Gdje struja struje?

U električnom krugu nastaje električna struja koja uključuje izvor struje i potrošača električne energije. Ali u kojem se smjeru događa ta struja? Tradicionalno se vjeruje da struja u vanjskom krugu ima smjer od plus izvora prema minusu, dok unutar izvora napajanja iznosi od minus do plus.

Zapravo je električna struja uređeno kretanje električno nabijenih čestica. Ako je provodnik izrađen od metala, te čestice su elektroni - čestice negativno nabijene. Međutim, u vanjskom krugu elektroni se kreću upravo od minusa (negativnog pola) do plusa (pozitivnog pola), a ne od plusa prema minusu.

Ako je uključen u vanjski krug poluvodička dioda, postat će jasno da je struja moguća samo kad je dioda spojena katodom u smjeru minus. Iz toga proizlazi da se pravac suprotan stvarnom gibanju elektrona uzima kao smjer električne struje u krugu.

Ako pratimo povijest nastanka elektrotehnike kao neovisne znanosti, možemo razumjeti odakle dolazi takav paradoksalan pristup.

Američki istraživač Benjamin Franklin iznio je u svoje vrijeme jedinstvenu (jedinstvenu) teoriju električne energije. Prema ovoj teoriji, električna materija je beztežna tekućina koja može teći iz nekih tijela, dok se u drugima nakuplja.

Prema Franklinu, u svim tijelima postoji električna tekućina, ali tijela se naelektriziraju samo kada u njima postoji višak ili nedostatak električne tekućine (električne tekućine). Manjak električne tekućine (prema Franklinu) značio je negativnu elektrifikaciju, a višak - pozitivnu.

To je bio početak koncepata pozitivnog naboja i negativnog naboja. U trenutku povezivanja pozitivno nabijenih tijela s negativno nabijenim tijelima, električna tekućina teče iz tijela s velikom količinom električne tekućine u tijela sa smanjenom količinom. To je slično sistemu komuniciranja plovila. Stabilan pojam električne struje, kretanje električnih naboja, ušao je u znanost.

Ova Franklinova hipoteza prethodila je elektroničkoj teoriji provođenja, ali pokazalo se da je daleko od savršene. Francuski fizičar Charles Dufe otkrio je da u stvarnosti postoje dvije vrste električne energije koje pojedinačno pokoravaju Franklinovoj teoriji, ali se međusobno neutraliziraju pri dodiru. Pojavila se nova dualistička (dualna) teorija o elektricitetu, koju je predložio prirodoslovac Robert Simmer na temelju eksperimenata Charlesa Dufea.

Prilikom trljanja radi naelektriziranja naelektrizirana tijela nakupljaju se ne samo utrljano tijelo, nego i trljano tijelo. Dualistička teorija tvrdila je da u običnom stanju tijela sadrže dvije vrste električne tekućine i u različitim količinama koje se međusobno neutraliziraju. Elektrifikacija je objasnjena promjenom omjera negativne i pozitivne električne energije u elektrificiranim tijelima.

I Franklinova hipoteza i Simmerova hipoteza uspješno su objasnili elektrostatičke pojave i čak se međusobno nadmetali.

Izumljen 1799. godine od volta i otkrića pojave elektrolize doveli su do zaključka da tijekom elektrolize otopina i tekućina u njima postoje dva suprotna naboja u smjeru kretanja naboja - negativan i pozitivan. To je bio trijumf dualističke teorije, jer kada se voda raspadala, sada je bilo moguće promatrati kako se na pozitivnoj elektrodi oslobađaju mjehurići kisika, dok se na negativnoj elektrodi oslobađa vodik.

Ali ovdje nije sve bilo glatko. Količina emitiranih plinova pokazala se različitom. Vodik se ispuštao dvostruko više od kisika.Ovo je zbunilo fizičare. Tada kemičari nisu imali pojma da u molekuli vode postoje dva vodikova atoma i samo jedan atom kisika.

Te teorije nisu svi razumjeli.

No, 1820. Andre-Marie Ampère u radu predstavljenom članovima pariške Akademije znanosti prvo odlučuje da odabere jedan od smjerova struje kao glavni, ali potom daje pravilo prema kojem je moguće točno odrediti utjecaj magneta na električne struje.

Kako ne bi cijelo vrijeme govorili o dvije suprotne struje obje struje struje, kako bi se izbjegla nepotrebna ponavljanja, Ampere je odlučio strogo uzeti smjer kretanja pozitivne električne energije kao smjer električne struje. Tako je po prvi put Ampere do sada uveden opće prihvaćeno pravilo smjera električne struje.

Kasnije se i sam Maxwell pridržavao tog položaja, izmislivši pravilo „gimlet“ koje određuje smjer magnetskog polja zavojnice. Ali pitanje pravog smjera električne struje ostalo je otvoreno. Faraday je napisao da je takvo stanje samo uvjetno, da je prikladno za znanstvenike i pomaže im da jasno odrede smjer struje. Ali ovo je samo zgodan alat.

Nakon što je Faraday otkrio elektromagnetsku indukciju, postalo je potrebno odrediti smjer inducirane struje. Ruski fizičar Lenz dao je pravilo: ako se metalni vodič vodi blizu struje ili magneta, u njemu nastaje galvanska struja. Smjer struje u nastajanju je takav da bi fiksirana žica iz svog djelovanja došla u pokret suprotno početnom pomaku. Jednostavno, lako razumljivo pravilo.

Čak i nakon otkrića elektrona, ova konvencija postoji više od stoljeća i pol. Izumom uređaja poput elektroničke svjetiljke, širokim uvođenjem poluvodiča, počele su se pojavljivati ​​poteškoće. Ali elektrotehnika, kao i prije, djeluje na starim definicijama. Ponekad to uzrokuje stvarnu zbrku. Ali unošenje prilagodbi uzrokovat će više neugodnosti.

Pročitajte i:Ožičenje i cjevovodi: analogije i razlike