Kde prúdi elektrina?

Elektrický prúd vzniká v elektrickom obvode vrátane zdroja prúdu a spotrebiteľa elektriny. Akým smerom sa však tento prúd vyskytuje? Tradične sa verí, že vo vonkajšom obvode má prúd smer od plusu k mínusu, zatiaľ čo vo vnútri zdroja energie je od mínus k plusu.

Elektrický prúd je skutočne usporiadaným pohybom elektricky nabitých častíc. Ak je vodič vyrobený z kovu, sú to častice elektrónov - negatívne nabité častice. Vo vonkajšom obvode sa však elektróny pohybujú presne od mínus (záporný pól) k plusu (kladný pól) a nie z plusu do mínusu.

Ak je súčasťou externého obvodu polovodičová dióda, bude zrejmé, že prúd je možný iba vtedy, keď je dióda pripojená katódou v smere mínus. Z toho vyplýva, že smer opačný ku skutočnému pohybu elektrónov sa berie ako smer elektrického prúdu v obvode.

Ak vysledujeme históriu vzniku elektrotechniky ako samostatnú vedu, dokážeme pochopiť, odkiaľ pochádza taký paradoxný prístup.

Americký vedec Benjamin Franklin vo svojej dobe predložil jednotnú (zjednotenú) teóriu elektriny. Podľa tejto teórie je elektrická hmota beztiažová tekutina, ktorá môže vytiecť z niektorých telies, zatiaľ čo sa akumuluje v iných.

Podľa Franklina je vo všetkých telách elektrická tekutina, ale telá sa elektrifikujú až vtedy, keď v nich je prebytok alebo nedostatok elektrickej tekutiny (elektrická tekutina). Nedostatok elektrickej kvapaliny (podľa Franklina) znamenal negatívnu elektrifikáciu a prebytok - pozitívny.

To bol začiatok koncepcie kladného a záporného náboja. V okamihu spojenia pozitívne nabitých telies s negatívne nabitými telesami prúdi elektrická tekutina z telesa s veľkým množstvom elektrickej tekutiny do telies so zníženým množstvom. Je to podobné systému oznamovania plavidiel. Do vedy vstúpila stabilná koncepcia elektrického prúdu, pohyb elektrických nábojov.

Táto Franklinova hypotéza predchádzala elektronickej teórii vodivosti, ukázalo sa však, že nie je ani zďaleka dokonalá. Francúzsky fyzik Charles Dufe zistil, že v skutočnosti existujú dva druhy elektriny, ktoré individuálne dodržiavajú Franklinovu teóriu, ale pri kontakte sa vzájomne neutralizujú. Objavila sa nová dualistická (duálna) teória elektriny, ktorú navrhol prírodný vedec Robert Simmer na základe experimentov Charlesa Dufea.

Pri trení za účelom elektrifikácie sa elektrifikované telá nabijú nielen odreniny, ale aj odreniny. Dualistická teória tvrdila, že v bežnom stave telá obsahovali dva druhy elektrickej tekutiny a v rôznych množstvách, ktoré sa navzájom neutralizovali. Elektrifikácia bola vysvetlená zmenou pomeru zápornej a pozitívnej elektriny v elektrifikovaných telách.

Franklinova hypotéza aj Simmerova hypotéza úspešne vysvetlili elektrostatické javy a dokonca si navzájom konkurovali.

Vynalezený v roku 1799 pomocou voltového pólu a objavu elektrolytické javy viedlo k záveru, že počas elektrolýzy roztokov a kvapalín v nich sú v smere pohybu nábojov dva protichodné náboje - záporný a kladný. Toto bol triumf dualistickej teórie, pretože keď sa rozložila voda, bolo teraz možné pozorovať, ako sa uvoľňovali kyslíkové bubliny na pozitívnej elektróde a vodík na negatívnej elektróde.

Tu však nebolo všetko hladké. Množstvo emitovaných plynov sa ukázalo rôzne. Vodík sa uvoľňoval dvakrát toľko ako kyslík.Tento zmätený fyzik. Potom chemici netušili, že v molekule vody sú dva atómy vodíka a iba jeden atóm kyslíka.

Tieto teórie nepochopil každý.

Ale v roku 1820 sa Andre-Marie Ampère v dokumente predloženom členom Parížskej akadémie vied najskôr rozhodol zvoliť jeden z hlavných smerov prúdov ako hlavný, potom však vydal pravidlo, podľa ktorého je možné presne určiť vplyv magnetov na elektrické prúdy.

Aby sa neprestalo hovoriť vždy o dvoch opačných prúdoch obidvoch elektrických prúdov, aby sa predišlo zbytočným opakovaniam, Ampere sa rozhodol striktne prijať smer pohybu pozitívnej elektriny ako smer elektrického prúdu. Ampere teda prvýkrát zaviedlo všeobecne akceptované pravidlo smeru elektrického prúdu.

Neskôr sa Maxwell držal tejto pozície a vymyslel pravidlo „gimlet“, ktoré určuje smer magnetického poľa cievky. Otázka skutočného smeru elektrického prúdu však zostala otvorená. Faraday napísal, že tento stav je iba podmienečný, je vhodný pre vedcov a pomáha im jasne určiť smer prúdov. Je to však iba pohodlný nástroj.

Potom, čo Faraday objavil elektromagnetickú indukciu, bolo potrebné určiť smer indukovaného prúdu. Ruský fyzik Lenz dal pravidlo: ak sa kovový vodič priblíži k prúdu alebo magnetu, potom v ňom vznikne galvanický prúd. A smer vznikajúceho prúdu je taký, že pevný drôt by prišiel z jeho činnosti do pohybu oproti počiatočnému posunu. Jednoduché a ľahko pochopiteľné pravidlo.

Aj po objavení elektrónu táto konvencia existuje viac ako storočie a pol. S vynálezom zariadenia, ako je elektronická lampa, so zavedením polovodičov sa začali objavovať ťažkosti. Elektrotechnika však, ako predtým, pracuje na starých definíciách. Niekedy to spôsobuje skutočný zmätok. Úpravy však spôsobia viac nepríjemností.

Prečítajte si tiež:Elektroinštalácie a potrubia: analógie a rozdiely

Comments

[#1 Sergei]

Veľmi užitočný článok a film je dobrý. Môj malý syn je veľmi zvedavý, pokiaľ ide o fyziku a elektroniku, a teraz prišiel a položil takú otázku. Ale čo, trochu tomu rozumiem, ale ako to všetko vysvetliť trinásťročnému ... Po dlhú dobu som sa snažil stlačiť niečo zrozumiteľné, ale môj syn sa iba pozeral očami. Potom som išiel do celosvetovej siete v nádeji, že odborníci pomôžu. A tu je taký článok dobrý. Ďakujem, spolu s mojím synom sme prišli na to, čo je čo.