Elektros srovės kryptis

Mes prijungiame šviesos diodą prie piršto baterijos ir, jei bus tinkamai laikomasi poliškumo, jis užsidegs. Kuria kryptimi nusistovės srovė? Šiais laikais visi tai žino iš vidaus ir išorės. Ir todėl akumuliatoriaus viduje nuo minuso iki pliuso - juk srovė šioje uždaroje elektros grandinėje yra pastovi.

Teigiamo krūvio dalelių judėjimo kryptis laikoma srovės kryptimi grandinėje, bet juk metaluose juda elektronai, o jie, žinome, yra neigiamai įkrauti. Tai reiškia, kad iš tikrųjų „dabartinės krypties“ sąvoka yra susitarimas. Išsiaiškinkime, kodėl elektronams pereinant grandine nuo minuso iki pliuso, visi aplinkiniai sako, kad srovė eina iš pliuso į minusą... Kodėl tai absurdiška?

Atsakymas slypi elektrotechnikos formavimosi istorijoje. Kai Franklinas sukūrė savo elektros teoriją, jis manė, kad jos judėjimas yra skysčio judėjimas, kuris tarsi teka iš vieno kūno į kitą. Kur daugiau elektros skysčio, jis teka ta kryptimi, kur jo mažiau.

Dėl šios priežasties Franklinas kūnus su elektros skysčio pertekliumi (sąlygiškai!) vadino teigiamai elektrifikuotais, o kūnus, kuriuose trūksta elektros skysčio – neigiamai elektrifikuotais. Iš čia ir kilo judėjimo idėja. elektros krūviai… Teigiamas krūvis teka tarsi per susisiekiančių kraujagyslių sistemą iš vieno įkrauto kūno į kitą.

Vėliau prancūzų tyrinėtojas Charlesas Dufay savo eksperimentuose su elektrifikuojanti trintis nustatė, kad įkraunami ne tik nutrinti kūnai, bet ir nutrinti kūnai, o susilietus abiejų kūnų krūviai neutralizuojami. Pasirodo, iš tikrųjų yra du atskiri elektros krūvio tipai, kurie sąveikaudami vienas kitą panaikina. Šią dviejų elektros energijos teoriją sukūrė Franklino amžininkas Robertas Simeris, kuris pats buvo įsitikinęs, kad kažkas Franklino teorijoje nėra visiškai teisinga.

Škotų fizikas Robertas Simmeris mūvėjo dvi poras kojinių: šiltas vilnones kojines ir antrą šilkines ant viršaus. Iš karto nusiėmęs abi kojines nuo pėdos, o po to nuėmęs vieną nuo kitos, pastebėjo tokį vaizdą: vilnonės ir šilkinės kojinės išsipūtė, tarsi įgaudamos pėdų formą ir smarkiai prilipusios viena prie kitos. Tuo pačiu metu kojinės iš tos pačios medžiagos, tokios kaip vilna ir šilkas, atstumia viena kitą.

Jei Simmeris vienoje rankoje laikė dvi šilkines, o kitoje – dvi vilnones kojines, tai sujungus rankas, tos pačios medžiagos kojinių atstūmimas ir skirtingų medžiagų kojinių trauka lėmė įdomią jų sąveiką: skirtingą. kojinės tarsi trenktųsi viena į kitą ir susipynė į kamuolį.

Jo paties kojinių elgesio stebėjimai paskatino Robertą Simmerį padaryti išvadą, kad kiekviename kūne yra ne vienas, o du elektriniai skysčiai, teigiami ir neigiami, kurių organizme yra vienodai.

Kai trinasi du kūnai, vienas iš jų gali pereiti iš vieno kūno į kitą, tada viename organizme atsiras vieno skysčių perteklius, kitame – jo trūkumas. Abu kūnai įsielektrins, o ženkle priešinga elektra.

Nepaisant to, elektrostatinius reiškinius galima sėkmingai paaiškinti naudojant tiek Franklino hipotezę, tiek Simmerio dviejų elektrinių jėgų hipotezę. Šios teorijos jau kurį laiką konkuruoja tarpusavyje.

Kai 1779 m. Alessandro Volta sukūrė savo voltinę kolonėlę, po kurios buvo tiriama elektrolizė, mokslininkai padarė nedviprasmišką išvadą, kad tirpaluose ir skysčiuose iš tiesų juda du priešingi krūvininkų srautai – teigiami ir neigiami. Dualistinė elektros srovės teorija, nors ir ne visiems suprantama, vis dėlto triumfavo.

Galiausiai 1820 m., kalbėdamas prieš Paryžiaus mokslų akademiją, Ampere'as pasiūlė pagrindine srovės kryptimi pasirinkti vieną iš krūvio judėjimo krypčių. Jam tai buvo patogu daryti, nes Ampere'as tyrinėjo srovių sąveiką tarpusavyje ir srovių su magnetais sąveiką. Ir taip kiekvieną kartą pranešimo metu, jau nekalbant apie du priešingo krūvio srautus, juda dviem kryptimis išilgai vieno laido.

Amperas pasiūlė tiesiog imti teigiamos elektros judėjimo kryptį srovės krypčiai ir visą laiką kalbėti apie srovės kryptį, o tai reiškia teigiamo krūvio judėjimą... Nuo tada krypties padėtis Ampere pasiūlyta srovė buvo priimta visur ir naudojama iki šiol.

Kai Maksvelas sukūrė savo elektromagnetizmo teoriją ir dėl patogumo, nustatydamas magnetinės indukcijos vektoriaus kryptį, nusprendė taikyti dešiniojo sraigto taisyklę, jis taip pat laikėsi šios pozicijos: srovės kryptis yra teigiamo krūvio judėjimo kryptis.

Faradėjus savo ruožtu pažymi, kad srovės kryptis yra sąlyginė, tai tik patogus įrankis mokslininkams vienareikšmiškai nustatyti srovės kryptį. Lencas pristato savo Lenco taisyklę (žr. Pagrindiniai elektrotechnikos dėsniai), taip pat vartoja terminą „srovės kryptis“, reiškiantį teigiamos elektros judėjimą. Tai tiesiog patogu.

Ir net po to, kai Thomsonas atrado elektroną 1897 m., srovės krypties susitarimas vis dar galiojo. Net jei tik elektronai iš tikrųjų juda laidu arba vakuume, atvirkštinė kryptis vis tiek laikoma srovės kryptimi - nuo pliuso iki minuso.

Praėjus daugiau nei šimtmečiui po elektrono atradimo, nepaisant Faradėjaus idėjų apie jonus, net ir atsiradus elektroniniams vamzdeliams ir tranzistoriams, nors aprašymuose buvo sunkumų, įprasta padėtis vis dar išlieka. Taigi patogiau dirbti su srovėmis, orientuotis jų magnetiniuose laukuose ir, panašu, kad tai niekam nesukelia didelių sunkumų.

Taip pat žiūrėkite:Elektros srovės egzistavimo sąlygos