Di manakah aliran elektrik?

Arus elektrik timbul dalam litar elektrik termasuk sumber semasa dan pengguna elektrik. Tetapi di manakah arah ini berlaku sekarang? Secara tradisinya percaya bahawa di litar luaran arus mempunyai arah dari tambah sumber ke tolak, sementara di dalam sumber kuasa itu adalah dari tolak ke tambah.

Sesungguhnya arus elektrik adalah pergerakan yang diarahkan zarah-zarah yang dikenakan elektrik. Jika konduktor diperbuat daripada logam, zarah-zarah ini adalah elektron - zarah bercas negatif. Walau bagaimanapun, dalam litar luaran, elektron bergerak dengan tepat dari tolak (kutub negatif) ke tambah (kutub positif), dan bukan dari tambah ke tolak.

Jika dimasukkan ke dalam litar luaran diod semikonduktor, ia akan menjadi jelas bahawa arus mungkin hanya apabila diod disambung oleh katod ke arah tolak. Daripada ini ia mengikuti arah yang bertentangan dengan gerak sebenar elektron diambil sebagai arah arus elektrik dalam litar.

Sekiranya kita mengesan sejarah pembentukan kejuruteraan elektrik sebagai sains bebas, kita dapat memahami di mana pendekatan paradoks seperti itu berasal.

Penyelidik Amerika Benjamin Franklin mengemukakan pada masa itu teori kesatuan (bersatu) elektrik. Mengikut teori ini, perkara elektrik adalah cecair tanpa berat yang dapat mengalir keluar dari beberapa mayat, sementara terkumpul di lain-lain.

Menurut Franklin, terdapat cairan elektrik di semua tubuh, tetapi tubuh menjadi terpadat hanya apabila ada kelebihan atau kekurangan cairan elektrik (cairan elektrik) di dalamnya. Kekurangan cecair elektrik (menurut Franklin) bermakna elektrifikasi negatif, dan lebihan - positif.

Oleh itu, konsep caj positif dan caj negatif diletakkan. Pada masa sambungan sambungan badan-badan bermuatan positif dengan badan-badan bermuatan negatif, bendalir elektrik mengalir dari badan dengan sejumlah besar cecair elektrik ke badan dengan jumlah yang dikurangkan. Ini sama dengan sistem berkomunikasi kapal. Konsep arus elektrik yang stabil, pergerakan caj elektrik, telah memasuki sains.

Hipotesis Franklin ini mendahului teori pengaliran elektronik, tetapi ternyata jauh dari sempurna. Ahli fizik Perancis Charles Dufe mendapati bahawa pada hakikatnya terdapat dua jenis elektrik, yang secara individu mematuhi teori Franklin, tetapi saling meneutralkan apabila dihubungi. Satu teori dualistik baru (dual) elektrik muncul, dikemukakan oleh saintis semulajadi Robert Simmer berdasarkan eksperimen Charles Dufe.

Apabila menggosok, untuk memancarkan badan yang berkuasa, bukan sahaja badan yang disapu, tetapi juga menggosoknya akan dikenakan. Teori dualistik mendakwa bahawa dalam keadaan biasa, mayat tersebut mengandungi dua jenis cecair elektrik dan dalam jumlah yang berbeza yang meneutralkan satu sama lain. Elektrifikasi dijelaskan oleh perubahan nisbah elektrik negatif dan negatif dalam badan elektrik.

Kedua-dua hipotesis Franklin dan hipotesis Simmer berjaya menjelaskan fenomena elektrostatik dan juga bersaing dengan satu sama lain.

Dicipta pada kutub 1799 volt dan penemuan fenomena elektrolisis membawa kepada kesimpulan bahawa semasa elektrolisis penyelesaian dan cecair di dalamnya terdapat dua caj bertentangan dalam arah pergerakan caj - negatif dan positif. Ini adalah kejayaan teori dualistik, kerana apabila air dibusuk, kini mungkin dapat melihat bagaimana gelembung oksigen dikeluarkan pada elektrod positif, sementara hidrogen dikeluarkan pada elektrod negatif.

Tetapi tidak semuanya berjalan lancar di sini. Jumlah gas yang dipancarkan ternyata berbeza. Hidrogen dilepaskan sebanyak dua kali ganda oksigen.Ini ahli fizikal yang bingung. Kemudian para ahli kimia tidak tahu bahawa dalam molekul air terdapat dua atom hidrogen dan hanya satu atom oksigen.

Teori-teori ini tidak difahami oleh semua orang.

Tetapi pada tahun 1820, Andre-Marie Ampère, dalam karya yang dikemukakan kepada ahli-ahli Akademi Sains Paris, pertama memutuskan untuk memilih salah satu arah arus sebagai yang utama, tetapi kemudian memberikan suatu peraturan yang sesuai dengannya untuk menentukan dengan tepat kesan magnet pada arus elektrik.

Agar tidak bercakap sepanjang masa mengenai dua arus bertentangan dari arus elektrik, untuk mengelakkan pengulangan yang tidak perlu, Ampere memutuskan untuk tegas mengambil arah pergerakan elektrik positif sebagai arah arus elektrik. Oleh itu, untuk pertama kalinya oleh Ampere, peraturan yang diterima umum dari arah arus elektrik telah diperkenalkan setakat ini.

Kemudian, Maxwell sendiri berpegang pada kedudukan ini, setelah mencipta peraturan "gimlet" yang menentukan arah medan magnet gegelung. Tetapi persoalan arah sebenar arus elektrik tetap terbuka. Faraday menulis bahawa hal ehwal ini hanya bersyarat, mudah untuk para saintis, dan membantu mereka dengan jelas menentukan arah arus. Tetapi ini hanya alat yang mudah.

Selepas Faraday menemui induksi elektromagnet, ia menjadi perlu untuk menentukan arah arus teraruh. Fizik Rusia Lenz memberi peraturan: jika konduktor logam bergerak berhampiran arus atau magnet, maka arus galvanik timbul di dalamnya. Dan arah arus yang muncul sedang sedemikian rupa sehingga wayar tetap akan datang dari tindakannya ke arah gerakan yang bertentangan dengan anjakan awal. Mudah, mudah difahami peraturan.

Walaupun selepas penemuan elektron, konvensyen ini telah wujud selama lebih dari satu abad dan setengah. Dengan penciptaan alat seperti lampu elektronik, dengan pengenalan semikonduktor yang meluas, kesukaran mula muncul. Tetapi kejuruteraan elektrik, seperti sebelum ini, beroperasi pada definisi lama. Kadang-kadang ini menyebabkan kekeliruan sebenar. Tetapi membuat pelarasan akan menyebabkan lebih banyak kesulitan.

Baca juga:Pendawaian dan perpipaan: analogi dan perbezaan