Direcția curentului electric

Conectăm LED-ul la bateria degetului, iar dacă polaritatea este respectată corect, acesta se va aprinde. În ce direcție se va stabili curentul? În zilele noastre, toată lumea știe acest lucru pe dinăuntru și pe dinafară. Și, prin urmare, în interiorul bateriei de la minus la plus - la urma urmei, curentul în acest circuit electric închis este constant.

Direcția de mișcare a particulelor încărcate pozitiv este considerată direcția curentului în circuit, dar la urma urmei, electronii se mișcă în metale și, știm, sunt încărcați negativ. Aceasta înseamnă că în realitate conceptul de „direcție curentă” este o convenție. Să ne dăm seama de ce, pe măsură ce electronii trec prin circuit de la minus la plus, toată lumea din jurul lor spune că curentul trece de la plus la minus... De ce este absurd?

Răspunsul se află în istoria formării ingineriei electrice. Când Franklin și-a dezvoltat teoria electricității, el a considerat mișcarea acesteia ca fiind aceea a unui fluid, care părea să curgă dintr-un corp în altul. Acolo unde există mai mult fluid electric, acesta curge în direcția în care este mai puțin.

Din acest motiv, Franklin a numit corpurile cu un exces de fluid electric (condițional!) electrizate pozitiv, iar corpurile cu lipsă de fluid electric, electrificate negativ. De aici vine ideea de mișcare. sarcini electrice… Sarcina pozitivă curge, ca printr-un sistem de vase comunicante, de la un corp încărcat la altul.

Mai târziu, cercetătorul francez Charles Dufay în experimentele sale cu frecare electrizantă a constatat că nu numai corpurile frecate, ci și corpurile frecate sunt încărcate, iar la contact încărcările ambelor corpuri sunt neutralizate. Se pare că există de fapt două tipuri separate de sarcină electrică care, atunci când interacționează, se anulează reciproc. Această teorie a două electricități a fost dezvoltată de contemporanul lui Franklin, Robert Simmer, care se convinsese că ceva din teoria lui Franklin nu era în întregime corect.

Fizicianul scoțian Robert Simmer a purtat două perechi de șosete: șosete calde de lână și o a doua de mătase deasupra. Când și-a scos ambii șosete de pe picior deodată și apoi a scos unul de pe celălalt, a observat următoarea imagine: șosetele de lână și mătase s-au umflat, parcă luând forma picioarelor și se lipeau brusc unul de celălalt. În același timp, șosetele din același material, precum lâna și mătasea, se resping reciproc.

Dacă Simmer a ținut doi șosete de mătase într-o mână și doi de lână în cealaltă, atunci când și-a adunat mâinile, respingerea șosetelor din același material și atragerea șosetelor din materiale diferite au dus la o interacțiune interesantă între ele: diferite șosete de parcă s-ar arunca unul peste altul și s-au împletit într-o minge.

Observațiile asupra comportamentului propriilor șosete l-au condus pe Robert Simmer la concluzia că în fiecare corp nu există unul, ci două fluide electrice, pozitive și negative, care sunt conținute în corp în cantități egale.

Când două corpuri se freacă, unul dintre ele poate trece de la un corp la altul, atunci va exista un exces de unul dintre lichide într-un corp și deficiența acestuia în celălalt. Ambele corpuri se vor electrifica, opus în semn electric.

Cu toate acestea, fenomenele electrostatice pot fi explicate cu succes folosind atât ipoteza lui Franklin, cât și ipoteza lui Simmer a două forțe electrice. Aceste teorii concurează între ele de ceva timp.

Când, în 1779, Alessandro Volta și-a creat coloana voltaică, după care a fost studiată electroliza, oamenii de știință au ajuns la concluzia fără echivoc că într-adevăr două fluxuri opuse de purtători de sarcină se mișcă în soluții și lichide - pozitive și negative. Teoria dualistă a curentului electric, deși nu a fost înțeleasă de toți, a triumfat totuși.

În cele din urmă, în 1820, vorbind în fața Academiei de Științe din Paris, Ampere a propus să aleagă una dintre direcțiile de mișcare a sarcinii ca direcție principală a curentului. I-a fost convenabil să facă acest lucru, deoarece Ampere studia interacțiunea curenților între ei și a curenților cu magneții. Și astfel, de fiecare dată în timpul unui mesaj, cu atât mai puțin două fluxuri de încărcare opusă se mișcă în două direcții de-a lungul unui fir.

Ampere a propus pur și simplu să ia direcția de mișcare a electricității pozitive pentru direcția curentului și tot timpul să vorbească despre direcția curentului, ceea ce înseamnă mișcarea unei sarcini pozitive... De atunci poziția direcției de curentul propus de Ampere a fost acceptat peste tot și este folosit și până astăzi.

Când Maxwell și-a dezvoltat teoria electromagnetismului și a decis să aplice regula șurubului din dreapta pentru comoditate în determinarea direcției vectorului de inducție magnetică, el a aderat și la această poziție: direcția curentului este direcția de mișcare a unei sarcini pozitive.

Faraday, la rândul său, observă că direcția curentului este condiționată, este doar un instrument convenabil pentru oamenii de știință pentru a determina fără ambiguitate direcția curentului. Lenz și-a introdus regula lui Lenz (vezi - Legile de bază ale ingineriei electrice), folosește și termenul „direcție curentă” pentru a desemna mișcarea electricității pozitive. Este doar convenabil.

Și chiar și după ce Thomson a descoperit electronul în 1897, convenția de direcție a curentului încă se menținea. Chiar dacă numai electronii se mișcă efectiv într-un fir sau în vid, direcția inversă este totuși luată ca direcție a curentului - de la plus la minus.

La mai bine de un secol de la descoperirea electronului, în ciuda ideilor lui Faraday despre ioni, chiar și cu apariția tuburilor electronice și a tranzistorilor, deși au existat dificultăți în descrieri, starea obișnuită de lucruri rămâne încă. Deci este mai convenabil să lucrezi cu curenții, să navighezi în câmpurile lor magnetice și se pare că acest lucru nu provoacă dificultăți reale nimănui.

Vezi si:Condiții de existență a curentului electric