Smer elektrického prúdu

LED pripojíme k prstovej batérii a pri správnom dodržaní polarity sa rozsvieti. Ktorým smerom sa usadí prúd? V dnešnej dobe to vie každý zvnútra aj zvonku. A preto vo vnútri batérie od mínus do plus - koniec koncov, prúd v tomto uzavretom elektrickom obvode je konštantný.

Smer pohybu kladne nabitých častíc sa považuje za smer prúdu v obvode, ale koniec koncov, elektróny sa pohybujú v kovoch a tie, ako vieme, sú negatívne nabité. To znamená, že v skutočnosti je pojem „súčasný smer“ konvenciou. Poďme na to, prečo, keď elektróny prechádzajú obvodom z mínusu do plusu, všetci naokolo hovoria, že prúd ide z plusu do mínusu... Prečo je to absurdné?

Odpoveď spočíva v histórii vzniku elektrotechniky. Keď Franklin vyvinul svoju teóriu elektriny, považoval jej pohyb za pohyb tekutiny, ktorá akoby prúdila z jedného telesa do druhého. Tam, kde je viac elektrickej tekutiny, prúdi smerom, kde je jej menej.

Z tohto dôvodu označil Franklin telesá s nadbytkom elektrickej tekutiny (podmienečne!) za pozitívne elektrizované a telesá s nedostatkom elektrickej tekutiny za negatívne elektrizované. Odtiaľ pochádza myšlienka pohybu. elektrické náboje… Kladný náboj prúdi, akoby systémom komunikujúcich ciev, z jedného nabitého telesa do druhého.

Neskôr francúzsky bádateľ Charles Dufay pri svojich pokusoch s elektrizujúce trenie zistili, že nielen odreté telesá, ale aj odreté telesá sú nabité a pri kontakte sú náboje oboch tiel neutralizované. Ukazuje sa, že v skutočnosti existujú dva samostatné typy elektrického náboja, ktoré sa pri interakcii navzájom rušia. Túto teóriu dvoch elektrární vyvinul Franklinov súčasník Robert Simmer, ktorý sa sám presvedčil, že niečo vo Franklinovej teórii nie je úplne správne.

Škótsky fyzik Robert Simmer mal na sebe dva páry ponožiek: teplé vlnené ponožky a druhé hodvábne navrchu. Keď si z nohy stiahol obe ponožky naraz a potom jednu ponožku z druhej, všimol si nasledujúci obrázok: vlnené a hodvábne ponožky sa nafúkli, akoby nadobudli tvar jeho chodidiel a ostro sa k sebe prilepili. Zároveň sa ponožky vyrobené z rovnakého materiálu, ako je vlna a hodváb, navzájom odpudzujú.

Ak Simmer držal v jednej ruke dve hodvábne ponožky a v druhej dve vlnené ponožky, potom keď spojil ruky, odpudzovanie ponožiek z rovnakého materiálu a príťažlivosť ponožiek z rôznych materiálov viedli k zaujímavej interakcii medzi nimi: rôzne ponožky ako keby sa na seba vrhli a spletali sa do klbka.

Pozorovania správania sa jeho vlastných ponožiek viedli Roberta Simmera k záveru, že v každom tele nie je jedna, ale dve elektrické tekutiny, pozitívna a negatívna, ktoré sú v tele obsiahnuté v rovnakom množstve.

Keď sa dve telá trú, jedno z nich môže prechádzať z jedného tela do druhého, potom bude v jednom tele prebytok jednej tekutiny a v druhom jej nedostatok. Obe telá budú elektrifikované, opačne v znamení elektriny.

Napriek tomu je možné elektrostatické javy úspešne vysvetliť pomocou Franklinovej hypotézy aj Simmerovej hypotézy dvoch elektrických síl. Tieto teórie medzi sebou už nejaký čas súperia.

Keď v roku 1779 Alessandro Volta vytvoril svoj voltaický stĺp, po ktorom bola skúmaná elektrolýza, vedci dospeli k jednoznačnému záveru, že skutočne dva opačné prúdy nosičov náboja sa pohybujú v roztokoch a kvapalinách - pozitívny a negatívny. Dualistická teória elektrického prúdu, hoci jej všetci nerozumeli, predsa len zvíťazila.

Nakoniec, v roku 1820, keď hovoril pred Parížskou akadémiou vied, Ampere navrhol vybrať jeden zo smerov pohybu náboja ako hlavný smer prúdu. Bolo to pre neho výhodné, pretože Ampere študoval vzájomné pôsobenie prúdov a prúdov s magnetmi. A tak sa zakaždým počas správy, nieto ešte dva prúdy opačného náboja, pohybujú v dvoch smeroch pozdĺž jedného drôtu.

Ampere navrhol jednoducho vziať smer pohybu kladnej elektriny pre smer prúdu a stále hovoriť o smere prúdu, čo znamená pohyb kladného náboja... Odvtedy je poloha smeru prúdu prúd, ktorý navrhol Ampere, bol všade prijatý a používa sa dodnes.

Keď Maxwell vyvinul svoju teóriu elektromagnetizmu a rozhodol sa použiť pravidlo pravej skrutky pre pohodlie pri určovaní smeru vektora magnetickej indukcie, tiež sa držal tejto pozície: smer prúdu je smer pohybu kladného náboja.

Faraday zo svojej strany poznamenáva, že smer prúdu je podmienený, je to len vhodný nástroj pre vedcov na jednoznačné určenie smeru prúdu. Lenz zavádza svoje Lenzovo pravidlo (pozri — Základné zákony elektrotechniky), tiež používa výraz „smer prúdu“ na označenie pohybu kladnej elektriny. Je to len pohodlné.

A dokonca aj potom, čo Thomson objavil elektrón v roku 1897, konvencia smeru prúdu stále platila. Aj keď sa v drôte alebo vo vákuu skutočne pohybujú iba elektróny, opačný smer sa stále považuje za smer prúdu - od plus po mínus.

Viac ako storočie po objavení elektrónu, napriek Faradayovým predstavám o iónoch, aj keď sa objavili elektrónové trubice a tranzistory, aj keď sa v popisoch vyskytli ťažkosti, obvyklý stav stále zostáva. Je teda pohodlnejšie pracovať s prúdmi, orientovať sa v ich magnetických poliach a zdá sa, že to nikomu nespôsobuje skutočné ťažkosti.

Pozri tiež:Podmienky existencie elektrického prúdu