Richtung des elektrischen Stroms

Wir schließen die LED an die Fingerbatterie an und bei richtiger Polarität leuchtet sie. In welche Richtung wird sich die Strömung einpendeln? Heutzutage weiß das jeder in- und auswendig. Und damit innerhalb der Batterie von Minus nach Plus – schließlich ist der Strom in diesem geschlossenen Stromkreis konstant.

Die Bewegungsrichtung positiv geladener Teilchen gilt als Stromrichtung im Stromkreis, aber schließlich bewegen sich Elektronen in Metallen, und sie sind, wie wir wissen, negativ geladen. Dies bedeutet, dass das Konzept der „aktuellen Richtung“ in Wirklichkeit eine Konvention ist. Lassen Sie uns herausfinden, warum alle um sie herum sagen, dass der Strom von Plus nach Minus geht, wenn Elektronen den Stromkreis von Minus nach Plus durchlaufen ... Warum ist das absurd?

Die Antwort liegt in der Entstehungsgeschichte der Elektrotechnik. Als Franklin seine Theorie der Elektrizität entwickelte, betrachtete er deren Bewegung als die einer Flüssigkeit, die von einem Körper zum anderen zu fließen schien. Wo mehr elektrische Flüssigkeit vorhanden ist, fließt sie in die Richtung, in der weniger davon vorhanden ist.

Aus diesem Grund bezeichnete Franklin Körper mit einem Überschuss an elektrischer Flüssigkeit (bedingt!) als positiv elektrisiert und Körper mit einem Mangel an elektrischer Flüssigkeit als negativ elektrisiert. Daher kommt die Idee der Bewegung. elektrische Ladungen… Die positive Ladung fließt wie durch ein System kommunizierender Gefäße von einem geladenen Körper zum anderen.

Später nutzte der französische Forscher Charles Dufay seine Experimente mit elektrisierende Reibung fanden heraus, dass nicht nur geriebene Körper, sondern auch geriebene Körper aufgeladen sind und bei Kontakt die Ladungen beider Körper neutralisiert werden. Es stellt sich heraus, dass es tatsächlich zwei verschiedene Arten elektrischer Ladung gibt, die sich gegenseitig aufheben, wenn sie interagieren. Diese Zwei-Elektrizitäts-Theorie wurde von Franklins Zeitgenossen Robert Simmer entwickelt, der selbst davon überzeugt war, dass etwas in Franklins Theorie nicht ganz richtig war.

Der schottische Physiker Robert Simmer trug zwei Paar Socken: warme Wollsocken und darüber ein zweites Paar aus Seide. Als er beide Socken auf einmal von seinem Fuß abzog und dann eine Socke von der anderen, bemerkte er folgendes Bild: Die wollenen und seidenen Socken schwollen an, als ob sie die Form seiner Füße annehmen und fest aneinander kleben würden. Gleichzeitig stoßen Socken aus dem gleichen Material, etwa Wolle und Seide, einander ab.

Wenn Simmer in einer Hand zwei Seidensocken und in der anderen zwei Wollsocken hielt, dann führte die Abstoßung von Socken aus demselben Material und die Anziehung von Socken aus unterschiedlichen Materialien, wenn er seine Hände zusammenbrachte, zu einer interessanten Wechselwirkung zwischen ihnen: unterschiedlich Socken, als ob sie sich aufeinander stürzten und sich zu einer Kugel verschlungen hätten.

Beobachtungen zum Verhalten seiner eigenen Socken führten Robert Simmer zu dem Schluss, dass es in jedem Körper nicht eine, sondern zwei elektrische Flüssigkeiten gibt, eine positive und eine negative, die in gleichen Mengen im Körper enthalten sind.

Wenn zwei Körper reiben, kann einer von ihnen von einem Körper zum anderen gelangen, dann kommt es in einem Körper zu einem Überschuss einer der Flüssigkeiten und in dem anderen zu einem Mangel. Beide Körper werden elektrisiert, wobei das Vorzeichen der Elektrizität entgegengesetzt ist.

Dennoch können elektrostatische Phänomene sowohl mit der Franklin-Hypothese als auch mit der Simmer-Hypothese zweier elektrischer Kräfte erfolgreich erklärt werden. Diese Theorien konkurrieren seit einiger Zeit miteinander.

Als Alessandro Volta 1779 seine Voltaische Säule schuf und anschließend die Elektrolyse untersuchte, kamen Wissenschaftler zu dem eindeutigen Schluss, dass sich in Lösungen und Flüssigkeiten tatsächlich zwei entgegengesetzte Ladungsträgerströme bewegen – positive und negative. Die dualistische Theorie des elektrischen Stroms siegte dennoch, obwohl sie nicht von allen verstanden wurde.

Schließlich schlug Ampere 1820 in einer Rede vor der Pariser Akademie der Wissenschaften vor, eine der Richtungen der Ladungsbewegung als Hauptrichtung des Stroms zu wählen. Dies war für ihn praktisch, da Ampere die Wechselwirkung von Strömen untereinander und von Strömen mit Magneten untersuchte. Und so bewegen sich jedes Mal während einer Nachricht, geschweige denn zwei Ströme entgegengesetzter Ladung entlang eines Drahtes in zwei Richtungen.

Ampere schlug vor, einfach die Bewegungsrichtung positiver Elektrizität für die Richtung des Stroms zu halten und immer von der Richtung des Stroms zu sprechen, was die Bewegung einer positiven Ladung bedeutet ... Seitdem ist die Position der Richtung von Der von Ampere vorgeschlagene Strom wurde überall akzeptiert und wird bis heute verwendet.

Als Maxwell seine Theorie des Elektromagnetismus entwickelte und beschloss, der Einfachheit halber die Rechtsschraubenregel anzuwenden, um die Richtung des magnetischen Induktionsvektors zu bestimmen, hielt er auch an dieser Position fest: Die Stromrichtung ist die Bewegungsrichtung einer positiven Ladung.

Faraday seinerseits weist darauf hin, dass die Richtung des Stroms an Bedingungen geknüpft ist, es sei lediglich ein praktisches Werkzeug für Wissenschaftler, um die Richtung des Stroms eindeutig zu bestimmen. Lenz stellt seine Lenz-Regel vor (siehe – Grundgesetze der Elektrotechnik) verwendet auch den Begriff „Stromrichtung“, um die Bewegung positiver Elektrizität zu bezeichnen. Es ist einfach praktisch.

Und selbst nachdem Thomson 1897 das Elektron entdeckte, galt die Konvention über die Stromrichtung noch immer. Auch wenn sich tatsächlich nur Elektronen in einem Draht oder im Vakuum bewegen, wird als Stromrichtung immer noch die umgekehrte Richtung angenommen – von Plus nach Minus.

Mehr als ein Jahrhundert nach der Entdeckung des Elektrons bleibt trotz Faradays Vorstellungen über Ionen, selbst mit dem Aufkommen von Elektronenröhren und Transistoren, obwohl es Schwierigkeiten bei der Beschreibung gab, immer noch der übliche Zustand bestehen. Daher ist es bequemer, mit Strömen zu arbeiten und durch ihre Magnetfelder zu navigieren, und es scheint, dass dies für niemanden wirkliche Schwierigkeiten bereitet.

Siehe auch:Bedingungen für die Existenz von elektrischem Strom