Richting elektrische stroom

We verbinden de LED met de vingerbatterij en als de polariteit correct wordt waargenomen, gaat deze branden. In welke richting zal de stroming zich vestigen? Tegenwoordig weet iedereen dit van binnen en van buiten. En dus in de batterij van min naar plus - de stroom in dit gesloten elektrische circuit is immers constant.

De bewegingsrichting van positief geladen deeltjes wordt beschouwd als de stroomrichting in het circuit, maar per slot van rekening bewegen elektronen in metalen, en we weten dat ze negatief geladen zijn. Dit betekent dat het concept van "huidige richting" in werkelijkheid een conventie is. Laten we eens kijken waarom, terwijl elektronen door het circuit gaan van min naar plus, iedereen om hen heen zegt dat de stroom van plus naar min gaat... Waarom is dit absurd?

Het antwoord ligt in de geschiedenis van de vorming van elektrotechniek. Toen Franklin zijn theorie van elektriciteit ontwikkelde, beschouwde hij de beweging ervan als die van een vloeistof, die van het ene lichaam naar het andere leek te stromen. Waar meer elektrische vloeistof is, stroomt het in de richting waar er minder is.

Om deze reden noemde Franklin lichamen met een teveel aan elektrische vloeistof (voorwaardelijk!) Positief geëlektrificeerd en lichamen met een gebrek aan elektrische vloeistof negatief geëlektrificeerd. Daar komt het idee van beweging vandaan. elektrische ladingen… De positieve lading stroomt als door een systeem van communicerende vaten van het ene geladen lichaam naar het andere.

Later deed de Franse onderzoeker Charles Dufay in zijn experimenten mee opwindende wrijving ontdekte dat niet alleen gewreven lichamen maar ook gewreven lichamen worden opgeladen, en bij contact worden de ladingen van beide lichamen geneutraliseerd. Het blijkt dat er eigenlijk twee afzonderlijke soorten elektrische lading zijn die, wanneer ze op elkaar inwerken, elkaar opheffen. Deze twee-elektriciteitstheorie is ontwikkeld door Franklins tijdgenoot Robert Simmer, die er zelf van overtuigd was geraakt dat er iets in Franklins theorie niet helemaal klopte.

De Schotse natuurkundige Robert Simmer droeg twee paar sokken: warme wollen sokken en een tweede zijden paar eroverheen. Toen hij beide sokken tegelijk uit zijn voet trok en daarna de ene sok uit de andere, zag hij het volgende beeld: de wollen en zijden sokken zwollen op, alsof ze de vorm van zijn voeten aannamen en scherp aan elkaar plakten. Tegelijkertijd stoten sokken van hetzelfde materiaal, zoals wol en zijde, elkaar af.

Als Simmer twee zijden sokken in de ene hand hield en twee wollen sokken in de andere, dan leidde het afstoten van sokken van hetzelfde materiaal en het aantrekken van sokken van verschillende materialen tot een interessante wisselwerking tussen hen wanneer hij zijn handen bij elkaar bracht: sokken alsof ze op elkaar stuitten en tot een bal verstrengeld raakten.

Waarnemingen van het gedrag van zijn eigen sokken brachten Robert Simmer tot de conclusie dat er in elk lichaam niet één, maar twee elektrische vloeistoffen zijn, positief en negatief, die in gelijke hoeveelheden in het lichaam aanwezig zijn.

Wanneer twee lichamen wrijven, kan een van hen van het ene lichaam naar het andere gaan, dan zal er een overmaat van een van de vloeistoffen in het ene lichaam zijn en het tekort in het andere. Beide lichamen worden geëlektrificeerd, tegengesteld in teken elektriciteit.

Desalniettemin kunnen elektrostatische verschijnselen met succes worden verklaard met behulp van zowel de hypothese van Franklin als de hypothese van Simmer van twee elektrische krachten. Deze theorieën concurreren al geruime tijd met elkaar.

Toen Alessandro Volta in 1779 zijn voltaïsche kolom creëerde, waarna elektrolyse werd bestudeerd, kwamen wetenschappers tot de ondubbelzinnige conclusie dat er inderdaad twee tegengestelde stromen van ladingsdragers in oplossingen en vloeistoffen bewegen - positief en negatief. De dualistische theorie van elektrische stroom, hoewel niet door iedereen begrepen, zegevierde niettemin.

Ten slotte stelde Ampere in 1820, sprekend voor de Parijse Academie van Wetenschappen, voor om een ​​van de richtingen van de ladingsbeweging te kiezen als de hoofdrichting van de stroom. Dit kwam hem goed uit omdat Ampere de interactie van stromen met elkaar en stromen met magneten bestudeerde. En dus bewegen elke keer tijdens een bericht, laat staan ​​twee stromen van tegengestelde lading in twee richtingen langs één draad.

Ampere stelde voor om simpelweg de bewegingsrichting van positieve elektriciteit te nemen voor de richting van de stroom en de hele tijd te spreken van de richting van de stroom, wat de beweging van een positieve lading betekent... Sindsdien is de positie van de richting van de door Ampere voorgestelde stroom is overal geaccepteerd en wordt tot op de dag van vandaag gebruikt.

Toen Maxwell zijn theorie van elektromagnetisme ontwikkelde en besloot om voor het gemak de rechterschroefregel toe te passen bij het bepalen van de richting van de magnetische inductievector, hield hij zich ook aan dit standpunt: de stroomrichting is de bewegingsrichting van een positieve lading.

Faraday merkt op zijn beurt op dat de richting van de stroom voorwaardelijk is, het is gewoon een handig hulpmiddel voor wetenschappers om ondubbelzinnig de richting van de stroom te bepalen. Lenz introduceert zijn Lenz-regel (zie - Basiswetten van de elektrotechniek), gebruikt ook de term «stroomrichting» om de beweging van positieve elektriciteit aan te duiden. Het is gewoon handig.

En zelfs nadat Thomson in 1897 het elektron ontdekte, bleef de conventie van stroomrichting bestaan. Zelfs als alleen elektronen daadwerkelijk in een draad of in een vacuüm bewegen, wordt de omgekeerde richting nog steeds genomen als de richting van de stroom - van plus naar min.

Meer dan een eeuw na de ontdekking van het elektron, ondanks Faraday's ideeën over ionen, zelfs met het verschijnen van elektronenbuizen en transistors, hoewel er moeilijkheden waren in de beschrijvingen, blijft de gebruikelijke stand van zaken bestaan. Het is dus handiger om met stromingen te werken, om door hun magnetische velden te navigeren, en het lijkt erop dat dit voor niemand echte problemen oplevert.

Zie ook:Voorwaarden voor het bestaan ​​van elektrische stroom