Sähkövirran suunta

Yhdistämme LEDin sormiparistoon, ja jos napaisuutta havaitaan oikein, se syttyy. Mihin suuntaan virta asettuu? Nykyään kaikki tietävät tämän sisältä ja ulkoa. Ja siksi akun sisällä miinuksesta plussaan - loppujen lopuksi virta tässä suljetussa sähköpiirissä on vakio.

Positiivisesti varautuneiden hiukkasten liikesuuntaa pidetään virran suunnana piirissä, mutta loppujen lopuksi elektronit liikkuvat metalleissa, ja tiedämme, että ne ovat negatiivisesti varautuneita. Tämä tarkoittaa, että todellisuudessa käsite "nykyinen suunta" on sopimus. Selvitetään, miksi elektronien kulkiessa piirin läpi miinuksesta plussaan, kaikki ympärillään sanovat, että virta muuttuu plussasta miinukseen... Miksi tämä on absurdia?

Vastaus löytyy sähkötekniikan muodostumisen historiasta. Kun Franklin kehitti teoriaansa sähköstä, hän piti sen liikettä nesteen liikkeenä, joka näytti virtaavan kehosta toiseen. Missä sähkönestettä on enemmän, se virtaa siihen suuntaan, jossa sitä on vähemmän.

Tästä syystä Franklin kutsui kappaleita, joissa oli liikaa sähkönestettä (ehdollisesti!) positiivisesti sähköistyneiksi ja elimiä, joissa sähkönestettä puuttui, negatiivisesti sähköistyneiksi. Siitä se ajatus liikkeestä tulee. sähkömaksut… Positiivinen varaus virtaa ikään kuin kommunikoivien suonijärjestelmän läpi varautuneesta kappaleesta toiseen.

Myöhemmin ranskalainen tutkija Charles Dufay kokeissaan sähköistävä kitka havaitsi, että hankautuneiden ruumiiden lisäksi myös hankautumat ovat varautuneet, ja koskettaessa molempien ruumiiden varaukset neutraloituvat. Osoittautuu, että on olemassa kaksi erillistä sähkövaraustyyppiä, jotka vuorovaikutuksessa kumoavat toisensa. Tämän kahden sähkön teorian kehitti Franklinin aikalainen, Robert Simmer, joka oli itsekin tullut vakuuttuneeksi siitä, että jokin Franklinin teoriassa ei ollut täysin oikein.

Skotlantilainen fyysikko Robert Simmer käytti kahta paria sukkia: lämpimät villasukat ja toinen silkkisukka päällä. Kun hän irrotti molemmat sukat jaloistaan ​​kerralla ja sitten yhden sukan toisesta, hän huomasi seuraavan kuvan: villa- ja silkkisukat turposivat, ikään kuin ottavat jalkojen muotoa ja tarttuivat jyrkästi toisiinsa. Samanaikaisesti samasta materiaalista, kuten villasta ja silkistä, valmistetut sukat hylkivät toisiaan.

Jos Simmer piti toisessa kädessään kahta silkkisukkaa ja toisessa kaksi villasukkaa, niin kun hän toi kätensä yhteen, samasta materiaalista valmistettujen sukkien hylkiminen ja eri materiaaleista valmistettujen sukkien vetovoima johti niiden välille mielenkiintoiseen vuorovaikutukseen: erilainen. sukat ikään kuin ne törmäsivät toisiinsa ja kietoutuivat palloksi.

Havainnot omien sukkien käyttäytymisestä johtivat Robert Simmerin siihen johtopäätökseen, että jokaisessa kehossa ei ole yhtä, vaan kaksi sähköistä nestettä, positiivista ja negatiivista, joita kehossa on yhtä paljon.

Kun kaksi kappaletta hankaa, toinen niistä voi siirtyä kehosta toiseen, jolloin toisessa kehossa on ylimäärä toista nestettä ja toisessa sen puute. Molemmat kehot sähköistyvät, vastakkaisessa merkissä sähkö.

Siitä huolimatta sähköstaattiset ilmiöt voidaan selittää onnistuneesti käyttämällä sekä Franklinin hypoteesia että Simmerin hypoteesia kahdesta sähkövoimasta. Nämä teoriat ovat kilpailleet keskenään jo jonkin aikaa.

Kun Alessandro Volta loi vuonna 1779 voltaic-kolonninsa, jonka jälkeen elektrolyysiä tutkittiin, tiedemiehet tulivat yksiselitteiseen johtopäätökseen, että todellakin kaksi vastakkaista varauskantajavirtaa liikkuu liuoksissa ja nesteissä - positiivinen ja negatiivinen. Dualistinen sähkövirran teoria, vaikka kaikki eivät sitä ymmärtäneet, voitti kuitenkin.

Lopulta vuonna 1820, puhuessaan Pariisin tiedeakatemiassa, Ampere ehdotti, että yksi varauksen liikesuunnasta valitaan virran pääsuunnaksi. Hänelle oli kätevää tehdä tämä, koska Ampere tutki virtojen vuorovaikutusta keskenään ja virtojen vuorovaikutusta magneettien kanssa. Ja niin joka kerta viestin aikana, puhumattakaan kaksi vastakkaisen varauksen virtaa liikkuu kahteen suuntaan yhtä lankaa pitkin.

Ampere ehdotti yksinkertaisesti positiivisen sähkön liikesuunnan ottamista virran suunnaksi ja koko ajan puhumista virran suunnasta, mikä tarkoittaa positiivisen varauksen liikettä... Siitä lähtien virran suunnan sijainti Amperen ehdottama virta on hyväksytty kaikkialla ja sitä käytetään tähän päivään asti.

Kun Maxwell kehitti teoriansa sähkömagnetismista ja päätti soveltaa oikeanpuoleisen ruuvin sääntöä mukavuussyistä magneettisen induktiovektorin suunnan määrittämiseen, hän myös noudatti tätä kantaa: virran suunta on positiivisen varauksen liikesuunta.

Faraday puolestaan ​​toteaa, että virran suunta on ehdollinen, se on vain kätevä työkalu tutkijoille määrittää yksiselitteisesti virran suunta. Lenz esittelee Lenz-sääntönsä (katso - Sähkötekniikan peruslait), käyttää myös termiä «virran suunta» tarkoittamaan positiivisen sähkön liikettä. Se on vain kätevää.

Ja jopa sen jälkeen, kun Thomson löysi elektronin vuonna 1897, virran suunnan sopimus oli edelleen voimassa. Vaikka vain elektronit todella liikkuvat johdossa tai tyhjiössä, käänteinen suunta otetaan silti virran suunnaksi - plussasta miinukseen.

Yli vuosisata elektronin löytämisen jälkeen, Faradayn ioneja koskevista ajatuksista huolimatta, vaikka elektroniputkien ja transistorien ilmaantuessakin, vaikka kuvauksissa oli vaikeuksia, tavallinen tilanne säilyy edelleen. Joten on kätevämpää työskennellä virtojen kanssa, navigoida niiden magneettikentissä, ja näyttää siltä, ​​​​että tämä ei aiheuta todellisia vaikeuksia kenellekään.

Katso myös:Edellytykset sähkövirran olemassaololle