Πού πηγαίνει η ηλεκτρική ενέργεια;

Ένα ηλεκτρικό ρεύμα ανακύπτει σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που περιλαμβάνει μια πηγή ρεύματος και έναν καταναλωτή ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά σε ποια κατεύθυνση συμβαίνει αυτό το ρεύμα; Συνήθως πιστεύεται ότι στο εξωτερικό κύκλωμα το ρεύμα έχει μια κατεύθυνση από το πρίσμα της πηγής στο μείον, ενώ εντός της πηγής ισχύος είναι από το μείον στο συν.

Πράγματι, το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η διαταγμένη κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Εάν ο αγωγός είναι κατασκευασμένος από μέταλλο, αυτά τα σωματίδια είναι ηλεκτρόνια - αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Ωστόσο, στο εξωτερικό κύκλωμα, τα ηλεκτρόνια κινούνται ακριβώς από το μείον (αρνητικό πόλο) στο συν (θετικό πόλο), και όχι από το συν στο μείον.

Αν περιλαμβάνεται σε εξωτερικό κύκλωμα ημιαγωγού διόδου, θα γίνει σαφές ότι το ρεύμα είναι δυνατό μόνο όταν η δίοδος συνδέεται από την κάθοδο προς την κατεύθυνση του μείον. Από αυτό προκύπτει ότι η κατεύθυνση αντίθετη προς την πραγματική κίνηση των ηλεκτρονίων λαμβάνεται ως η κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα.

Εάν εντοπίσουμε την ιστορία του σχηματισμού της ηλεκτρολογίας ως ανεξάρτητης επιστήμης, μπορούμε να καταλάβουμε από πού προέκυψε μια τέτοια παράδοξη προσέγγιση.

Ο αμερικανός ερευνητής Benjamin Franklin πρότεινε στην εποχή του μια ενιαία (ενοποιημένη) θεωρία ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η ηλεκτρική ύλη είναι ένα άχρωμο υγρό που μπορεί να ρέει από κάποια σώματα, ενώ συσσωρεύεται σε άλλους.

Σύμφωνα με τον Franklin, υπάρχει ένα ηλεκτρικό υγρό σε όλα τα σώματα, αλλά τα σώματα γίνονται ηλεκτρισμένα μόνο όταν υπάρχει περίσσεια ή έλλειψη ηλεκτρικού υγρού (ηλεκτρικού υγρού) σε αυτά. Η έλλειψη ηλεκτρικού υγρού (σύμφωνα με τον Franklin) σήμαινε αρνητική ηλεκτροδότηση, και η υπέρβαση - θετική.

Αυτή ήταν η αρχή των εννοιών του θετικού φορτίου και του αρνητικού φορτίου. Τη στιγμή της σύνδεσης των θετικά φορτισμένων σωμάτων με αρνητικά φορτισμένα σώματα, το ηλεκτρικό υγρό ρέει από ένα σώμα με μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικού υγρού σε σώματα με μειωμένη ποσότητα. Αυτό είναι παρόμοιο με ένα σύστημα επικοινωνίας σκαφών. Μια σταθερή έννοια του ηλεκτρικού ρεύματος, η κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων, έχει εισέλθει στην επιστήμη.

Αυτή η υπόθεση του Φράνκλιν προηγήθηκε της ηλεκτρονικής θεωρίας της αγωγής, αλλά αποδείχθηκε ότι δεν ήταν τελείως τέλεια. Ο γάλλος φυσικός Charles Dufe ανακάλυψε ότι στην πραγματικότητα υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρισμού, που υπακούουν ατομικά τη θεωρία του Franklin, αλλά αλληλεπιδρούν αμοιβαία κατά την επαφή. Μια νέα dualistic (διπλή) θεωρία της ηλεκτρικής ενέργειας εμφανίστηκε, που προτάθηκε από το φυσικό επιστήμονα Robert Simmer με βάση τα πειράματα του Charles Dufe.

Όταν τρίβετε, για να ηλεκτρίσετε, ηλεκτροφόρα σώματα, όχι μόνο το τρίβει το σώμα, αλλά και το τρίψιμο φορτώνεται. Η δυϊστική θεωρία ισχυρίστηκε ότι στη συνήθη κατάσταση τα σώματα περιείχαν δύο είδη ηλεκτρικού υγρού και σε διαφορετικές ποσότητες που εξουδετερώνουν ο ένας τον άλλον. Η ηλεκτροκίνηση εξηγείται από τη μεταβολή του λόγου αρνητικής και θετικής ηλεκτρικής ενέργειας σε ηλεκτροφόρα σώματα.

Και η υπόθεση του Franklin και η υπόθεση του Simmer εξήγησαν επιτυχώς τα ηλεκτροστατικά φαινόμενα και μάλιστα ανταγωνίστηκαν μεταξύ τους.

Επινοήθηκε το 1799 από ένα πόλο και ανακάλυψη φαινόμενα ηλεκτρόλυσης οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι κατά την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων και υγρών σε αυτά υπάρχουν δύο αντίθετες φορτίσεις στην κατεύθυνση της κίνησης των φορτίων - αρνητική και θετική. Αυτός ήταν ο θρίαμβος της δυϊστικής θεωρίας, διότι όταν το νερό αποσυντέθηκε, ήταν τώρα δυνατό να παρατηρήσουμε πώς απελευθερώθηκαν φυσαλίδες οξυγόνου στο θετικό ηλεκτρόδιο, ενώ το υδρογόνο απελευθερώθηκε στο αρνητικό ηλεκτρόδιο.

Αλλά όλα δεν ήταν ομαλά εδώ. Η ποσότητα των εκπεμπόμενων αερίων εξελίχθηκε διαφορετικά. Το υδρογόνο απελευθερώθηκε δύο φορές περισσότερο από το οξυγόνο.Αυτοί οι αινιγματικοί φυσικοί. Τότε οι χημικοί δεν είχαν ιδέα ότι στο μόριο του νερού υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου και μόνο ένα άτομο οξυγόνου.

Αυτές οι θεωρίες δεν ήταν κατανοητές από όλους.

Αλλά το 1820 ο Andre-Marie Ampère, σε ένα έγγραφο που παρουσιάστηκε στα μέλη της Ακαδημίας Επιστημών των Παρισίων, αποφασίζει πρώτα να επιλέξει μία από τις κατευθύνσεις των ρευμάτων ως κύριο, αλλά στη συνέχεια δίνει έναν κανόνα σύμφωνα με τον οποίο είναι δυνατός ο ακριβής προσδιορισμός της επίδρασης των μαγνητών στα ηλεκτρικά ρεύματα.

Για να μην μιλάμε συνεχώς για δύο αντίθετα ρεύματα των δύο ρευμάτων ρεύματος, για να αποφύγουμε περιττές επαναλήψεις, ο Αμπερέ αποφάσισε να αποδεχθεί αυστηρά την κατεύθυνση της κίνησης θετικού ηλεκτρισμού ως την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος. Έτσι, για πρώτη φορά από τον Ampere, ο γενικά αποδεκτός κανόνας της κατεύθυνσης του ηλεκτρικού ρεύματος εισήχθη μέχρι στιγμής.

Αργότερα, ο Maxwell ο ίδιος τήρησε αυτή τη θέση, έχοντας εφεύρει τον κανόνα "gimlet", ο οποίος καθορίζει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου του πηνίου. Αλλά το ζήτημα της πραγματικής κατεύθυνσης του ηλεκτρικού ρεύματος παρέμεινε ανοιχτό. Ο Faraday έγραψε ότι αυτή η κατάσταση των πραγμάτων είναι μόνο υπό όρους, είναι βολική για τους επιστήμονες και τους βοηθά να καθορίζουν σαφώς την κατεύθυνση των ρευμάτων. Αλλά αυτό είναι μόνο ένα βολικό εργαλείο.

Αφού ανακάλυψε ο Faraday την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, έγινε αναγκαίο να προσδιοριστεί η κατεύθυνση του επαγόμενου ρεύματος. Ο ρώσος φυσικός Lenz έδωσε έναν κανόνα: αν ένας μεταλλικός αγωγός κινείται κοντά σε ένα ρεύμα ή ένα μαγνήτη, τότε δημιουργείται ένα γαλβανικό ρεύμα. Και η κατεύθυνση του αναδυόμενου ρεύματος είναι τέτοια ώστε το σταθερό σύρμα να προέρχεται από τη δράση του σε κίνηση αντίθετη από την αρχική μετατόπιση. Απλός, εύκολος να καταλάβει κανόνας.

Ακόμη και μετά την ανακάλυψη ενός ηλεκτρονίου, αυτή η σύμβαση υπήρξε για περισσότερο από έναν αιώνα και μισό. Με την εφεύρεση μιας συσκευής όπως ενός ηλεκτρονικού λαμπτήρα, με την εκτεταμένη εισαγωγή ημιαγωγών, άρχισαν να δημιουργούνται δυσκολίες. Αλλά η ηλεκτρολογία, όπως και πριν, λειτουργεί με παλιούς ορισμούς. Μερικές φορές αυτό προκαλεί πραγματική σύγχυση. Αλλά η προσαρμογή θα προκαλέσει περισσότερη δυσκολία.

Διαβάστε επίσης:Καλωδίωση και σωληνώσεις: αναλογίες και διαφορές