Redigerer Elektrisk ladning (avsnitt)

== Historie ==
===  Navngivning ===
[[Fil:Bernstein Bitterfeld, Succinit Varietät Klar 5924.jpg|thumb|Begrepet "elektrisitet" er basert på det greske ordet for [[rav]]. {{byline|Roland Fuhrmann}}]]

Sannsynligvis var det [[Tales fra Milet]] (624-547 år før Kristus), som levde i antikkens Hellas, som først gjennomførte eksperimenter der en kunne observere kraften fra elektriske ladninger. Et eksempel er at et stykke av [[rav]] (gresk ηλεκτρόν, uttalt ''elektron'') hadde en tiltrekningskraft som virket på fuglefjær eller hår, etter at en hadde gnidd et stykke rav mot en tørr pels.<ref name=YL710/>

Hofflegen til Dronning [[Elizabeth I]], [[William Gilbert]] (1544-1603) fortsatte arbeidet til [[Petrus Peregrinus de Maricourt]] fra 1200-tallet, og fant ut at også andre stoffer kan bli elektrifisert ved friksjon.<ref name="Simonyi">{{Literatur |Autor=Károly Simonyi |Titel=Kulturgeschichte der Physik |Verlag=Harri Deutsch, Thun |Ort=Frankfurt a. M. |Jahr=1995 |ISBN=3-8171-1379-X |Seiten=320–330}}</ref> I sin bok fra 1600 ''De Magnete, Magnetisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure'' (norsk: ''Om magneter, magnetisk legemer og den store magneten jorden'') skrevet på latin, der han lånte begrepet "electrica" for de fenomener som han oppdaget i forbindelse med rav. Senere har dette begrepet blitt omformet til ''[[elektron]]'' for å referere til bærere av den negative elementærladning. Denne ble beskrevet av [[George Johnstone Stoney]] i 1891, og senere i 1897 påvist av [[Joseph John Thomson]] (også ravet forutsetter en negativ ladning).<ref name="Sang">{{Literatur |Autor=Hans-Peter Sang |Titel=Geschichte der Physik (Band 1) |Verlag=Klett |Ort=Stuttgart |Jahr=1999 |ISBN=3-12-770230-2 |Seiten=48–56}}</ref>

=== En eller to ladningstyper? ===
[[Fil:William Gilbert.jpg|thumb|[[William Gilbert]] regnes som grunnleggeren av teorien om elektrisitet]]

William Gilbert regnes som grunnleggeren av teorien for elektrisitet. Han var den første til å skilte mellom elektrisk og magnetiske tiltrekning. Hans forklaring for tiltrekningen mellom rav og andre partikler var at han antok en iboende egenskap i alle legemer ved at friksjon gir "imponderables" (altså imponderable lys) gjennom en væske. Varmene som blir avgitt i friksjon omgir legemet som en sky av damp. Andre materialer vil bli tiltrukket når de blir gjennomtrengt av denne disen, dette på samme måte som tiltrekningen av en stein gjennom jorden.<ref name="Sang"/> Fra Gilberts «Fluidumhypothese» skriver seg også dagens oppfatning av begrepet om en [[Felt (fysikk)|felt]]. Forskjellene er imidlertid stor, spesielt på grunn av at hans hypotese om en dis inkluderer et lekket fluid.

[[Otto von Guericke]] (1602- 1686 ) behandlet i sine senere verker statisk elektrisitet, men det er lite av hans arbeid som er kjent. Han oppfant i 1672 en enkel [[elektrostatisk generator]]<ref name="Simonyi"/> som kunne skape en hel rekke fenomener, som for eksempel [[elektrostatisk induksjon]], ledning av elektrisk ladning, lys emittering ([[Elektroluminescens]]) og fenomenet med at  to like elektriske ladninger frastøtes. Inntil da var det bare kjent en tiltrekkende virkningen av elektrisitet, dermed er ikke lener Gilberts forklaring som inkluderer en væske lenger god nok.<ref name="Sang"/>

[[Charles du Fay]] (1698-1739) gjennomførte i 1733 eksperimenter med statisk elektrisitet som viste at de to typene elektrisitet kan nøytralisere hverandre når det går en elektrisk strøm. Han beskrev typene av elektrisitet som ''glasselektrisitet'' (fransk: «électricité vitreuse») og ''harpikselektrisitet'' (fransk: électricité résineuse). Glasselektrisitet tilsvarende i dagens terminologi den positive ladningen.<ref name="Simonyi" /> [[Jean-Antoine Nollet]] (1700-1770) utviklet kunnskapen videre fra disse eksperimentene, med den såkalte "Teorien om to væsker"<ref name=" Sang "/> eller ''dualistisk teori'', som også [[Robert Symmer]] (1707-1763) tok opp.<ref name="BergmannSchaefer1966">Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer: ''[http://books.google.com/books?id=Nu5bDg9e-cQC&pg=PA6 Elektrizitätslehre.]'' Walter de Gruyter, 1966. ISBN 978-3-11-144188-7, S. 6.</ref> Følgelig ble de to strømvariantene omringet  av «to væsker» (''effluvium'' og ''Affluvium'') rundt de elektrifisert legemene.<ref name=" Simonyi"/><ref name=" Sang"/> Et elektrisk nøytralt legeme inneholder ifølge denne teorien samme mengde av begge væsker. I den nær kontakten mellom de to legemene overfører det ene legemet en positiv fluid til det andre, mens det andre legemet avgir den samme mengde av negative fluid til det første. Denne talemåten om elektrisitet fra 1700-tallet har fortsatt frem til nå ved at en taler om to typer ladning; positiv ladning versus negativ ladning.

[[Fil:Franklin lightning engraving.jpg|thumb|[[Benjamin Franklin]] eksperiment med en drage i tordenvær. Han er den første som oppfatter lyn som en gigantisk gnist]]

[[Benjamin Franklin]] (1706-1790) skrev boken ''Experiments and Observations on Electricity'' hvor han er den første som nevner begrepet ''ladning'' (engelsk «charge»). Tidligere snakket en om «legemer som har vært kommet i en elektrisk tilstand», men Franklin tok et perspektiv der han sammenligner med en fylt eller overtrukket konto avhengig av redistribusjon ved friksjon.<ref name="Simonyi"/> [[William Watson]] (1715-1787 ) kom på samme tid frem til en tilsvarende vurdering. Etter denne ''unitarianisme teorien'' eller ''teori om innflytelse'' er det eneste fluid i en normal elektrisk tilstand nøytralt legemer. Ved friksjon mellom to legemer mot hverandre går en viss mengde av denne væske over på det ene, slik at endringen av plasseringen av fluid fører til at legemet lades positivt, mens det andre blir negativt ladet. Franklin kunne ikke forklare hvorfor to like ladete legemer frastøte hverandre med sin teori, men [[Franz Ulrich Theodor Aepinus]] (1724-1802) kunne korrigert denne mangelen. I dagens talemåte beskrev han partikler som var i en ionisert tilstand.<ref name="Simonyi"/>

I henhold til Franklins teori om at elektrisiteten av glasselektrisitet og harpikselektrisitet er en mangel, og at elektrisitet alltid strømmer ved å trykke på ladede og uladede legemer i kun én retning, ble det foreslått at (i dagens terminolog) det alltid er de positive ladningene som beveger seg. Antagelig ble Franklin ledet til denne antagelsen av sine observasjoner av lysfenomener i sine eksperimenter med ladede metallstrimler.

Fra denne siste teorien om elektrisitet som "flytende" kom ideen om bevaring av ladning som et gjennombrudd. Ladningene blir ikke generert ved friksjon, men er bare adskilt fra hverandre. Siden retningen av kraften mellom to ladninger ved bruk av to-fluidmodellen kan beskrives med typen av ladninger involvert, kom [[Charles Augustin Coulomb]] (1736-1806 ) opp med en dualistiske modellen med "to væsker" og foreslo at det finnes to typer ladning. Dagens perspektiv at begge modeller gir samme resultat.<ref name="Simonyi"/>

===  Kvantitative eksperimenter ===
[[Fil: Bcoulomb.png|thumb|[[Charles Augustin Coulomb|Coulomb]] konstruert et dreieinstrument basert på [[torsjon]] for måling av kreftene som virker mellom ladninger.]]

[[Robert Boyle]] (1627-1692) oppdaget i 1675 at elektrisk tiltrekning og frastøting også skjer gjennom vakuum,<ref name="Simonyi"/> [[Francis Hauksbee]] utdypet disse studiene ved hjelp av elektriske lysende fenomener i vakuum. [[Stephen Gray]] (1666-1736)fant i 1729 på å dele materialer i [[elektrisk leder|ledende]] og [[elektrisk isolator|ikke-ledende]]. Han påviste også at det menneskelige legeme kan lede elektrisk strøm.<ref name="Sang"/>

I siste kvartal av 1700-tallet forskjøv fokuset seg fra å komme opp med teorier om elektrisitet til kvantitative studier innenfor elektrostatikk. Årsaken til dette var oppfinnelsen av [[leidenflaske]]n som viste seg å være meget hensiktsmessig for slike eksperimenter. Spesielle har forskningen utført av [[Joseph Priestley]] (1733-1804) og Coulomb gitt viktige bidrag. Coulomb publiserte i 1785 naturloven som har fått navn etter ham, altså [[Coulombs lov]], der det sies at størrelsen av kraften <math>F</math> mellom to ladede kuler er proporsjonal med produktet av de to ladningsmengder <math>q_1</math> og <math>q_2</math> og omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom sentrene av kulene <math>r</math>. Avhengig av fortegnet av ladningene virker kraften tiltrekkende eller frastøtende med retning på forbindelseslinjene av midtpunktene til kulene. Loven skrives slik:

:<math>F=k\frac{q_1q_2}{r^2}\,</math>

der <math>k</math> er en konstant avhengig av hvilke måleeneheter som benyttes. I SI-systemet konstanten <math>k</math> gitt av:

:<math>k = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = 8,987 742 438 \times 10^9 \,\mathrm{Nm^2C^{-2}}</math>

hvor <math>\epsilon_0</math> er [[permittivitet]]en til vakuum.

I 1820 ble det for første gang påvist en sammenheng mellom magnetiske og elektriske ladninger i bevegelse. [[Hans Christian Ørsted]] (1777-1851) påviste at en kompassnål blir påvirket av en elektrisk leder som fører en strøm. Også [[André-Marie Ampère]] (1775-1836) drev med lignende undersøkelser. Noen få år senere oppdaget [[Michael Faraday]] (1791-1867) og [[Joseph Henry]] (1797-1878) at en magnet som beveges over en elektrisk ledersløyfe vil forårsake elektrisk strøm i den. Dermed ble fenomenet [[elektromagnetisk induksjon]] oppdaget og beskrevet. Senere fant en ut at det er nær sammenheng mellom elektrisk og magnetiske fenomener.<ref>[[#YL|Young og Freedman: ''University physics'' side 918.]]</ref>

Da [[Faradays elektrolyselov]] ble formulert i 1832 av Faraday ble det etablert en relasjon mellom elektrisk ladning og konvertering av masse (mengden materie avsatt på [[elektrode]]n under elektrolyseprosessen). I et foredrag han holdt i 1833 for [[Royal Society]] viste Faraday at «forskjellig elektrisitet» kunne inndeles i «statisk elektrisitet » (eller «vanlig elektrisitet»), den «atmosfærisk elektrisitet», den «fysiologisk elektrisitet» (eller «dyrisk elektrisitet»), den «voltaiske elektrisitet» (eller «berørings elektrisitet») og den «termoelektriske elektrisitet». Alle disse var i virkeligheten bare ulike aspekter av et fysisk prinsipp som han kalte «magnetisk elektrisitet».<ref name="Simonyi"/> Det som også var klart var at den elektriske ladningen er en grunnleggende egenskap ved materien for alle disse fenomenene. Et viktig bidrag fra Faraday til teorien om elektrisitet var systematisk innføring av [[Felt (fysikk)|felt-begrepet]] for beskrivelse av elektriske og magnetiske fenomener.

I 1873 oppdaget fysikeren [[Frederick Guthrie]] (1833-1886) at en positivt ladet [[elektroskop]] ble ladet når et jordet, glødende metallstykke ble brakt i dets nærhet.<ref>Felix Auerbach: ''Entwicklungsgeschichte der modernen Physik.'' J. Springer, Berlin 1923. S. 263.</ref> I tilfelle med et negativt ladet elektroskop skjer det ingenting, noe som tilsier at glødende metall bare kan avgi negativ ladninger, samt at elektrisk strøm bare kan flyte i én retning. [[Thomas Edison]] (1847-1931) gjenoppdaget dette fenomenet i 1880 med eksperimenter med glødelamper og søkte om en patent basert på denne oppdagelsen i 1883.<ref>{{Kilde www | land = USA | V-Nr. 307031 | type = saken | tittel = ELECTRICAL INDIGATOR | dato = 1884-10-21 | Inventor = T. A. Edison | url=http://www.google.com/patents/US307031 }}</ref> Den «gløde-elektriske effekt» har fått sitt navn fra Edison og [[Owen Willans Richardson]] (1879-1959). For denne oppdagelsen fikk Richardson nobelprisen i 1928, videre er fenomenet er kjent som [[Edison-Richardson-effekt]]en.

I 1897 var [[Joseph John Thomson]] i stand til å bevise at [[katodestråler]] består av elektroner. Gjennom et sterkt [[vakuum]] var han i stand til å bestemme forholdet mellom ladning og masse. Thomson antok at elektronene allerede var til stede i atomer som [[katoden]] består av, dermed fikk han ideen til den første [[atommodell]]en i 1903 som tilskriver at atomene har en indre struktur.

Den [[diskret]] karakter til elektrisk ladning som ble forutsett av Faraday på grunnlag av elektrolyseeksperimentet på 1800-tallet, ble bekreftet av [[Robert Andrews Millikan]] (1868-1953) i det såkalte [[Millikan-ekserimentet]]. I dette eksperimentet ble det vist at ladede oljedråper alltid blir ladet med et helt multiplum av elementærladning. Millikan oppga også et godt anslag for tallverdien til elementærladningen.