categorii: Articole prezentate » Fapte interesante
Număr de vizualizări: 64405
Comentarii la articol: 4

Istoria unui paradox al ingineriei electrice

 

Istoria unui paradox al ingineriei electrice Dacă compuneți un circuit electric dintr-o sursă de curent, un consumator de energie și firele care le conectează, închideți-l, atunci de-a lungul acestui circuit va curge un curent electric. Este rezonabil să vă întrebați: „Și în ce direcție?” Manualul cu tematicile teoretice ale ingineriei electrice oferă răspunsul: „În circuitul extern, curentul curge de la plusul sursei de energie la minus, iar în interiorul sursei de la minus la plus” (1).

Este așa? Reamintim că un curent electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate electric. Cele din conductoarele metalice sunt particule încărcate negativ - electroni. Dar electronii din circuitul extern se mișcă exact opusul din minusul sursei în plus. Acest lucru poate fi dovedit foarte simplu. Este suficient să puneți o lampă electronică - o diodă în circuitul de mai sus. Dacă anodul lămpii este încărcat pozitiv, atunci curentul din circuit va fi, dacă este negativ, atunci nu va exista curent. Reamintim că taxele opuse se atrag și ca și cum se resping taxele. Prin urmare, anodul pozitiv atrage electroni negativi, dar nu invers. Concluzionăm că pentru direcția curentului electric în știința ingineriei electrice, aceștia iau direcția opusă mișcării electronilor. (2)

Alegerea direcției opuse celei existente nu poate fi numită altfel paradoxală, însă motivele unei astfel de discrepanțe pot fi explicate dacă urmărim istoria dezvoltării ingineriei electrice ca știință.

Printre numeroasele teorii, uneori chiar anecdotice, care încearcă să explice fenomenele electrice apărute în zorii științei electricității, să ne adăpostim pe două dintre cele principale.

Benjamin Franklin Teoria electricității Savantul american B. Franklin a prezentat așa-numita teorie unitară a energiei electrice, conform căreia materia electrică este un fel de lichid fără greutate care ar putea scurge din unele corpuri și se poate acumula în altele. Potrivit lui Franklin, un fluid electric este conținut în toate corpurile și devine electrificat doar atunci când există o lipsă sau un exces de fluid electric în ele. Lipsa de lichid înseamnă electrificare negativă, excesul înseamnă pozitiv. Așa a apărut conceptul de încărcare pozitivă și negativă. (3) Când corpurile încărcate pozitiv sunt conectate cu corpuri negative, un fluid electric (fluid) trece de la un corp cu o cantitate crescută de lichid la corpuri cu o cantitate redusă. Ca și în vasele de comunicare. Cu aceeași ipoteză, conceptul de mișcare a sarcinilor electrice - curent electric - a intrat în știință. (4)

Ipoteza lui Franklin s-a dovedit a fi foarte fructuoasă și a anticipat teoria electronică a conducerii. Cu toate acestea, s-a dovedit a fi departe de a fi perfectă. Cert este că omul de știință francez Dufe a descoperit că există două tipuri de energie electrică, care, ascultând fiecare teorie individual Franklin, au neutralizat reciproc la contact. (5). Motivul apariției unei noi teorii dualiste a energiei electrice, prezentată de Simmer pe baza experimentelor lui Dufe, a fost simplă. Surprinzător, pe parcursul a numeroase decenii de experimente cu electricitate, nimeni nu a observat că atunci când frecați corpuri electrificate, nu numai că se freacă, ci și corpul de frecare este încărcat. Altfel, ipoteza Simmer pur și simplu nu ar fi apărut. Dar faptul că a apărut are propria sa dreptate istorică. (6)

Teoria dualistă a considerat că în corpurile cu o stare obișnuită, două tipuri de lichid electric sunt conținute în cantități DIFERENTE, neutralizându-se reciproc. Electrificarea s-a explicat prin faptul că raportul dintre energia electrică pozitivă și negativă în corpuri s-a schimbat. Nu este foarte clar, dar a fost necesar să explicăm cumva fenomenele din viața reală.

Ambele ipoteze au explicat cu succes principalele fenomene electrostatice și s-au întrecut mult timp între ele. Teoria dualistă din punct de vedere istoric a anticipat teoria ionică a conductivității gazelor și soluțiilor. (7)

Invenția coloanei voltaice în 1799 și descoperirea ulterioară a fenomenului electrolizei au făcut posibilă concluzia în timpul electrolizei lichidelor și soluțiilor în ele se observă două direcții opuse ale mișcării încărcărilor - pozitive și negative. Teoria dualistă a triumfat, deoarece în timpul descompunerii, de exemplu, a apei, s-a putut vedea clar că bulele de oxigen emise pe electrodul pozitiv și hidrogenul pe electrodul negativ. (8). Cu toate acestea, nu totul a fost lin aici. În timpul descompunerii apei, cantitatea de gaze emise nu a fost aceeași. Hidrogenul avea de două ori mai mult oxigen. Aceasta a declanșat. Cum ar putea să fie școlarii actuali, care știau că există două atomi de hidrogen în molecula de apă din molecula de apă (celebrul ashdvo), dar chimiștii nu au venit încă cu asta.

Nu se poate spune că aceste teorii au fost înțelese nu numai de studenți, ci și de oamenii de știință înșiși. Democrat revoluționar A.I. Herzen, întâmplător, un absolvent al Facultății de Fizică și Matematică a Universității din Moscova, a scris că aceste ipoteze nu ajută și chiar „face rău groaznic studenților, dându-le cuvinte în loc de concepte, ucigând întrebarea cu falsă satisfacție. „Ce este electricitatea?” - „Lichid fără greutate”. Nu ar fi mai bine dacă studentul ar fi răspuns: „Nu știu.”? (10). Cu toate acestea, Herzen a greșit. Într-adevăr, în terminologia modernă, curentul electric curge de la plus la minusul sursei și nu se mișcă în niciun alt mod și nu suntem deloc supărați de acest lucru.

Sute de oameni de știință din diferite țări au efectuat mii de experimente cu un pol volt, dar abia douăzeci de ani mai târziu, omul de știință danez Oersted a descoperit acțiunea magnetică a unui curent electric. În 1820, mesajul său a fost publicat în care afirmă că un conductor cu curent afectează citirile acului magnetic. După numeroase experimente, el dă o regulă prin care este posibil să se determine direcția de deviere a acului magnetic de la curent sau curent de la direcția săgeții magnetice. „Vom folosi formula: stâlpul, care vede că energia electrică negativă intră deasupra ei, se abate spre est”. Regula este atât de vagă încât o persoană alfabetizată modern nu își dă seama imediat cum să o folosească, ci despre momentul în care conceptele nu au fost încă stabilite.

Andre-Marie Ampere Prin urmare, Ampere, în lucrarea sa prezentată de Academia de Științe din Paris, decide mai întâi să ia una dintre direcțiile curenților ca principală, apoi dă o regulă prin care se poate determina efectul magneților asupra curenților. Citim: „Întrucât ar trebui să vorbesc constant despre două direcții opuse în care curge ambele electricitate, atunci, pentru a evita repetările inutile, după cuvintele DIRECȚIA CURENTULUI ELECTRIC, voi însemna întotdeauna energie electrică pozitivă”. Astfel, a fost introdusă pentru prima dată regula de direcție general acceptată. curent. Într-adevăr, înainte de descoperirea electronului a fost mai mult de șaptezeci de ani. (11).

În secolele 17-19 din Europa, MONEMONICA s-a răspândit. sau arta memorizării, adică un sistem de diverse tehnici care facilitează memorarea prin formarea de asociații artificiale. De exemplu, poezia este cunoscută pentru amintirea numărului de PI - „Cine glumește și își va dori în curând ...”, care au o vechime de peste o sută de ani. Sau o vorbă despre fazani și vânători pentru a-și aminti aranjamentul culorilor spectrului solar .. Acestea sunt reguli mnemonice.

Aceeași regulă a fost inventată de Ampère pentru a determina direcția forțelor pe un conductor cu curent. A fost numită „regula înotătorului”. Nu-l dăm, pentru că nu a reușit și nu a luat rădăcină. Dar direcția curentului în toate regulile presupunea mișcarea particulelor încărcate pozitiv. (12)

Mai târziu, Maxwell a aderat și la acest canon, care a venit cu regula „tirbușonului” sau „ghețelul” pentru a determina direcția câmpului magnetic al bobinei. Este familiar fiecărui student. Cu toate acestea, întrebarea adevăratei direcții a curentului a rămas deschisă. Iată ce a scris Faraday: „Dacă spun. faptul că curentul trece de la un loc pozitiv la unul negativ nu este de acord decât cu tradiționalul, deși într-o oarecare măsură tăcut acord între oamenii de știință și furnizarea acestora mijloace constante clare și definite pentru indicarea direcției forțelor acestui curent“. (13. italice ale noastre. BH)



Istoria unui paradox al ingineriei electrice După descoperirea inducției electromagnetice de către Faraday (inducerea unui curent într-un conductor într-un câmp magnetic în schimbare), a devenit necesară determinarea direcției curentului indus. Această regulă a fost dată de excelentul fizician rus E. K. Lents. (14). Citește: „Dacă un conductor de metal se deplasează lângă un curent sau un magnet, atunci apare un curent galvanic. Direcția acestui curent este astfel încât sârma în repaus să vină din el în mișcare, opusă mișcării reale. " (15). Adică, regula a ajuns la tipul de „cere sfaturi și face contrariul”.

Regulile cunoscute actualului absolvent de școală drept „regula mâinii stângi” și „regula mâinii drepte” în forma finală au fost propuse de fizicianul englez Fleming și servesc pentru SIMPLIFICAREA memoriei fenomenului fizic fizicienilor, studenților și școlarilor și nu pentru a le păcăli.

Aceste reguli sunt introduse pe scară largă în practica și manualele de fizică, iar după descoperirea electronului ar trebui foarte mult schimbate și nu numai în manuale, dacă ar fi indicată adevărata direcție a curentului. Și această convenție trăiește mai bine de un secol și jumătate. La început, nu a provocat dificultăți, dar odată cu invenția lămpii electronice (ironic, Fleming a inventat primul tub radio) și utilizarea pe scară largă a semiconductorilor, au început să apară dificultăți. Prin urmare, fizicienii și experții în electronică preferă să nu vorbească despre direcțiile curentului electric, ci despre direcțiile de mișcare a electronilor sau a sarcinilor. Dar ingineria electrică funcționează în continuare pe definiții vechi. Uneori, acest lucru provoacă confuzie. S-ar putea face ajustări, dar ar provoca mai multe inconveniente decât cele existente?

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Unde curge electricitatea?
  • Știm ce anod este?
  • Ce este curentul electric?
  • Coliziuni experimentale ale experienței Leiden
  • Inductoare și câmpuri magnetice

  •  
     
    Comentarii:

    # 1 a scris: | [Cite]

     
     

    Și de ce nu introduceți o nouă valoare, de exemplu, „Curent corect” și încercați să abandonați cea veche, rescrie toate legile sub noua valoare. Și după o tranziție completă la o nouă valoare, înlocuiți-o cu numele vechi.

     
    Comentarii:

    # 2 a scris: | [Cite]

     
     

    Este posibil ca direcțiile actuale să fie întotdeauna două și acestea să fie opuse între ele, dar nu în toate cazurile acest lucru este fixat.

     
    Comentarii:

    # 3 a scris: Ivan | [Cite]

     
     

    Minunat articol! Contradicția, până la urmă, trebuie eliminată, sunt absolut sigur de acest lucru. Mai ales acest moment apare când începeți să luați în considerare comutarea liniilor lungi! Aici începe distracția ...

     
    Comentarii:

    # 4 a scris: tolikvoron | [Cite]

     
     

    Există reguli, există acorduri etc. Nu trebuie să schimbi nimic, toată lumea este deja obișnuită cu acordurile existente ...