Den elektriska strömmens riktning

Vi ansluter lysdioden till fingerbatteriet, och om polariteten observeras korrekt kommer den att lysa. I vilken riktning kommer strömmen att lägga sig? Nuförtiden vet alla detta utan och innan. Och därför inuti batteriet från minus till plus - trots allt är strömmen i denna slutna elektriska krets konstant.

Rörelseriktningen för positivt laddade partiklar anses vara strömriktningen i kretsen, men trots allt rör sig elektroner i metaller, och de, vi vet, är negativt laddade. Detta betyder att begreppet "nuvarande riktning" i verkligheten är en konvention. Låt oss ta reda på varför, när elektroner passerar genom kretsen från minus till plus, säger alla runt omkring dem att strömmen går från plus till minus... Varför är detta absurt?

Svaret ligger i historien om bildandet av elektroteknik. När Franklin utvecklade sin teori om elektricitet ansåg han att dess rörelse var en vätska, som tycktes strömma från en kropp till en annan. Där det finns mer elektrisk vätska flyter den i den riktning där det finns mindre av den.

Av denna anledning kallade Franklin kroppar med ett överskott av elektrisk vätska (villkorligt!) positivt elektrifierade och kroppar med brist på elektrisk vätska negativt elektrifierade. Det är därifrån idén om rörelse kommer. elektriska laddningar… Den positiva laddningen flödar, som genom ett system av kommunicerande kärl, från en laddad kropp till en annan.

Senare har den franske forskaren Charles Dufay i sina experiment med elektrifierande friktion fann att inte bara gnuggade kroppar utan även gnuggade kroppar laddas, och vid kontakt neutraliseras laddningarna från båda kropparna. Det visar sig att det faktiskt finns två separata typer av elektrisk laddning som, när de interagerar, tar bort varandra. Denna tvåelektricitetsteori utvecklades av Franklins samtida, Robert Simmer, som själv hade blivit övertygad om att något i Franklins teori inte var helt korrekt.

Den skotske fysikern Robert Simmer bar två par strumpor: varma yllestrumpor och en andra silkesocka ovanpå. När han tog bort båda sockorna från foten på en gång och sedan tog av den ena strumpan från den andra, lade han märke till följande bild: ylle- och sidenstrumpor svällde upp, som om de tog formen av hans fötter och fastnade skarpt mot varandra. Samtidigt stöter strumpor av samma material, som ull och siden, bort varandra.

Om Simmer höll två sidenstrumpor i ena handen och två yllestrumpor i den andra, så ledde avstötningen av strumpor av samma material och attraktionen av strumpor av olika material, när han förde ihop händerna, till en intressant interaktion mellan dem: olika strumpor som om de kastade sig mot varandra och flätade ihop sig till en boll.

Observationer av beteendet hos hans egna strumpor ledde Robert Simmer till slutsatsen att i varje kropp finns det inte en, utan två elektriska vätskor, positiva och negativa, som finns i kroppen i lika stora mängder.

När två kroppar gnuggar kan en av dem passera från en kropp till en annan, då kommer det att finnas ett överskott av en av vätskorna i en kropp och dess brist i den andra. Båda kropparna kommer att bli elektrifierade, motsatt i tecken elektricitet.

Ändå kan elektrostatiska fenomen framgångsrikt förklaras med både Franklins hypotes och Simmers hypotes om två elektriska krafter. Dessa teorier har konkurrerat med varandra under en tid.

När Alessandro Volta 1779 skapade sin voltaiska kolonn, varefter elektrolys studerades, kom forskare till den otvetydiga slutsatsen att verkligen två motsatta strömmar av laddningsbärare rör sig i lösningar och vätskor - positiva och negativa. Den dualistiska teorin om elektrisk ström, även om den inte förstods av alla, triumferade ändå.

Slutligen, 1820, inför vetenskapsakademin i Paris, föreslog Ampere att välja en av riktningarna för laddningsrörelsen som huvudriktning för strömmen. Det var bekvämt för honom att göra detta eftersom Ampere studerade interaktionen mellan strömmar med varandra och strömmar med magneter. Och så varje gång under ett meddelande än mindre rör sig två strömmar av motsatt laddning i två riktningar längs en tråd.

Ampere föreslog helt enkelt att ta rörelseriktningen för positiv elektricitet för strömmens riktning och hela tiden att tala om strömriktningen, vilket betyder rörelsen av en positiv laddning... Sedan dess har riktningen för riktningen av den ström som Ampere föreslagit har accepterats överallt och används och fram till idag.

När Maxwell utvecklade sin teori om elektromagnetism och bestämde sig för att tillämpa den högra skruvregeln för enkelhetens skull för att bestämma riktningen för den magnetiska induktionsvektorn, höll han sig också till denna position: strömriktningen är rörelseriktningen för en positiv laddning.

Faraday, å sin sida, noterar att strömmens riktning är villkorad, det är bara ett bekvämt verktyg för forskare att entydigt bestämma strömriktningen. Lenz introducerar sin Lenz-regel (se — Grundläggande lagar för elektroteknik), använder också termen "strömriktning" för att betyda rörelsen av positiv elektricitet. Det är bara bekvämt.

Och även efter att Thomson upptäckte elektronen 1897, höll konventionen om strömriktningen fortfarande. Även om bara elektroner faktiskt rör sig i en tråd eller i ett vakuum, tas den omvända riktningen fortfarande som strömriktningen - från plus till minus.

Mer än ett sekel efter upptäckten av elektronen, trots Faradays idéer om joner, även med utseendet av elektronrör och transistorer, även om det fanns svårigheter i beskrivningarna, kvarstår det vanliga tillståndet fortfarande. Så det är bekvämare att arbeta med strömmar, att navigera i sina magnetfält, och det verkar som att detta inte orsakar verkliga svårigheter för någon.

Se även:Förutsättningar för förekomsten av elektrisk ström