Где струја струји?

У електричном кругу настаје електрична струја која укључује извор струје и потрошача електричне енергије. Али у ком правцу се одвија та струја? Традиционално се верује да струја у спољњем кругу има смер од плус извора до минус, док је у извору струје од минус до плус.

Заиста, електрична струја је редовно кретање електрично набијених честица. Ако је проводник направљен од метала, те честице су електрони - честице негативно наелектрисане. Међутим, у спољном кругу се електрони крећу тачно од минуса (негативног пола) до плус (позитивног пола), а не од плус ка минусу.

Ако је укључен у спољни круг полуводичка диода, постаће јасно да је струја могућа само кад је диода спојена катодом у правцу минус. Из тога произлази да се правац супротан стварном кретању електрона узима као правац електричне струје у кругу.

Ако пратимо историју настанка електротехнике као независне науке, можемо разумети одакле потиче такав парадоксалан приступ.

Амерички истраживач Бењамин Франклин изнео је у своје време јединствену (обједињену) теорију електричне енергије. Према овој теорији, електрична материја је безтежна течност која може да тече из неких тела, док се у другима накупља.

Према Франклину, у свим телима постоји електрична течност, али тела се наелектришу само када у њима постоји вишак или недостатак електричне течности (електричне течности). Мањак електричне течности (према Франклину) значио је негативну електрификацију, а вишак - позитивну.

То је био почетак концепата позитивног набоја и негативног набоја. У тренутку повезивања позитивно набијених тела са негативно наелектрисаним телима, електрична течност тече из тела са великом количином електричне течности у тела са смањеном количином. То је слично систему комуникације са бродовима. Стабилан концепт електричне струје, кретање електричних наелектрисања, ушао је у науку.

Ова Франклинова хипотеза претходила је електронској теорији проводљивости, али показало се да није далеко од савршене. Француски физичар Цхарлес Дуфе открио је да у стварности постоје две врсте електричне енергије које појединачно покоравају Франклиновој теорији, али се међусобно неутрализирају након контакта. Појавила се нова дуалистичка (дуална) теорија о електрицитету, коју је предложио природни научник Роберт Симмер на основу експеримената Цхарлеса Дуфеа.

При трљању, да би се наелектрисала, наелектрисана тела накупљају не само трљано тело, већ и трљано. Дуалистичка теорија је тврдила да у обичном стању тела садрже две врсте електричне течности и у различитим количинама које се међусобно неутралишу. Електрификација је објасњена променом односа негативног и позитивног електрицитета у електрификованим телима.

И Франклинова хипотеза и Симмерова хипотеза успешно су објаснили електростатичке појаве и чак се међусобно надметали.

Изумљен 1799. године од волтовог пола и открића појаве електролизе довели су до закључка да током електролизе раствора и течности у њима постоје два супротна набоја у смеру кретања набоја - негативан и позитиван. То је био тријумф дуалистичке теорије, јер када се вода распадала, сада је било могуће посматрати како се мехурићи кисеоника ослобађају на позитивној електроди, док се на негативној електроди ослобађа водоник.

Али овде није све било у реду. Количина емитираних гасова показала се различитом. Водоник се ослобађа двоструко више од кисеоника.Ово је збунило физичаре. Тада хемичари нису имали појма да у молекули воде постоје два атома водоника и само један атом кисеоника.

Те теорије нису сви разумели.

Али 1820. године Андре-Марие Ампере, у делу представљеном члановима паришке Академије наука, прво одлучује да одабере један од смерова струја као главни, али потом даје правило према којем је могуће тачно одредити утицај магнета на електричне струје.

Како не би стално говорили о две супротне струје обе струје, како би се избегла непотребна понављања, Ампере је одлучио да стриктно узме смер кретања позитивне електричне енергије као смер електричне струје. Тако је по први пут Ампере до сада уведен општеприхваћено правило смера електричне струје.

Касније се и сам Маквелл придржавао овог положаја, изумивши правило „гимлет“, које одређује правац магнетног поља завојнице. Али питање правог правца електричне струје остало је отворено. Фарадаи је написао да је такво стање само условно, да је прикладно за научнике и помаже им да јасно одреде правац струја. Али ово је само погодно средство.

Након што је Фарадаи открио електромагнетну индукцију, постало је потребно да се утврди смер индуковане струје. Руски физичар Ленз дао је правило: ако се метални проводник креће у близини струје или магнета, у њему настаје галванска струја. А правац настајуће струје је такав да би фиксирана жица из свог деловања настала у покрету супротном почетном помаку. Једноставно, лако разумљиво правило.

Чак и након открића електрона, ова конвенција постоји више од века и по. Изумом уређаја као што је електронска лампа, са широким увођењем полуводича, почеле су се појављивати потешкоће. Али електротехника, као и раније, делује на старим дефиницијама. Понекад то узрокује стварну конфузију. Али прилагођавање ће проузроковати више непријатности.

Прочитајте и:Ожичење и цевоводи: аналогије и разлике