Retning av elektrisk strøm

Vi kobler LED-en til fingerbatteriet, og hvis polariteten observeres riktig, vil den lyse opp. I hvilken retning vil strømmen legge seg? I dag vet alle dette ut og inn. Og derfor inne i batteriet fra minus til pluss - tross alt er strømmen i denne lukkede elektriske kretsen konstant.

Bevegelsesretningen til positivt ladede partikler regnes som strømretningen i kretsen, men tross alt beveger elektroner seg i metaller, og de, vi vet, er negativt ladet. Dette betyr at i realiteten er begrepet "strømretning" en konvensjon. La oss finne ut hvorfor, når elektroner passerer gjennom kretsen fra minus til pluss, sier alle rundt dem at strømmen går fra pluss til minus... Hvorfor er dette absurd?

Svaret ligger i historien om dannelsen av elektroteknikk. Da Franklin utviklet sin teori om elektrisitet, anså han dens bevegelse for å være den til en væske, som så ut til å strømme fra en kropp til en annen. Der det er mer elektrisk væske, strømmer det i retningen der det er mindre av det.

Av denne grunn kalte Franklin kropper med et overskudd av elektrisk væske (betinget!) positivt elektrifisert, og kropper med mangel på elektrisk væske, negativt elektrifisert. Det er der ideen om bevegelse kommer fra. elektriske ladninger... Den positive ladningen flyter, som om gjennom et system av kommuniserende kar, fra en ladet kropp til en annen.

Senere har den franske forskeren Charles Dufay i sine eksperimenter med elektriserende friksjon funnet at ikke bare gnidde kropper, men også gnidde kropper lades, og ved kontakt nøytraliseres ladningene til begge kropper. Det viser seg at det faktisk er to separate typer elektrisk ladning som, når de samhandler, kansellerer hverandre. Denne to-elektrisitetsteorien ble utviklet av Franklins samtidige, Robert Simmer, som selv hadde blitt overbevist om at noe i Franklins teori ikke var helt riktig.

Den skotske fysikeren Robert Simmer hadde på seg to par sokker: varme ullsokker og en annen silke på toppen. Da han fjernet begge sokkene fra foten på en gang og deretter fjernet den ene sokken fra den andre, la han merke til følgende bilde: ull- og silkesokkene svulmet opp, som om de tok formen til føttene hans og klistret seg skarpt til hverandre. Samtidig avviser sokker laget av samme materiale, som ull og silke, hverandre.

Hvis Simmer holdt to silkesokker i den ene hånden og to ullsokker i den andre, førte frastøtingen av sokker av samme materiale og tiltrekningen av sokker av forskjellige materialer, når han førte hendene sammen, til en interessant interaksjon mellom dem: forskjellige sokker som om de slo mot hverandre og flettet sammen til en ball.

Observasjoner på oppførselen til hans egne sokker førte til at Robert Simmer konkluderte med at i hver kropp er det ikke én, men to elektriske væsker, positive og negative, som er inneholdt i kroppen i like mengder.

Når to kropper gnider, kan en av dem gå fra en kropp til en annen, da vil det være et overskudd av en av væskene i den ene kroppen, og dens mangel i den andre. Begge kroppene vil bli elektrifisert, motsatt i tegn elektrisitet.

Likevel kan elektrostatiske fenomener med hell forklares ved å bruke både Franklins hypotese og Simmers hypotese om to elektriske krefter. Disse teoriene har konkurrert med hverandre en stund.

Da Alessandro Volta i 1779 opprettet sin voltaiske søyle, hvoretter elektrolyse ble studert, kom forskerne til den utvetydige konklusjonen at faktisk to motsatte strømmer av ladningsbærere beveger seg i løsninger og væsker - positive og negative. Den dualistiske teorien om elektrisk strøm, selv om den ikke ble forstått av alle, seiret likevel.

Til slutt, i 1820, i en tale for Paris Academy of Sciences, foreslo Ampere å velge en av retningene for ladningsbevegelse som hovedretningen for strømmen. Det var praktisk for ham å gjøre dette fordi Ampere studerte samspillet mellom strømmer med hverandre og strømmer med magneter. Og så hver gang under en melding, enn si to strømmer av motsatt ladning beveger seg i to retninger langs en ledning.

Ampere foreslo ganske enkelt å ta bevegelsesretningen til positiv elektrisitet for strømmens retning og hele tiden å snakke om strømmens retning, som betyr bevegelsen til en positiv ladning... Siden da posisjonen til retningen til strømmen foreslått av Ampere har blitt akseptert overalt og brukes og frem til i dag.

Da Maxwell utviklet sin teori om elektromagnetisme og bestemte seg for å bruke høyre skrueregel for enkelhets skyld for å bestemme retningen til den magnetiske induksjonsvektoren, holdt han seg også til denne posisjonen: strømretningen er bevegelsesretningen til en positiv ladning.

Faraday, på sin side, bemerker at retningen til strømmen er betinget, det er bare et praktisk verktøy for forskere å entydig bestemme retningen til strømmen. Lenz introduserer Lenz-regelen sin (se - Grunnleggende lover for elektroteknikk), bruker også begrepet «strømretning» for å bety bevegelse av positiv elektrisitet. Det er bare praktisk.

Og selv etter at Thomson oppdaget elektronet i 1897, holdt konvensjonen for strømretning fortsatt. Selv om bare elektroner faktisk beveger seg i en ledning eller i et vakuum, tas den motsatte retningen fortsatt som strømretningen - fra pluss til minus.

Mer enn et århundre etter oppdagelsen av elektronet, til tross for Faradays ideer om ioner, selv med utseendet til elektronrør og transistorer, selv om det var vanskeligheter med beskrivelsene, gjenstår den vanlige tilstanden fortsatt. Så det er mer praktisk å jobbe med strømmer, å navigere i magnetfeltene deres, og det ser ut til at dette ikke forårsaker virkelige vanskeligheter for noen.

Se også:Betingelser for eksistensen av elektrisk strøm