Smer električnega toka

LED priključimo na prstno baterijo in ob pravilnem upoštevanju polarnosti zasveti. V katero smer se bo tok umiril? Dandanes to ve vsak od znotraj in zunaj. In zato znotraj baterije od minusa do plusa - navsezadnje je tok v tem zaprtem električnem krogu konstanten.

Smer gibanja pozitivno nabitih delcev se šteje za smer toka v tokokrogu, a navsezadnje se elektroni premikajo v kovinah in vemo, da so negativno nabiti. To pomeni, da je v resnici koncept "trenutne smeri" konvencija. Ugotovimo, zakaj, ko elektroni prehajajo skozi tokokrog od minusa do plusa, vsi okoli njih govorijo, da gre tok od plusa do minusa... Zakaj je to absurdno?

Odgovor se skriva v zgodovini nastanka elektrotehnike. Ko je Franklin razvil svojo teorijo elektrike, je njeno gibanje obravnaval kot gibanje tekočine, za katero se je zdelo, da teče od enega telesa k drugemu. Kjer je več električne tekočine, teče v smeri, kjer je je manj.

Zaradi tega je Franklin imenoval telesa s presežkom električne tekočine (pogojno!) pozitivno naelektrena, telesa s pomanjkanjem električne tekočine pa negativno naelektrena. Od tod izvira ideja gibanja. električni naboji… Pozitiven naboj teče, kot po sistemu povezanih posod, od enega naelektrenega telesa do drugega.

Pozneje je francoski raziskovalec Charles Dufay v svojih poskusih z naelektreno trenje ugotovil, da niso samo drgnjena telesa, ampak tudi drgnjena telesa naelektrena in ob stiku se naboji obeh teles nevtralizirajo. Izkazalo se je, da pravzaprav obstajata dve ločeni vrsti električnega naboja, ki se medsebojno izničita. To teorijo dveh elektrik je razvil Franklinov sodobnik Robert Simmer, ki je bil tudi sam prepričan, da nekaj v Franklinovi teoriji ni povsem pravilno.

Škotski fizik Robert Simmer je nosil dva para nogavic: tople volnene nogavice in druge svilene na vrhu. Ko je s stopala naenkrat slekel obe nogavici in nato slekel eno nogavico iz druge, je opazil naslednjo sliko: volnene in svilene nogavice so se napihnile, kot da bi dobile obliko njegovih stopal in se ostro zlepile ena na drugo. Hkrati se nogavice iz enakega materiala, kot sta volna in svila, odbijajo.

Če je Simmer v eni roki držal dve svileni nogavici, v drugi pa dve volneni nogavici, je potem, ko je združil dlani, odbojnost nogavic iz istega materiala in privlačnost nogavic iz različnih materialov povzročila zanimivo interakcijo med njima: nogavice, kot bi se zaletele druga ob drugo in se spletle v klobčič.

Opazovanja obnašanja lastnih nogavic so privedla Roberta Simmerja do zaključka, da v vsakem telesu ni ena, ampak dve električni tekočini, pozitivna in negativna, ki ju telo vsebuje v enakih količinah.

Ko se dve telesi drgneta, lahko eno od njiju prehaja iz enega telesa v drugo, potem bo v enem telesu presežek ene od tekočin, v drugem pa pomanjkanje. Obe telesi bosta postali naelektreni, predznačno nasprotni elektriki.

Kljub temu je mogoče elektrostatične pojave uspešno razložiti z uporabo tako Franklinove hipoteze kot Simmerjeve hipoteze o dveh električnih silah. Te teorije že nekaj časa tekmujejo med seboj.

Ko je leta 1779 Alessandro Volta ustvaril svoj voltaični stolpec, po katerem so preučevali elektrolizo, so znanstveniki prišli do nedvoumnega zaključka, da se v raztopinah in tekočinah dejansko gibljeta dva nasprotna toka nosilcev naboja - pozitivni in negativni. Dualistična teorija električnega toka, čeprav niso vsi razumeli, je vseeno zmagala.

Končno je Ampere leta 1820, ko je govoril pred Pariško akademijo znanosti, predlagal, da se kot glavna smer toka izbere ena od smeri gibanja naboja. To mu je bilo priročno, ker je Ampere preučeval interakcijo tokov med seboj in tokov z magneti. In tako se vsakič med sporočilom, kaj šele dva toka nasprotnega naboja premikata v dveh smereh po eni žici.

Ampere je predlagal, da preprosto vzamemo smer gibanja pozitivne elektrike za smer toka in ves čas govorimo o smeri toka, kar pomeni gibanje pozitivnega naboja ... Od takrat položaj smeri tok, ki ga je predlagal Ampere, je bil povsod sprejet in se uporablja do danes.

Ko je Maxwell razvil svojo teorijo elektromagnetizma in se odločil uporabiti pravilo desnega vijaka za udobje pri določanju smeri vektorja magnetne indukcije, se je tudi držal tega stališča: smer toka je smer gibanja pozitivnega naboja.

Faraday pa ugotavlja, da je smer toka pogojna, je le priročno orodje za znanstvenike, da nedvoumno določijo smer toka. Lenz uvaja svoje Lenzovo pravilo (glej - Osnovni zakoni elektrotehnike), uporablja tudi izraz "smer toka", ki pomeni gibanje pozitivne elektrike. Samo priročno je.

In tudi po tem, ko je Thomson leta 1897 odkril elektron, je konvencija o smeri toka še vedno veljala. Tudi če se v žici ali v vakuumu dejansko gibljejo samo elektroni, se kot smer toka še vedno vzame obratna smer - od plusa do minusa.

Več kot stoletje po odkritju elektrona, kljub Faradayevim idejam o ionih, tudi s pojavom elektronskih cevi in ​​tranzistorjev, čeprav so bile težave pri opisih, še vedno ostaja običajno stanje. Tako je bolj priročno delati s tokovi, krmariti po njihovih magnetnih poljih in zdi se, da to nikomur ne povzroča resničnih težav.

Poglej tudi:Pogoji za obstoj električnega toka