電流方向

我們將 LED 連接到手指電池,如果正確觀察極性,它就會亮起。電流將朝哪個方向穩定?如今,每個人都從裡到外都知道這一點。因此,電池內部從負到正——畢竟,這個閉合電路中的電流是恆定的。

帶正電粒子的運動方向被認為是電路中電流的方向,但畢竟電子在金屬中運動,而我們知道,它們是帶負電的。這意味著實際上“當前方向”的概念是一種約定俗成。讓我們弄清楚為什麼當電子從負到正通過電路時,他們周圍的每個人都說電流從正到負......為什麼這是荒謬的?

當前方向

答案在於電氣工程的形成歷史。當富蘭克林發展他的電學理論時,他認為電的運動是流體的運動,似乎從一個物體流向另一個物體。在電流較多的地方,它會流向電流較少的方向。

出於這個原因,富蘭克林稱帶電液體過多的物體(有條件地!)帶正電,帶電液體不足的物體帶負電。這就是運動理念的來源。 電荷……正電荷從一個帶電體流向另一個帶電體,就像通過一個連通容器系統一樣。

後來,法國研究員 Charles Dufay 在他的實驗中 通電摩擦 發現不僅被摩擦的物體而且被摩擦的物體都帶電,並且在接觸時兩個物體的電荷被中和。事實證明,實際上有兩種不同類型的電荷,當它們相互作用時,會相互抵消。這種雙電理論是由富蘭克林的同時代人羅伯特·西默 (Robert Simmer) 提出的,他自己也確信富蘭克林理論中的某些部分並不完全正確。

正電荷和負電荷

蘇格蘭物理學家羅伯特·西默 (Robert Simmer) 穿了兩雙襪子:溫暖的羊毛襪和另一雙絲質襪子。當他同時把兩隻襪子從腳上脫下來,再把一隻襪子從另一隻襪子上脫下來時,他看到了下面的畫面:毛線襪和絲襪腫脹起來,就像是他的腳一樣,緊緊地貼在一起。同時,羊毛和絲綢等同種材質的襪子會互相排斥。

如果西默一隻手拿著兩隻絲襪,另一隻手拿著兩隻羊毛襪,那麼當他雙手合十時,同材質襪子的排斥力和不同材質襪子的吸引力會導致它們之間發生有趣的互動:不同襪子好像互相撲上去纏成一團。

對自己襪子行為的觀察使羅伯特·西默得出結論,即在每個身體中都沒有一種,而是兩種電液,正極和負極,它們在體內的含量相等。

當兩個物體摩擦時,其中一種可以從一個物體傳到另一個物體,這時一個物體中的一種液體就會過剩,而另一個物體中的液體就會不足。兩個身體都會帶電,符號相反。

然而,靜電現象可以用富蘭克林的假設和西默的兩個電力假設成功地解釋。這些理論已經相互競爭了一段時間。

1779 年,亞歷山德羅·伏特 (Alessandro Volta) 創建了他的伏打柱,之後研究了電解,科學家們得出了明確的結論,即確實有兩種相反的電荷載流子流在溶液和液體中移動——正極和負極。電流的二元論雖然沒有被所有人理解,但還是取得了勝利。

最後,在 1820 年,安培在巴黎科學院的演講中提出選擇電荷運動的方向之一作為電流的主要方向。他這樣做很方便,因為安培正在研究電流之間的相互作用以及電流與磁鐵的相互作用。因此,每次在一條消息期間,更不用說兩股相反的電荷流沿著一根電線向兩個方向移動。

安培提出簡單地把正電的運動方向作為電流的方向,一直講電流的方向,就是說正電荷的運動……從此位置的方向Ampere 提出的電流已被各地接受並使用,直到今天。

電流方向

當麥克斯韋發展他的電磁學理論,為了方便確定磁感應矢量的方向而決定應用右手螺旋定則時,他也堅持這樣的立場:電流的方向就是正電荷的運動方向。

就法拉第而言,他指出電流的方向是有條件的,它只是科學家明確確定電流方向的便利工具。 Lenz 介紹了他的 Lenz 法則(見 — 電氣工程基本定律), 也使用術語“電流方向”來表示正電的運動。這只是方便。

甚至在湯姆森於 1897 年發現電子之後,電流方向的慣例仍然成立。即使實際上只有電子在電線或真空中移動,反向仍然被視為電流的方向——從正到負。

最簡單的電路在發現電子一個多世紀後,儘管法拉第提出了離子的想法,即使出現了電子管和晶體管,雖然描述上有困難,但通常的情況仍然存在。因此,使用電流、在其磁場中導航更方便,而且這似乎不會對任何人造成真正的困難。

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