Importance of Science History for my Understanding of Science

[EngineeringFuture]

There are so many concepts in science, especially Physics, that make absolutely no sense to me unless I begin to study the underlying history of the concepts. So please correct me when I'm wrong because I'm sure I am sometimes. The first concept I think about is Voltage. I was extremely familiar with Voltage way before I began to understand it. I was literally solving circuit problems, designing functioning circuits, and manipulating transistors before I began to understand why we had the concept of Voltage instead of just energy and current. I still think about this, but it began to make more sense when I stopped thinking about electrons. Galvani and Volta had no idea electrons existed. They just noticed that sometimes electric sparks would appear to be continuous for a long time in certain configurations(circuits). They noticed somehow that some chemicals made the flow of sparks much stronger than others. This leads to many questions:

1) How did Volta and Galvani measure electric current?

2) How did these early electric scientists distinguish between increasing the voltage and lowering the resistance if the only experimental output they could look at is current changing?

3) Was electromagnetism theory necessary to standardize electrical units?

 

[sophiecentaur]

1) How did Volta and Galvani measure electric current?

If they had sensitive and accurate apothecary scales, they could could use electrolysis and measured masses of the products at the electrodes. They had batteries of a sort so they'd surely have measured small masses in their daily routine.

3) Was electromagnetism theory necessary to standardize electrical units?

A current balance can be very crude but pretty good at detecting / measuring moderate currents.

Where there's a will there's a way. (And they had loads of time when all domestic chores were done by servants.)

 

[SredniVashtar]

Iirc Volta used to measure the voltage of his "pila" by 'feeling' the electricity with his body. I don't remember where I read it (but no, it was not the internet, it wasn't around back then).

Oh, here it is straight from the horse's mouth:

"Ora, se essa arriva a contenere circa 20 di questi piani, o coppie di metalli, essa sarà già in grado, non solamente di far dare all'elettrometro di Cavallo, aiutato dal condensatore, dei segni oltre i 10 o 15 gradi, di caricare questo condensatore con un semplice contatto al punto di fargli dare una scintilla ecc., ma anche di percuotere le dita con le quali si toccano le sue due estremità (la testa e il piede di una tale colonna), con uno o più piccoli colpi, e più o meno frequenti, secondo che si ripetono questi contatti; ciascuno di quei colpi assomiglia perfettamente a questa leggera commozione che fa provare una bottiglia di Leida debolmente caricata, o una batteria caricata ancora più debolmente, o infine una torpedine estremamente languente, che imita ancora meglio gli effetti del mio apparecchio, per la successione di colpi ripetuti che essa può dare senza posa.
Per ottenere tali leggere commozioni da questo apparecchio, che ho descritto, e che è ancora troppo piccolo per dei grandi effetti, è necessario che le dita con le quali si vogliono toccare le sue due estremità nel medesimo tempo, siano umettate di acqua, al punto che la pelle, la quale altrimenti non è conduttore abbastanza buono, si trovi bene intrisa. Ancora, per riuscire più sicuramente e ricevere delle commozioni considerevolmente più forti, bisogna far comunicare per mezzo di una lamina sufficientemente larga, o di un grosso filo metallico, il piede della colonna, cioè il piatto di fondo, con l'acqua di un catino, o di una coppa assai grande, in cui si terrà immerso un dito, o due, o tre o tutta la mano, mentre si toccherà la testa o estremità superiore (l'ultimo o uno degli ultimi piatti di questa colonna) con l'estremità pulita di una lamina pure metallica, impugnata dall'altra mano, che deve essere ben umida e abbracciare una larga superficie di questa lamina, e serrarla fortemente.
Procedendo in tal modo, io posso già ottenere un piccolo pizzicore, o leggera commozione, in una o due articolazioni di un dito tuffato nell'acqua del catino, quando tocco, con la lama impugnata nell'altra mano, il quarto o il terzo paio di piatti; toccando poi il quinto o il sesto e via via gli altri fino all'ultimo piatto, che forma la testa della colonna, è curioso provare come le commozioni aumentino gradatamente di forza. Ora questa forza è tale che io arrivo a ricevere da una tale colonna, formata da 20 paia di piatti (non di più), delle commozioni che prendono tutto il dito, e lo colpiscono pure assai dolorosamente, se esso è immerso da solo nell'acqua del bacino; e si estendono (senza dolore) fino al polso e anche fino al gomito, se la mano è immersa in grande parte, o del tutto, e si fanno sentire anche al polso dell'altra mano."

Volta writing about the effects of his newly found "artificial electrical organ".

Feed this to Google translate

http://ppp.unipv.it/Volta/pages/Volta13.htm

 

[SredniVashtar]

And here is the Cavallo electrometer

http://bagliorinelvuoto.scienze.unipd.it/elettricita/elettricita6.html

 

[sophiecentaur]

I remember seeing an old picture of a line of monks, in series, holding hands. The 'stronger' the voltage, the more monks could be 'shocked'. No citation - just my fuzzy memory.

 

[EngineeringFuture]

@SredniVashtar,,

Iirc Volta used to measure the voltage of his "pila" by 'feeling' the electricity with his body. I don't remember where I read it (but no, it was not the internet, it wasn't around back then).

Oh, here it is straight from the horse's mouth:

"Ora, se essa arriva a contenere circa 20 di questi piani, o coppie di metalli, essa sarà già in grado, non solamente di far dare all'elettrometro di Cavallo, aiutato dal condensatore, dei segni oltre i 10 o 15 gradi, di caricare questo condensatore con un semplice contatto al punto di fargli dare una scintilla ecc., ma anche di percuotere le dita con le quali si toccano le sue due estremità (la testa e il piede di una tale colonna), con uno o più piccoli colpi, e più o meno frequenti, secondo che si ripetono questi contatti; ciascuno di quei colpi assomiglia perfettamente a questa leggera commozione che fa provare una bottiglia di Leida debolmente caricata, o una batteria caricata ancora più debolmente, o infine una torpedine estremamente languente, che imita ancora meglio gli effetti del mio apparecchio, per la successione di colpi ripetuti che essa può dare senza posa.
Per ottenere tali leggere commozioni da questo apparecchio, che ho descritto, e che è ancora troppo piccolo per dei grandi effetti, è necessario che le dita con le quali si vogliono toccare le sue due estremità nel medesimo tempo, siano umettate di acqua, al punto che la pelle, la quale altrimenti non è conduttore abbastanza buono, si trovi bene intrisa. Ancora, per riuscire più sicuramente e ricevere delle commozioni considerevolmente più forti, bisogna far comunicare per mezzo di una lamina sufficientemente larga, o di un grosso filo metallico, il piede della colonna, cioè il piatto di fondo, con l'acqua di un catino, o di una coppa assai grande, in cui si terrà immerso un dito, o due, o tre o tutta la mano, mentre si toccherà la testa o estremità superiore (l'ultimo o uno degli ultimi piatti di questa colonna) con l'estremità pulita di una lamina pure metallica, impugnata dall'altra mano, che deve essere ben umida e abbracciare una larga superficie di questa lamina, e serrarla fortemente.
Procedendo in tal modo, io posso già ottenere un piccolo pizzicore, o leggera commozione, in una o due articolazioni di un dito tuffato nell'acqua del catino, quando tocco, con la lama impugnata nell'altra mano, il quarto o il terzo paio di piatti; toccando poi il quinto o il sesto e via via gli altri fino all'ultimo piatto, che forma la testa della colonna, è curioso provare come le commozioni aumentino gradatamente di forza. Ora questa forza è tale che io arrivo a ricevere da una tale colonna, formata da 20 paia di piatti (non di più), delle commozioni che prendono tutto il dito, e lo colpiscono pure assai dolorosamente, se esso è immerso da solo nell'acqua del bacino; e si estendono (senza dolore) fino al polso e anche fino al gomito, se la mano è immersa in grande parte, o del tutto, e si fanno sentire anche al polso dell'altra mano."

Volta writing about the effects of his newly found "artificial electrical organ".

Feed this to Google translate

http://ppp.unipv.it/Volta/pages/Volta13.htm

Thanks for posting. So Volta was feeling the electric current but noticed that certain phenomena that made the electric current increase didn't seem to be creating electric charges on objects even though they made the electric charge move. So he initially likened this "electromotive force" to force that makes mass accelerate, except this phenomena made charge move. It's the connecting of the increase in the phenomena that cause current to flow to the phenomena that increase electrostatic charge that is the tricky part.

 

[EngineeringFuture]

If they had sensitive and accurate apothecary scales, they could could use electrolysis and measured masses of the products at the electrodes. They had batteries of a sort so they'd surely have measured small masses in their daily routine.

A current balance can be very crude but pretty good at detecting / measuring moderate currents.

Where there's a will there's a way. (And they had loads of time when all domestic chores were done by servants.)

Weren't they just figuring out redox reactions? Isn't knowledge of redox reactions necessary to associate mass changes with electric current?

I don't think current balances existed until the late 19th Century, and I think scientists like Kelvin who built them were dependent on the discoveries of Volta and Galvani. Thus, Volta and Galvani couldn't have used knowledge they hadn't discovered yet.

Where there's a will, there's a way, but how can there be a will when there's no concept? I think it was the distinction between things that tended to increase current and things that merely increased electrostatic charge that led to the concept of voltage. Force makes mass accelerate, so something makes charge move.

It's tough to think about without knowing about electrons.

 

[EngineeringFuture]

I remember seeing an old picture of a line of monks, in series, holding hands. The 'stronger' the voltage, the more monks could be 'shocked'. No citation - just my fuzzy memory.

But again, how could you distinguish between lowering the resistance and increasing the voltage without standardized measuring instruments?

 

[tech99]

I think you would find the following article to be of great interest, covering all the questions about measuring methods and the history of the discovery. https://www.eeweb.com/did-you-know-ohms-law-almost-destroyed-georg-ohms-life/

 

[SredniVashtar]

But again, how could you distinguish between lowering the resistance and increasing the voltage without standardized measuring instruments?

Ohm's law was yet to be formulated. This makes me think that at the turn of the century Volta didn't have a quantitative way to measure current, just "indications" of the order of magnitude (shock to the fingers, tho the hand, to the forearm...) and not even a clear distinction between current and...VOLTAge.

Electrolytic balance and Faraday's constant were also in the future, at least their publications.

In his letter to the Royal Academy , Volta refers to electricity as a fluid, and also mentions "moto perpetuo" when comparing his battery almost constant 'fluid' output with the ephemeral discharge of a Leiden jar.

He was one of the first pioneers, after all.

 

[pines-demon]

There are so many concepts in science, especially Physics, that make absolutely no sense to me unless I begin to study the underlying history of the concepts.

I agree, we totally need a history of science forum.