Arah arus elektrik

Kami menyambungkan LED ke bateri jari, dan jika polariti diperhatikan dengan betul, ia akan menyala. Ke arah manakah arus akan menetap? Pada masa kini, semua orang tahu ini luar dan dalam. Dan oleh itu di dalam bateri dari tolak hingga tambah — lagipun, arus dalam litar elektrik tertutup ini adalah malar.

Arah pergerakan zarah bercas positif dianggap sebagai arah arus dalam litar, tetapi selepas semua, elektron bergerak dalam logam, dan mereka, kita tahu, bercas negatif. Ini bermakna bahawa pada hakikatnya konsep "arah semasa" adalah konvensyen. Mari kita fikirkan mengapa, apabila elektron melalui litar dari tolak ke tambah, semua orang di sekeliling mereka mengatakan bahawa arus pergi dari tambah ke tolak... Mengapa ini tidak masuk akal?

Jawapannya terletak pada sejarah pembentukan kejuruteraan elektrik. Apabila Franklin mengembangkan teori elektriknya, dia menganggap gerakannya sebagai bendalir, yang seolah-olah mengalir dari satu badan ke badan yang lain. Di mana terdapat lebih banyak cecair elektrik, ia mengalir ke arah di mana terdapat kurang daripadanya.

Atas sebab ini, Franklin memanggil badan dengan lebihan cecair elektrik (bersyarat!) Secara positif elektrik, dan badan dengan kekurangan cecair elektrik, elektrik negatif. Dari situlah idea pergerakan berasal. cas elektrik… Caj positif mengalir, seolah-olah melalui sistem saluran perhubungan, dari satu badan bercas ke badan yang lain.

Kemudian, penyelidik Perancis Charles Dufay dalam eksperimennya dengan geseran elektrik mendapati bahawa bukan sahaja badan yang digosok tetapi juga badan yang digosok dicaj, dan apabila disentuh caj kedua-dua badan dinetralkan. Ternyata sebenarnya terdapat dua jenis cas elektrik berasingan yang, apabila mereka berinteraksi, membatalkan satu sama lain. Teori dua-elektrik ini telah dibangunkan oleh kontemporari Franklin, Robert Simmer, yang telah menjadi yakin bahawa sesuatu dalam teori Franklin tidak sepenuhnya betul.

Ahli fizik Scotland Robert Simmer memakai dua pasang stoking: stokin bulu hangat dan satu sutera kedua di atas. Apabila dia menanggalkan kedua-dua stokin dari kakinya sekaligus dan kemudian mengeluarkan satu stokin dari yang lain, dia melihat gambar berikut: stokin bulu dan sutera membengkak, seolah-olah mengambil bentuk kakinya dan melekat tajam antara satu sama lain. Pada masa yang sama, stoking yang diperbuat daripada bahan yang sama, seperti bulu dan sutera, menolak satu sama lain.

Jika Simmer memegang dua stoking sutera dalam satu tangan dan dua stoking bulu di sebelah yang lain, maka apabila dia merapatkan tangannya, tolakan stoking bahan yang sama dan tarikan stoking bahan yang berbeza membawa kepada interaksi yang menarik di antara mereka: berbeza stokin seolah-olah mereka menerkam antara satu sama lain dan terjalin menjadi bola.

Pemerhatian terhadap tingkah laku kaus kakinya sendiri membawa Robert Simmer kepada kesimpulan bahawa dalam setiap badan tidak ada satu, tetapi dua cecair elektrik, positif dan negatif, yang terkandung dalam badan dalam jumlah yang sama.

Apabila dua badan bergesel, satu daripadanya boleh berpindah dari satu badan ke badan yang lain, maka akan ada lebihan satu daripada cecair dalam satu badan, dan kekurangannya pada yang lain. Kedua-dua badan akan menjadi elektrik, bertentangan dengan tanda elektrik.

Namun begitu, fenomena elektrostatik boleh dijelaskan dengan jayanya menggunakan kedua-dua hipotesis Franklin dan hipotesis Simmer bagi dua daya elektrik. Teori-teori ini telah bersaing antara satu sama lain untuk beberapa waktu.

Apabila pada tahun 1779 Alessandro Volta mencipta lajur voltanya, selepas itu elektrolisis dikaji, saintis membuat kesimpulan yang jelas bahawa sememangnya dua aliran pembawa cas yang bertentangan bergerak dalam larutan dan cecair - positif dan negatif. Teori dualistik arus elektrik, walaupun tidak difahami oleh semua, namun berjaya.

Akhirnya, pada tahun 1820, bercakap di hadapan Akademi Sains Paris, Ampere mencadangkan untuk memilih salah satu arah pergerakan cas sebagai arah utama arus. Ia adalah mudah untuk dia melakukan ini kerana Ampere sedang mengkaji interaksi arus antara satu sama lain dan arus dengan magnet. Jadi setiap kali semasa mesej apatah lagi dua aliran cas bertentangan bergerak dalam dua arah sepanjang satu wayar.

Ampere dicadangkan semata-mata untuk mengambil arah pergerakan elektrik positif untuk arah arus dan sepanjang masa bercakap tentang arah arus, yang bermaksud pergerakan cas positif... Sejak itu kedudukan arah arus yang dicadangkan oleh Ampere telah diterima di mana-mana dan digunakan dan sehingga hari ini.

Apabila Maxwell mengembangkan teori elektromagnetismenya dan memutuskan untuk menggunakan peraturan skru sebelah kanan untuk kemudahan dalam menentukan arah vektor aruhan magnet, dia juga mematuhi kedudukan ini: arah arus ialah arah pergerakan cas positif.

Faraday, bagi pihaknya, menyatakan bahawa arah arus adalah bersyarat, ia hanyalah alat yang mudah untuk para saintis untuk menentukan arah arus dengan jelas. Lenz memperkenalkan peraturan Lenznya (lihat — Undang-undang asas kejuruteraan elektrik), juga menggunakan istilah «arah semasa» untuk bermaksud pergerakan elektrik positif. Ia hanya mudah.

Dan walaupun selepas Thomson menemui elektron pada tahun 1897, konvensyen arah semasa masih diadakan. Walaupun hanya elektron yang benar-benar bergerak dalam wayar atau dalam vakum, arah sebaliknya masih diambil sebagai arah arus - dari tambah kepada tolak.

Lebih daripada satu abad selepas penemuan elektron, walaupun idea Faraday tentang ion, walaupun dengan kemunculan tiub elektron dan transistor, walaupun terdapat kesukaran dalam penerangan, keadaan biasa masih kekal. Oleh itu, lebih mudah untuk bekerja dengan arus, untuk menavigasi medan magnet mereka, dan nampaknya ini tidak menyebabkan kesulitan sebenar bagi sesiapa sahaja.

Lihat juga:Syarat kewujudan arus elektrik