Посока на електрически ток

Свързваме светодиода към пръстовата батерия и ако полярността се спазва правилно, тя ще светне. В каква посока ще се установи токът? В днешно време всеки знае това от плюс до минус. И следователно вътре в батерията от минус до плюс — в края на краищата токът в тази затворена електрическа верига е постоянен.

Посоката на движение на положително заредени частици се счита за посоката на тока във веригата, но в края на краищата електроните се движат в метали, а те, знаем, са отрицателно заредени. Това означава, че в действителност понятието „текуща посока“ е конвенция. Нека го разберем защо, докато електроните преминават през веригата от минус до плюс, всички около тях казват, че токът отива от плюс към минус… Защо е този абсурд?

Отговорът се крие в историята на формирането на електротехниката. Когато Франклин развива своята теория за електричеството, той счита движението му за движение като течност, която сякаш тече от едно тяло в друго. Там, където има повече електрическа течност, оттам тече в посоката, където има по -малко от нея.

Поради тази причина Франклин нарича телата с излишък от електрическа течност (условно!) Положително електрифицирани, а телата с липса на електрическа течност — отрицателно електрифицирани. Оттам идва идеята за движение. електрически заряди… Положителният заряд тече, сякаш през система от комуникационни съдове, от едно заредено тяло в друго.

По -късно френският изследовател Шарл Дюфай в своите експерименти с наелектризиращо триене установи, че се зареждат не само натрити тела, но и натрити, а при контакт зарядите и на двете тела се неутрализират. Оказа се, че всъщност има два отделни вида електрически заряд, които, когато си взаимодействат, се неутрализират един друг. Тази теория за две електричества е разработена от съвременника на Франклин Робърт Симър, който сам се е убедил, че нещо в теорията на Франклин не е напълно правилно.

Шотландският физик Робърт Симър носеше два чифта чорапи: топли вълнени чорапи и втора коприна отгоре. Когато свали и двата чорапа от крака си наведнъж и след това извади единия чорап от другия, той забеляза следната картина: вълнените и копринените чорапи се подуват, сякаш приемат формата на краката му и рязко се придържат към всеки други. В същото време чорапите, изработени от един и същ материал, като вълнени и копринени, се отблъскват един от друг.

Ако Симър държеше две копринени чорапи в едната си ръка, а два вълнени чорапи в другата, тогава, когато събра ръцете си, отблъскването на чорапи от един и същи материал и привличането на чорапи от различни материали доведоха до интересно взаимодействие между тях : различни чорапи сякаш се нахвърляха един върху друг и се изплитаха на топка.

Наблюденията върху поведението на собствените му чорапи доведоха Робърт Симър до заключението, че във всяко тяло има не една, а две електрически течности — положителна и отрицателна, които се съдържат в тялото в равни количества.

При триене на две тела едното от тях може да премине от едно тяло в друго, след това в едно тяло ще има излишък от една от течностите, а в другото — неговият дефицит. И двете тела ще се електрифицират, противоположно по знаково електричество.

Независимо от това, електростатичните явления могат да бъдат успешно обяснени, като се използва както хипотезата на Франклин, така и хипотезата за две електрически сили на Симър. Тези теории се конкурират помежду си от известно време.

Когато през 1779 г. Алесандро Волта създава своя волтаичен стълб, след което електролизата е изследвана, учените стигат до недвусмислен извод, че наистина два противоположни потока носители на заряд се движат в разтвори и течности — положителни и отрицателни. Дуалистичната теория за електрическия ток, въпреки че не беше разбрана от всички, все пак триумфира.

И накрая, през 1820 г., говорейки пред Парижката академия на науките, Ампер предлага да се избере една от посоките на движение на заряда като основна посока на течението. За него беше удобно да направи това, тъй като Ампер изучаваше взаимодействието на токовете помежду си и токовете с магнити. И така всеки път по време на съобщение да не говорим, че два потока с противоположен заряд се движат в две посоки по един проводник.

Ампер предложи просто да вземе посоката на движение на положителното електричество за посоката на тока и през цялото време да говори за посоката на тока, което означава движение на положителен заряд… Оттогава позицията за посоката на течението, предложена от Ампер, е приета навсякъде и се използва и до днес.

Когато Максуел развива своята теория за електромагнетизма и решава да приложи правилото на десния винт за удобство при определяне на посоката на вектора на магнитната индукция, той също се придържа към тази позиция: посоката на тока е посоката на движение на положителен заряд.

Фарадей от своя страна отбелязва, че посоката на течението е условна, това е просто удобен инструмент за учените да определят еднозначно посоката на течението. Ленц, представящ своето Ленц правило (виж — Основни закони на електротехниката), също използва термина «посока на тока», означаващ движението на положително електричество. Просто е удобно.

И дори след като Томсън открива електрона през 1897 г., условността на посоката на тока все още се запазва. Дори ако само електрони действително се движат в проводник или във вакуум, все пак обратната посока се приема като посоката на тока — от плюс към минус.

Повече от век след откриването на електрона, въпреки представите на Фарадей за йони, дори с появата на електронни тръби и транзистори, въпреки че имаше трудности в описанията, обичайното състояние на нещата все още остава. Така че е по -удобно да се работи с токове, да се навигира в техните магнитни полета и изглежда, че това не създава истински трудности за никого.

Вижте също:Условия за съществуване на електрически ток