rann mellan den och ledaren. Sedan gick strömmen från kula g till kula h, och en gnista gick mellan dessa kulor. Wheatstone föreslog att om gnistan avvek från en rak bana under rotation, så skulle detta betyda att gnistans hastighet var mindre än rotationshastigheten för den rörliga delen. Men under experimenten märktes ingen avvikelse. Av detta drog Wheatstone slutsatsen att hastigheten på en elektrisk gnista är mycket snabbare än 1/1000 av en sekund.

För att mäta hastigheten på en elektrisk ström designade Charles en apparat i vilken tre gnistor skulle uppstå i ledaren, som betraktaren kunde se i en spegel rotera med en hastighet av 800 varv per sekund (efter modifieringar och synkronisering, hastigheten minskade till 600 varv). Genom att observera luckorna i utseendet på elektriska gnistor i olika delar av kretsen kom Charles till slutsatsen att hastigheten på den elektriska strömmen var 288 000 miles / s (cirka 461 000 km / s). [åtta]

Pekartelegraf

William Cook försökte skapa en elektrisk telegraf, men han behövde hjälp från forskarsamhället. Han kontaktade Faraday för att få råd, men efter att ha korresponderat med honom och andra förståsigpåare fick William rådet att kontakta Charles Wheatstone. I brev till hushållsmedlemmar skrev Cook att han hänvisades till "en professor i kemi från University of London". Han gjorde ett misstag med ämnet och med universitetet, men han hade tur med sin följeslagare.

I mars 1837 kom Cooke och Wheatstone överens om att arbeta tillsammans inom telegrafiområdet. Först erbjöd Cook Wheatstone 1/6 av framtida inkomster, men han ville ha hälften. Sedan kom de med ett annat alternativ: Cook fick 10% av alla joint venture-intäkter som betalning för ledningen av företaget, och den återstående inkomsten delades på hälften, och Cook utarbetade självständigt avtalsvillkoren för att lägga telegraflinjer.

I maj 1837 ansökte de om uppfinningen av femhandstelegrafen . Designen var en apparat, vars pilar kunde roteras i två riktningar och därmed peka på en viss symbol. 6 ledningar krävdes för att överföra och ta emot data.

Registreringen av ansökan varade ganska länge och avslutades först den 12 juni 1837. Fram till 1852 publicerades inte patent officiellt i Storbritannien, dessutom fanns det olika förfaranden i England, Skottland, Wales och Irland. Det fanns gott om människor som ville formalisera alla rättigheter till den elektriska telegrafen. Redan våren 1837 försökte Edward Davy, som hade hört mycket om Wheatstones experiment, göra detta. I Davys telegraf krävdes en separat tråd för att överföra varje bokstav, men detta faktum störde honom inte. I Skottland motarbetades Wheatstone och Cookes telegraf av William Alexander, men patentet lämnades in den 12 december 1837 och i Irland lämnades det in den 23 april 1838.

I juni 1838 kom Samuel Morse till England för att patentera sin telegraf där. Men han publicerade ritningar av sin apparat i British Mechanics' Magazine, och enligt brittisk lag var det då förbjudet att utfärda patent på en känd design. Bland annat motsatte sig både Wheatstone och Davy hans påståenden. Trots att deras intressen stred mot varandra agerade de tillsammans mot amerikanen. Det är sant att 1840 vände Wheatstone och Cook sig till Morse med ett förslag att marknadsföra sin produkt i Amerika och lovade honom en andel i det gemensamma företaget. Även om han var smickrad av erbjudandet, gick han inte med, och sedan främjade telegrafen av hans egen design.

I juli 1839 installerades en fempunktstelegraf på järnvägen mellan Paddington och West Drayton. Kontraktet för installationen tilldelades Wheatstone och Cooke av vägens chefsingenjör, Isambard Brunel .

Trots alla dess fördelar hade denna enhet sina nackdelar. Järnvägsförvaltningen ansåg att för många ledningar skulle behöva användas för att få den här enheten att fungera. Därför ersattes fem-switch-telegrafen av två-switch, sedan en-switch.

I Storbritannien blev telegrafen mycket populär efter att den användes för att fånga en mördare som förgiftade sin älskarinna. Efter att John Tawell blivit av med sin älskarinna tog han en tågbiljett till London. Så snart polisen hittade kroppen skickade de omedelbart ett telegram från Slough till Paddington station . Vid ankomsten till London arresterades han, och deckaren som involverade telegrafen dundrade över hela London [9] .

Alfabetisk index

Indikativa telegrafer gjordes av Cook redan 1836, men han behövde Wheatstones hjälp för att överföra meddelanden över långa avstånd och synkronisera enheterna. I januari 1840 utvecklade Cooke och Wheatstone en telegraf, som de kallade den alfabetiska indextelegrafen (ABC-pekaren) [10] .

Dess design förfinades många gånger, men det ledde också till oenighet bland följeslagarna. Samma år tog Cooke och Wheatstone till skiljedom och kontraktsomförhandling. Tvistlösningen fortsatte till april 1841, varefter gårdagens partners upphörde med varandra. De hade gemensamma intressen i telegrafbranschen, men var och en ville ägna sig åt sina egna ärenden.

Mr. Cook slutade med telegrafi. Han skaffade snart flera patent för stenbrottsanordningar och köpte flera stenbrott i Wales. Men i den här branschen förlorade han till och med vad han tjänade på telegrafen. 1854 publicerade Cook en uppsats med titeln "The Electric Telegraph. Uppfanns det av professor Wheatstone?" [11] .

År 1858 förbättrade Charles Wheatstone utformningen av den alfabetiska pektelegrafen, och denna enhet var mycket efterfrågad i Storbritannien.

En av de första beställningarna var installationen av sådana telegrafer på Londons polisstationer 1860, varefter verksamheten började ta fart. 1861 grundade Charles Universal Private Telegraph Company. När den brittiska regeringen började nationalisera telegrafindustrin 1868 hade företaget över 1 700 maskiner i sitt nätverk och ägde över 2 500 miles av telegraflinjer [12] . Med tiden ersatte telefonen telegrafen, men en Wheatstone alfabetisk indextelegraf fungerade i brittisk post fram till 1950.

Undervattenskabel

Redan 1844 experimenterade Charles med att lägga en kabel längs botten av Swansea Bay. 1858, efter misslyckandet med kabelläggning på Atlantens botten, utsåg den brittiska regeringen honom till en kommission för att undersöka händelsen och utsikterna för kabelläggning under vatten. Hans huvudsakliga bidrag var det vetenskapliga arbetet "Om de omständigheter som påverkar de induktiva urladdningarna av ubåtstelegrafiska kablar" [13] .

Olika enheter

1843 föreslog han en anordning för att mäta motstånd  - en mätbro , även känd som "Wheatstone-bron" [14] . Mätprincipen bygger på ömsesidig kompensation av resistanserna hos två länkar, varav en inkluderar det uppmätta motståndet. Som en indikator används vanligtvis en känslig galvanometer , vars avläsningar ska vara lika med noll i ögonblicket för bryggans jämvikt.

Dessutom designade Wheatstone tre typer av reostater för att balansera bron snabbt och bekvämt . [femton]

På 1850-talet försökte han göra olika tryckpressar, men patenterade eller marknadsförde dem inte, så Remington 1 var den första kommersiellt framgångsrika skrivmaskinen [16] .

1854 uppfann han bigramchifferet , som, som en uppfinning av Wheatstone, blev känt som Playfair-chifferet .

Död

I oktober 1875 var Charles Wheatstone i Paris. Där hoppades han kunna delta i Vetenskapsakademiens möten och marknadsföra sin telegrafdesign, men han dog plötsligt.

Anteckningar

  1. ↑ Wheatstone; Herr; Charles (1802-1875); Fysiker // Royal Society of  Londons webbplats
  2. ↑ Les membres du passé dont le nom commence par W Arkiverad 6 augusti 2020 på Wayback Machine  (FR)
  3. ↑ 1 2 Ivanov Alexander. Charles Wheatstone  // Telefonhistoriska museet. telhistory.ru - S. Tidiga år . Arkiverad från originalet den 18 augusti 2021.
  4. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - P. 5. - ISBN 0-85296-103-0 .
  5. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - P. 6. - ISBN 0-85296-103-0 .
  6. ↑ Bowers, Brian. Sir Charles Wheatstone. FRS. 1802-1875. - London: The Institution of Electrical Engineers, 2001. - P. 7. - ISBN 0-85296-103-0 .
  7. ↑ Ivanov Alexander. Charles Wheatstone // Telefonhistoriska museet. telhistory.ru - S. Bekantskap med vetenskap .
  8. ↑ Moderna experiment visar att utbredningshastigheten för elektrisk ström (utbredningshastigheten för fronten av en elektromagnetisk våg) är lika med ljusets hastighet och är cirka 300 000 km/s.
  9. ↑ Huurdeman, Anton A. Telekommunikationens världsomspännande historia . - Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003. - s  . 71 . — 638 sid. — ISBN 9780471205050 .
  10. ↑ Huurdeman, Anton A. Telekommunikationens världsomspännande historia . - Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003. - s  . 69 . — 638 sid. — ISBN 9780471205050 .
  11. ↑ Cooke, William Fothergill. Den elektriska telegrafen: Uppfanns den av 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 och Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  15. ↑ M. Gliozzi . Fysikens historia - 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

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
Släktforskning och nekropol