Směr elektrického proudu

LED připojíme k prstové baterii a při správném dodržení polarity se rozsvítí. Jakým směrem se proud usadí? V dnešní době to zná každý uvnitř i navenek. A proto uvnitř baterie od mínus do plus — koneckonců proud v tomto uzavřeném elektrickém obvodu je konstantní.

Směr pohybu kladně nabitých částic je považován za směr proudu v obvodu, ale koneckonců se elektrony pohybují v kovech a ty, jak víme, jsou nabité záporně. To znamená, že ve skutečnosti je pojem „současný směr“ konvencí. Pojďme na to, proč, když elektrony procházejí obvodem z mínusu do plusu, všichni kolem nich říkají, že proud jde z plusu do mínusu... Proč je to absurdní?

Odpověď leží v historii vzniku elektrotechniky. Když Franklin rozvinul svou teorii elektřiny, považoval její pohyb za pohyb tekutiny, která jakoby proudila z jednoho tělesa do druhého. Kde je více elektrické tekutiny, proudí směrem, kde je jí méně.

Z tohoto důvodu nazval Franklin těla s přebytkem elektrické tekutiny (podmíněně!) pozitivně elektrizovaná a těla s nedostatkem elektrické tekutiny negativně elektrizovaná. Odtud pochází myšlenka pohybu. elektrické náboje… Kladný náboj proudí jakoby systémem komunikujících nádob z jednoho nabitého tělesa do druhého.

Později francouzský badatel Charles Dufay ve svých pokusech s elektrizující tření zjistili, že nejen třená těla, ale i třená těla jsou nabitá a při kontaktu jsou náboje obou těl neutralizovány. Ukazuje se, že ve skutečnosti existují dva samostatné typy elektrického náboje, které se při vzájemné interakci navzájem ruší. Tuto teorii dvou elektřin vyvinul Franklinův současník Robert Simmer, který se sám přesvědčil, že něco ve Franklinově teorii není úplně správné.

Skotský fyzik Robert Simmer nosil dva páry ponožek: teplé vlněné ponožky a druhé hedvábné navrchu. Když si z nohy sundal obě ponožky najednou a pak sundal jednu ponožku z druhé, všiml si následujícího obrázku: vlněné a hedvábné ponožky se nafoukly, jako by získaly tvar jeho chodidel a ostře se k sobě přilepily. Ponožky ze stejného materiálu, jako je vlna a hedvábí, se přitom vzájemně odpuzují.

Pokud Simmer držel v jedné ruce dvě hedvábné ponožky a v druhé dvě vlněné ponožky, pak když dal ruce k sobě, odpuzování ponožek ze stejného materiálu a přitahování ponožek z různých materiálů mezi nimi vedlo k zajímavé interakci: různé ponožky jako by se na sebe vrhly a spletly se do klubíčka.

Pozorování chování jeho vlastních ponožek vedlo Roberta Simmera k závěru, že v každém těle není jedna, ale dvě elektrické tekutiny, pozitivní a negativní, které jsou v těle obsaženy ve stejném množství.

Když se dvě těla třou, jedno z nich může přecházet z jednoho těla do druhého, pak bude v jednom těle přebytek jedné kapaliny a v druhém její nedostatek. Obě těla budou elektrifikovaná, v opačném smyslu jako elektřina.

Přesto lze elektrostatické jevy úspěšně vysvětlit jak pomocí Franklinovy ​​hypotézy, tak Simmerovy hypotézy dvou elektrických sil. Tyto teorie spolu již nějakou dobu soutěží.

Když v roce 1779 Alessandro Volta vytvořil svůj voltaický sloup, po kterém byla studována elektrolýza, vědci došli k jednoznačnému závěru, že se skutečně v roztocích a kapalinách pohybují dva opačné proudy nosičů náboje – pozitivní a negativní. Dualistická teorie elektrického proudu, i když ji všichni nerozuměli, přesto zvítězila.

Nakonec v roce 1820, když hovořil před pařížskou akademií věd, Ampere navrhl vybrat jeden ze směrů pohybu náboje jako hlavní směr proudu. Bylo to pro něj výhodné, protože Ampere studoval vzájemné působení proudů a proudů s magnety. A tak se pokaždé během zprávy natož dva proudy opačného náboje pohybují ve dvou směrech podél jednoho drátu.

Ampere navrhl jednoduše vzít směr pohybu kladné elektřiny pro směr proudu a neustále mluvit o směru proudu, což znamená pohyb kladného náboje... Od té doby poloha směru proud navržený Amperem byl všude přijímán a používá se dodnes.

Když Maxwell rozvinul svou teorii elektromagnetismu a rozhodl se pro pohodlí při určování směru vektoru magnetické indukce použít pravidlo pravého šroubu, držel se také této pozice: směr proudu je směr pohybu kladného náboje.

Faraday ze své strany poznamenává, že směr proudu je podmíněný, je to jen vhodný nástroj pro vědce, jak jednoznačně určit směr proudu. Lenz zavádí své Lenzovo pravidlo (viz — Základní zákony elektrotechniky), také používá výraz „směr proudu“ k označení pohybu kladné elektřiny. Je to prostě pohodlné.

A dokonce i poté, co Thomson objevil elektron v roce 1897, konvence směru proudu stále platila. I když se v drátu nebo ve vakuu skutečně pohybují pouze elektrony, zpětný směr se stále považuje za směr proudu — od plusu k mínusu.

Více než století po objevu elektronu, navzdory Faradayovým představám o iontech, i když se objevily elektronky a tranzistory, i když byly potíže s popisy, obvyklý stav stále zůstává. Je tedy pohodlnější pracovat s proudy, orientovat se v jejich magnetických polích a zdá se, že to nikomu nečiní skutečné potíže.

Viz také:Podmínky existence elektrického proudu