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Wo fließt der Strom?

 

Wohin geht der Strom?Ein elektrischer Strom entsteht in einem Stromkreis, der eine Stromquelle und einen Stromverbraucher enthält. Aber in welche Richtung tritt dieser Strom auf? Es wird traditionell angenommen, dass der Strom in der externen Schaltung eine Richtung vom Plus der Quelle zum Minus hat, während er innerhalb der Stromquelle von Minus zum Plus ist.

In der Tat ist elektrischer Strom die geordnete Bewegung elektrisch geladener Teilchen. Wenn der Leiter aus Metall besteht, sind diese Teilchen Elektronen - negativ geladene Teilchen. Im externen Stromkreis bewegen sich die Elektronen jedoch genau vom Minus (negativer Pol) zum Plus (positiver Pol) und nicht vom Plus zum Minus.

Wenn in einem externen Stromkreis enthalten Halbleiterdiodewird deutlich, dass Strom nur möglich ist, wenn die Diode durch die Kathode in Richtung des Minus verbunden ist. Daraus folgt, dass die der tatsächlichen Bewegung der Elektronen entgegengesetzte Richtung als Richtung des elektrischen Stroms in der Schaltung genommen wird.

Stromkreis mit Batterie, Diode und Glühlampe

Wenn wir die Geschichte der Entstehung der Elektrotechnik als eigenständige Wissenschaft verfolgen, können wir verstehen, woher ein solcher paradoxer Ansatz stammt.

Der amerikanische Forscher Benjamin Franklin stellte zu seiner Zeit eine einheitliche (einheitliche) Theorie der Elektrizität auf. Nach dieser Theorie ist elektrische Materie eine schwerelose Flüssigkeit, die aus einigen Körpern herausfließen kann, während sie sich in anderen ansammelt.

Laut Franklin gibt es in allen Körpern eine elektrische Flüssigkeit, aber Körper werden nur dann elektrifiziert, wenn in ihnen ein Überschuss oder ein Mangel an elektrischer Flüssigkeit (elektrische Flüssigkeit) vorhanden ist. Der Mangel an elektrischer Flüssigkeit (laut Franklin) bedeutete eine negative Elektrifizierung und der Überschuss - positiv.

Dies war der Beginn der Konzepte der positiven und negativen Ladung. Im Moment der Verbindung von positiv geladenen Körpern mit negativ geladenen Körpern fließt elektrische Flüssigkeit von einem Körper mit einer großen Menge elektrischer Flüssigkeit zu Körpern mit einer reduzierten Menge davon. Dies ähnelt einem System zur Kommunikation von Schiffen. Ein stabiles Konzept des elektrischen Stroms, die Bewegung elektrischer Ladungen, ist in die Wissenschaft eingegangen.

Diese Franklin-Hypothese ging der elektronischen Leitungstheorie voraus, erwies sich jedoch als alles andere als perfekt. Der französische Physiker Charles Dufe entdeckte, dass es in Wirklichkeit zwei Arten von Elektrizität gibt, die individuell der Franklin-Theorie folgen, sich aber bei Kontakt gegenseitig neutralisieren. Eine neue dualistische (duale) Theorie der Elektrizität erschien, die der Naturwissenschaftler Robert Simmer auf der Grundlage der Experimente von Charles Dufe aufgestellt hatte.

Beim Reiben werden zur Elektrifizierung elektrifizierter Körper nicht nur der geriebene, sondern auch der geriebene Körper aufgeladen. Die dualistische Theorie behauptete, dass die Körper im normalen Zustand zwei Arten von elektrischer Flüssigkeit und in unterschiedlichen Mengen enthielten, die sich gegenseitig neutralisierten. Die Elektrifizierung wurde durch eine Änderung des Verhältnisses von negativer und positiver Elektrizität in elektrifizierten Körpern erklärt.

elektrische Schwingungen

Sowohl Franklins Hypothese als auch Simmers Hypothese erklärten erfolgreich elektrostatische Phänomene und konkurrierten sogar miteinander.

Erfunden 1799 durch einen Voltpol und Entdeckung Elektrolysephänomene führte zu dem Schluss, dass während der Elektrolyse von Lösungen und Flüssigkeiten in ihnen zwei entgegengesetzte Ladungen in Bewegungsrichtung der Ladungen vorhanden sind - negative und positive. Dies war der Triumph der dualistischen Theorie, denn als Wasser zersetzt wurde, konnte nun beobachtet werden, wie Sauerstoffblasen an der positiven Elektrode freigesetzt wurden, während Wasserstoff an der negativen Elektrode freigesetzt wurde.

Aber hier war nicht alles glatt. Die Menge der emittierten Gase war unterschiedlich. Wasserstoff wurde doppelt so viel freigesetzt wie Sauerstoff.Das verwirrte die Physiker. Dann hatten die Chemiker keine Ahnung, dass es im Wassermolekül zwei Wasserstoffatome und nur ein Sauerstoffatom gibt.

Elektrolyse

Diese Theorien wurden nicht von allen verstanden.

Doch 1820 beschließt Andre-Marie Ampère in einem den Mitgliedern der Pariser Akademie der Wissenschaften vorgelegten Papier zunächst, eine der Richtungen der Ströme als Hauptrichtung zu wählen, gibt dann aber eine Regel an, nach der es möglich ist, die Wirkung von Magneten auf elektrische Ströme genau zu bestimmen.

Um nicht über die beiden entgegengesetzten Ströme beider Elektrizitätsströme zu sprechen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, hat Ampere beschlossen, die Bewegungsrichtung positiver Elektrizität strikt als Richtung des elektrischen Stroms zu verwenden. Zum ersten Mal wurde von Ampere die allgemein anerkannte Regel der Richtung des elektrischen Stroms eingeführt.

Später hielt Maxwell selbst an dieser Position fest, nachdem er die "Gimlet" -Regel erfunden hatte, die die Richtung des Magnetfelds der Spule bestimmt. Die Frage nach der wahren Richtung des elektrischen Stroms blieb jedoch offen. Faraday schrieb, dass dieser Zustand nur bedingt ist, für Wissenschaftler bequem ist und ihnen hilft, die Richtung der Ströme klar zu bestimmen. Dies ist jedoch nur ein praktisches Werkzeug.

Nachdem Faraday die elektromagnetische Induktion entdeckt hatte, wurde es notwendig, die Richtung des induzierten Stroms zu bestimmen. Der russische Physiker Lenz gab eine Regel vor: Wenn sich ein Metallleiter in der Nähe eines Stroms oder eines Magneten bewegt, entsteht darin ein galvanischer Strom. Und die Richtung des austretenden Stroms ist so, dass der feste Draht von seiner Wirkung in Bewegung entgegen der anfänglichen Verschiebung kommen würde. Einfache, leicht verständliche Regel.

Einfache elektrische Schaltung

Auch nach der Entdeckung eines Elektrons besteht diese Konvention seit mehr als anderthalb Jahrhunderten. Mit der Erfindung einer Vorrichtung wie einer elektronischen Lampe und der weit verbreiteten Einführung von Halbleitern traten Schwierigkeiten auf. Aber die Elektrotechnik arbeitet nach wie vor nach alten Definitionen. Manchmal führt dies zu echter Verwirrung. Das Vornehmen von Anpassungen führt jedoch zu weiteren Unannehmlichkeiten.

Lesen Sie auch:Verkabelung und Rohrleitungen: Analogien und Unterschiede

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Die Geschichte eines Paradoxons der Elektrotechnik
  • Was ist elektrischer Strom?
  • Die Verwendung der elektrostatischen Induktion in der Technologie
  • Trägheit eines Elektrons: Tolman-Stuart- und Mandelstam-Papaleksi-Experimente
  • Wie Halbleiterdioden angeordnet sind und funktionieren

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: Sergey | [Zitat]

     
     

    Sehr nützlicher Artikel und der Film ist gut. Mein kleiner Sohn ist sehr neugierig in Bezug auf Physik und Elektronik, und jetzt kam er und stellte eine solche Frage. Aber was, ich verstehe das ein bisschen, aber wie man es einem Dreizehnjährigen erklärt ... Lange habe ich versucht, etwas Verständliches zusammenzudrücken, aber mein Sohn spähte nur durch seine Augen. Dann ging ich in ein weltweites Netzwerk in der Hoffnung, dass Profis helfen würden. Und hier ist ein solcher Artikel gut. Danke, zusammen mit meinem Sohn herausgefunden, was was ist.