اتجاه التيار الكهربائي

نقوم بتوصيل مؤشر LED ببطارية الإصبع ، وإذا تمت ملاحظة القطبية بشكل صحيح ، فسوف تضيء. في أي اتجاه سيستقر التيار؟ في الوقت الحاضر ، يعرف الجميع هذا من الداخل والخارج. وبالتالي داخل البطارية من السالب إلى الموجب - بعد كل شيء ، فإن التيار في هذه الدائرة الكهربائية المغلقة ثابت.

يعتبر اتجاه حركة الجسيمات المشحونة إيجابياً هو اتجاه التيار في الدائرة ، ولكن بعد كل شيء ، تتحرك الإلكترونات في المعادن ، وهي ، كما نعلم ، مشحونة سالبة. هذا يعني أن مفهوم "الاتجاه الحالي" هو في الواقع اصطلاح. دعنا نفهم لماذا ، بينما تمر الإلكترونات عبر الدائرة من سالب إلى زائد ، يقول كل من حولهم أن التيار ينتقل من موجب إلى سالب ... لماذا هذا سخيف؟

الجواب يكمن في تاريخ تشكيل الهندسة الكهربائية. عندما طور فرانكلين نظريته في الكهرباء ، اعتبر أن حركتها هي حركة سائل ، بدا أنه يتدفق من جسم إلى آخر. عندما يكون هناك المزيد من السائل الكهربائي ، فإنه يتدفق في الاتجاه الذي يوجد فيه القليل منه.

لهذا السبب ، دعا فرانكلين الأجسام التي تحتوي على كمية زائدة من السائل الكهربائي (بشروط!) إلى الكهرباء بشكل إيجابي ، والأجسام التي تفتقر إلى السائل الكهربائي ، مكهربة سلبًا. من هنا تأتي فكرة الحركة. الشحنات الكهربائية… تتدفق الشحنة الموجبة ، كما لو كانت من خلال نظام من الأوعية المتصلة ، من جسم مشحون إلى آخر.

فيما بعد قام الباحث الفرنسي شارل دوفاي في تجاربه مع الاحتكاك المكهرب وجد أنه لا يتم شحن الجثث الممسوحة فحسب ، بل يتم شحن الجثث أيضًا ، وعند الاتصال يتم تحييد التهم الموجهة إلى كلا الجثتين. اتضح أن هناك نوعين منفصلين من الشحنات الكهربية ، عندما يتفاعلان ، يلغي كل منهما الآخر. تم تطوير نظرية الكهرباء المزدوجة هذه من قبل روبرت سيمر المعاصر لفرانكلين ، الذي اقتنع بأن شيئًا ما في نظرية فرانكلين لم يكن صحيحًا تمامًا.

ارتدى الفيزيائي الاسكتلندي روبرت سيمر زوجين من الجوارب: جوارب صوفية دافئة وجوارب حريرية ثانية. فلما أزال كلا الجوربين من قدمه دفعة واحدة ثم أزال أحدهما عن الآخر ، لاحظ الصورة التالية: الجوارب الصوفية والحريرية منتفخة ، وكأنها تأخذ شكل قدميه وتلتصقان ببعضهما بحدة. في نفس الوقت ، الجوارب المصنوعة من نفس المادة ، مثل الصوف والحرير ، تتنافر.

إذا كان سيمر يحمل جوربين حريريين في يد وجوربين من الصوف في الأخرى ، فعندما جمع يديه معًا ، أدى تنافر الجوارب من نفس المادة وجاذبية الجوارب من مواد مختلفة إلى تفاعل مثير للاهتمام بينهما: مختلف الجوارب كما لو كانت تنقض على بعضها البعض وتتشابك في كرة.

الملاحظات على سلوك جواربه قادت روبرت سيمر إلى استنتاج مفاده أنه لا يوجد في كل جسم واحد ، بل سائلين كهربائيين ، موجب وسالب ، موجودان في الجسم بكميات متساوية.

فعندما يحتك جسمان ، ينتقل أحدهما من جسم إلى آخر ، يكون هناك فائض من أحد السوائل في أحدهما ، ونقصه في الآخر. سيصبح كلا الجسمين مكهربين ، في مقابل إشارة الكهرباء.

ومع ذلك ، يمكن تفسير الظواهر الكهروستاتيكية بنجاح باستخدام فرضية فرانكلين وفرضية سيمر الخاصة بقوتين كهربائيتين. تتنافس هذه النظريات مع بعضها البعض لبعض الوقت.

عندما أنشأ أليساندرو فولتا عام 1779 عمودًا فولطائيًا ، وبعد ذلك تمت دراسة التحليل الكهربائي ، توصل العلماء إلى استنتاج قاطع مفاده أن تيارين متعارضين من ناقلات الشحنة يتحركان في محاليل وسوائل - موجبة وسالبة. ومع ذلك ، انتصرت النظرية الثنائية للتيار الكهربائي ، على الرغم من عدم فهمها للجميع.

أخيرًا ، في عام 1820 ، تحدث أمام أكاديمية باريس للعلوم ، اقترح أمبير اختيار أحد اتجاهات حركة الشحن باعتباره الاتجاه الرئيسي للتيار. كان من الملائم بالنسبة له القيام بذلك لأن أمبير كان يدرس تفاعل التيارات مع بعضها البعض والتيارات مع المغناطيس. وهكذا في كل مرة أثناء الرسالة ، ناهيك عن تدفق تيارين من الشحنات المعاكسة يتحركان في اتجاهين على طول سلك واحد.

اقترح أمبير ببساطة أن يأخذ اتجاه حركة الكهرباء الموجبة لاتجاه التيار وطوال الوقت للحديث عن اتجاه التيار ، مما يعني حركة شحنة موجبة ... منذ ذلك الحين موقف اتجاه التيار تم قبول التيار الذي اقترحه Ampere في كل مكان ويستخدم حتى اليوم.

عندما طور ماكسويل نظريته في الكهرومغناطيسية وقرر تطبيق قاعدة اللولب الأيمن للراحة في تحديد اتجاه ناقل الحث المغناطيسي ، التزم أيضًا بهذا الموضع: اتجاه التيار هو اتجاه حركة الشحنة الموجبة.

فاراداي ، من جانبه ، يشير إلى أن اتجاه التيار مشروط ، إنه مجرد أداة ملائمة للعلماء لتحديد اتجاه التيار بشكل لا لبس فيه. لينز يقدم حكمه لينز (انظر - القوانين الأساسية للهندسة الكهربائية) ، كما يستخدم مصطلح «الاتجاه الحالي» ليعني حركة الكهرباء الموجبة. إنها مريحة فقط.

وحتى بعد اكتشاف طومسون للإلكترون في عام 1897 ، لا يزال اصطلاح الاتجاه الحالي قائمًا. حتى لو كانت الإلكترونات فقط تتحرك فعليًا في سلك أو في فراغ ، فإن الاتجاه العكسي لا يزال يؤخذ على أنه اتجاه التيار - من موجب إلى ناقص.

بعد أكثر من قرن من اكتشاف الإلكترون ، على الرغم من أفكار فاراداي حول الأيونات ، حتى مع ظهور أنابيب الإلكترون والترانزستورات ، على الرغم من وجود صعوبات في الوصف ، إلا أن الحالة المعتادة لا تزال قائمة. لذلك من الأنسب العمل مع التيارات ، للتنقل في مجالاتها المغناطيسية ، ويبدو أن هذا لا يسبب صعوبات حقيقية لأي شخص.

أنظر أيضا:شروط وجود التيار الكهربائي