电流方向
我们将 LED 连接到手指电池,如果正确观察极性,它就会亮起。电流将朝哪个方向稳定?如今,每个人都从里到外都知道这一点。因此,电池内部从负到正——毕竟,这个闭合电路中的电流是恒定的。
带正电粒子的运动方向被认为是电路中电流的方向,但毕竟电子在金属中运动,而我们知道,它们是带负电的。这意味着实际上“当前方向”的概念是一种约定俗成。让我们弄清楚为什么当电子从负到正通过电路时,他们周围的每个人都说电流从正到负......为什么这是荒谬的?
答案在于电气工程的形成历史。当富兰克林发展他的电学理论时,他认为电的运动是流体的运动,似乎从一个物体流向另一个物体。在电流较多的地方,它会流向电流较少的方向。
出于这个原因,富兰克林称带电液体过多的物体(有条件地!)带正电,带电液体不足的物体带负电。这就是运动理念的来源。 电荷……正电荷从一个带电体流向另一个带电体,就像通过一个连通容器系统一样。
后来,法国研究员 Charles Dufay 在他的实验中 通电摩擦 发现不仅被摩擦的物体而且被摩擦的物体都带电,并且在接触时两个物体的电荷被中和。事实证明,实际上有两种不同类型的电荷,当它们相互作用时,会相互抵消。这种双电理论是由富兰克林的同时代人罗伯特·西默 (Robert Simmer) 提出的,他自己也确信富兰克林理论中的某些部分并不完全正确。
苏格兰物理学家罗伯特·西默 (Robert Simmer) 穿了两双袜子:温暖的羊毛袜和另一双丝质袜子。当他同时把两只袜子从脚上脱下来,再把一只袜子从另一只袜子上脱下来时,他看到了下面的画面:毛线袜和丝袜肿胀起来,就像是他的脚一样,紧紧地贴在一起。同时,羊毛和丝绸等同种材质的袜子会互相排斥。
如果西默一只手拿着两只丝袜,另一只手拿着两只羊毛袜,那么当他双手合十时,同材质袜子的排斥力和不同材质袜子的吸引力会导致它们之间发生有趣的互动:不同袜子好像互相扑上去缠成一团。
对自己袜子行为的观察使罗伯特·西默得出结论,即在每个身体中都没有一种,而是两种电液,正极和负极,它们在体内的含量相等。
当两个物体摩擦时,其中一种可以从一个物体传到另一个物体,这时一个物体中的一种液体就会过剩,而另一个物体中的液体就会不足。两个身体都会带电,符号相反。
然而,静电现象可以用富兰克林的假设和西默的两个电力假设成功地解释。这些理论已经相互竞争了一段时间。
1779 年,亚历山德罗·伏特 (Alessandro Volta) 创建了他的伏打柱,之后研究了电解,科学家们得出明确的结论,即确实有两种相反的载流子流在溶液和液体中移动——正极和负极。电流的二元论虽然没有被所有人理解,但还是取得了胜利。
最后,在 1820 年,安培在巴黎科学院的演讲中提出选择电荷运动的方向之一作为电流的主要方向。他这样做很方便,因为安培正在研究电流之间的相互作用以及电流与磁铁的相互作用。因此,每次在一条消息期间,更不用说两股相反的电荷流沿着一根电线向两个方向移动。
安培提出简单地把正电的运动方向作为电流的方向,一直讲电流的方向,就是说正电荷的运动……从此位置的方向Ampere 提出的电流已被各地接受并使用,直到今天。
当麦克斯韦发展他的电磁学理论,为了方便确定磁感应矢量的方向而决定应用右手螺旋定则时,他也坚持这样的立场:电流的方向就是正电荷的运动方向。
就法拉第而言,他指出电流的方向是有条件的,它只是科学家明确确定电流方向的便利工具。 Lenz 介绍了他的 Lenz 法则(见 — 电气工程基本定律), 也使用术语“电流方向”来表示正电的运动。这只是方便。
甚至在汤姆森于 1897 年发现电子之后,电流方向的惯例仍然成立。即使实际上只有电子在电线或真空中移动,反向仍然被视为电流的方向——从正到负。
在发现电子一个多世纪后,尽管法拉第提出了离子的想法,即使出现了电子管和晶体管,虽然描述上有困难,但通常的情况仍然存在。因此,使用电流、在其磁场中导航更方便,而且这似乎不会对任何人造成真正的困难。
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