fordi de negative partikler bærer et navn, der lyder som “elektricitet”, begynder nogle begyndere desværre at tro, at elektronerne er elektriciteten, og de begynder fejlagtigt at forestille sig, at protonerne (har et meget mindre elektrisk navn?) ikke er elektriske. Et par tekst-og referencebøger angiver endda direkte dette og siger, at elektricitet er sammensat af elektroner. Nej, forkert. I virkeligheden bærer elektroner og protoner elektriske ladninger med samme styrke. Hvis elektroner er” elektricitet”, så er protoner også” elektricitet”.,
nu vil alle med rette fortælle mig, at protonerne inden for ledninger ikke kan strømme, mens elektronerne kan. Ja, det er sandt… men kun sandt for metaller. Og det gælder kun for faste metaller. Og kun sandt for faste metaller, der ikke bevæger sig. Alle metaller er sammensat af positivt ladede atomer nedsænket i et hav af bevægelige elektroner. Når der skabes en elektrisk strøm i en fast, ikke-bevægende kobbertråd, bevæger “elektronhavet” sig fremad, men protonerne i de positive atomer af kobber gør det ikke.,
imidlertid er faste metaller ikke de eneste ledere, og i mange andre stoffer bevæger de positive atomer *sig*, og de *gør* deltager i den elektriske strøm. Disse forskellige ledere er ikke noget eksotisk. De er meget almindelige, de alle omkring os; så tæt på os, som de overhovedet kan være.
Non-electron Charge-Flo.
hvis du f. eks. stikker fingrene ind i bagsiden af et gammeldags fjernsyn, vil du lide et farligt eller dødbringende elektrisk stød. Under din smertefulde oplevelse var der tydeligvis en betydelig strøm rettet gennem din krop., Men ingen elektroner flød gennem din krop overhovedet. De elektriske ladninger i en menneskelig krop er udelukkende sammensat af positive og negative ladede atomer eller “ioner.”Under din elektrokution var det disse ladede atomer, der flød sammen som en elektrisk strøm. Strømmen i dit kød var en strøm af positive natrium-og kaliumatomer, negativt chlor og adskillige andre mere komplekse
positive og negative molekyler. Under den elektriske strøm flydede de positive atomer i en retning, mens de negative atomer samtidig flydede i den anden., Forestil dig strømme som værende som skarer af af små bevægelige prikker, med halvdelen af prikkerne går i den ene retning og halvdelen i den anden. Befolkningen af små prikker bevæger sig gennem hinanden uden at nogen prikker kolliderer. De positive atomer opfører sig som flydende protoner, men protoner med hele atomer fastgjort. De negative atomer opfører sig som elektroner, der trækker et helt atom sammen med dem.Nogle af strømmen er-OH negative vandioner, og nogle af strømmen er faktiske protoner (selvom vi normalt kalder disse +h positive hydrogenioner.)
så inde i menneskeligt kød …,hvilken retning gik den elektriske strøm virkelig? Følger vi de negative partikler og ignorerer de positive? Eller omvendt, efter de positive? Der er et simpelt svar, men først…
batterier er et andet eksempel på ikke-elektron eller “ioniske” ledere. Hver gang du tilslutter en pære til et batteri, danner du et komplet kredsløb, og stien til den strømmende ladning er gennem indersiden af batteriet, såvel som gennem glødetråden og forbindelsesledningerne. Batteri elektrolyt er meget ledende., Nede inde i batteriet, inden for de våde kemikalier mellem de to plader, vises ampere af lommelygtestrøm som en strøm af både positive og negative atomer. Der er en kraftig strøm af elektrisk ladning, der går gennem batteriet, men ingen individuelle elektroner strømmer overhovedet gennem batteriet. Så i den tid, hvor ladningerne flyder mellem batteriets to plader, hvad er den rigtige retning? Ikke højre mod venstre, ikke venstre mod højre, men i begge retninger på .n gang., Omkring halvdelen af ladestrømmen består af positive atomer, og den resterende del består af negative atomer, der strømmer baglæns. Selvfølgelig i (solid, unmoving) metaltråde uden for batteriet er den virkelige partikelstrøm kun fra negativ til positiv. Men inde i batteriets våde elektrolyt går ladestrømmen i to modsatte retninger på samme tid. (Og hvis vi skulle bygge et kredsløb helt ud af slanger fulde af saltvand uden brug af metalledere, ville al strøm være tovejs.,)
Tovejsstrømme er almindelige
der er mange andre steder, hvor disse former for positive/negative chargeflo .s kan findes. I den følgende liste over enheder og materialer er de elektriske ladninger,der findes inden for lederne, en kombination af bevægelige positive og negativepartikler. Under en elektrisk strøm er begge sorter af partiklerstrømmer forbi hinanden i modsatte retninger.,
TO-VEJS POS/NEG ELEKTRISK STRØM KAN FINDES PÅ:
- batterier
- menneskelige organer
- alle levende organismer
- syrer (for det meste protoner flow)
- jorden
- ocean
- himlen (ionosfæren)
- elektrolytiske kondensatorer
- aluminiums smeltere
- flydende kviksølv og lodde
- ion-baserede røgalarmer
- galvanisering tanke
- brændselsceller’ proton dirigent og “solid syre” membraner
- electrophoresis gels i forskning (esp., DNA-test)
- luftrensere, røg precipitators, air-ion-strømme
- partikel bjælker
- den lodrette “himlen den nuværende” i atmosfæren
- gas udledning, som omfatter:
- elektriske gnister
- lysstofrør
- natrium og kviksølv bue gadebelysning
- neon tegn
- Jordens Aurora
- lyn og corona udledninger
- arc svejsere
- geigertæller rør
- thyratron rør
- kviksølvdampe ensrettere
Denne liste er ikke så kort., Igen spørger jeg dig, hvad er den virkelige retning af elektriske strømme? Vi kan ikke løse problemet ved at bagatellisere det, eller ved at foregive, at tovejsstrømme kun vedrører noget eksotisk, eller foregive, at det hele er helt adskilt fra hverdagen. Vores eget nervesystem er baseret på tovejsstrømme. Vi tør ikke tro, at en strøm i en metaltråd er “ægte”, mens strømme i menneskeligt kød på en eller anden måde ikke er det.
Nå, hvad er “nuværende?”
for at få en vis indsigt, lad os undersøge detaljerne., Mens vi prøver at forstå elektriske kredsløb og elektriske målinger, har vi brug for en enkel måde at foretage målinger af denne vigtige enhed ved navn “elektrisk strøm.”Men for at måle strømme, behøver vi ikke først at måle, hvor meget af strømmen der består af negative partikler, der går en vej, og af positive partikler den anden? Ja, men vi har kun brug for disse oplysninger, hvis vi vil vide alt om den elektriske strøm., De flydende negativer og positive er normalt ikke ens, og hastigheden af de positive i den ene retning er normalt ikke den samme som hastigheden af negativerne i den anden. Elektrisk strøm kan være kompliceret!der er dog et sødt trick, vi kan trække for at undgå at skulle se på partiklerne overhovedet. Og det trick holder svaret på spørgsmålet.
elektriske strømme producerer tre hovedeffekter: magnetisme, opvarmning og spændingsfaldet over resistive ledere. Disse tre effekter dækker næsten alt, hvad vi støder på inden for elektronik., Og disse tre effekter er ligeglad med mængderne af positive og negative partikler, eller om deres hastighed, deres masse, deres ladning osv. Hvis hundrede positive partikler strømmer til venstre per sekund, giver dette nøjagtigt lige så meget magnetisme, opvarmning og spænding som hundrede negative partikler, der strømmer til højre pr. (Bemærk: Dette skyldes at vende polariteten af partiklerne vender strømmen, og vende partikelretningen vender strømmen igen! To negativer gør en positiv.,) Magnetisme, opvarmning og spændingsfald repræsenterer sammen næsten alle funktioner, der er vigtige i hverdagens elektriske kredsløb. Derfor, for så vidt angår de fleste elektriske apparater og kredsløb er det ingen forskel, hvis strømmen er lavet af positive partikler, der går den ene vej, eller negative partikler, der går den anden… eller halvt så mange negativer flyder baglæns gennem en skare af halvt så mange positive.
kort sagt er dit ammeter ligeglad med retningen eller hastigheden af de flydende partikler. Det kan ikke måle disse eller endda opdage dem., Definitionen af “Ampere” anerkender ikke partiklernes hastighed eller deres retning eller deres antal.
så for at forenkle vores målinger og vores mentale billede af elektriske strømme skærer vi de ubrugte dele af billedet væk. Vi ser på ampere, ikke på flydende partikler. Vi gør de negative partikler positive, derefter tilføje deres nuværende til eventuelle positive partikler, der strømmer fremad. Vi ignorerer deres hastighed og måler i stedet kun strømningshastigheden: den samlede ladning, der flyder pr. Vi holder op med at tænke på strøm som en strøm af virkelige fysiske partikler., I stedet definerer vi med vilje “elektrisk strøm” som en strøm af udelukkende positive partikler, der strømmer i en bestemt retning. Vi er ligeglade med partiklernes ægte polaritet. Vi er ligeglade med deres hastighed, og vi er ligeglade med deres nummer. Vi ignorerer både de kemiske virkninger og virkningerne af hastigheden og retningen af bevægelige partikler. Vi ignorerer kollisionerne mellem positive og negative partikler. Alt, hvad vi interesserer os for, er den samlede nettoladning, der bevæger sig forbi et bestemt punkt i kredsløbet. De reelle afgifter er for komplicerede til at håndtere., Vi er ligeglad med, om nogen strømme inde i din krop er lavet af halvpositive, halv negative partikler, der strømmer i modsatte retninger!Den ekstra kompleksitet får os meget lidt information, så længe vi kun er interesseret i spændingsfald, magnetfelter og opvarmning.
Partikel-flow er reel, “Ampere” og “nuværende” er ikke
Når vi begynder at ignorere den hastighed og retning af afgifter, så wecan nemt at bygge elektriske instrumenter eller “amp-meter”, der måler theConventional Elektrisk Strøm i form af magnetisme, som thecharge-flow skaber…, eller ved spændingsfaldet, der vises på tværs af aresistor, eller ved temperaturstigningen skabes i en kalibreret pieceof resistance wireire. Disse tre typer meter vil være enige om, at en” strøm “er en” strøm ” uanset partikel polariteter og strømme. Så kan vi bruge disse målere overalt. I næsten enhver situation vil de fortælle os alt, hvad vi nogensinde kunne ønske at vide om strømme af opladede partikler i ethvert kredsløb. En amp-meter er måske ikke passende, nårbruges i et eksotisk fysikeksperiment., Det vil ikke male det rigtige billedenår man designer elektronstråler inde i vakuumrør, eller ionstrømme i nervefibre. Det kan ikke registrere realcurrent; i stedet måler det kun vores konventionelt definerede simplecurrent. Men for mere end 99% af elektricitet og elektronik, thedirection af partikler er irrelevant, og et amperemeter fortæller os, theso-kaldet “rigtige” aktuelle mens skjuler den sande partikel strømme.,
eller for at sige det enkelt: vi foregiver, at “elektriske strømme” altid er sammensat af POSITIVE partikler med ukendt hastighed, så eventuelle negative strømme defineres som positive partikler, der strømmer baglæns snarere end negative partikler, der strømmer fremad.
forvirrende studerende i to hundrede år
vi skaber nogle problemer ved at vælge en positiv ladningskonvention. For eksempel, Hvad sker der, hvis vi alle bruger mange år på at tænke i form af en sådan forenklet “elektrisk strøm?”Kan vi til sidst begynde at tro, at dette overforenklede koncept med positiv elektrisk strøm er reelt?, Alligevel er det ikke rigtigt, det er simpelthen en måde at forenkle tingene på. Der er en reel forskel mellem det forenklede billede versus de faktiske partikelstrømme. Forstærkerne inde i saltvand og metaller ville ikke helt matche et visuelt billede af bevægelige partikler. Men hvis vi virkelig tror, at amperne er virkelige, kan vi begynde at tvivle på eksistensen af flydende afgifter. Vi kan begynde at se” elektrisk strøm ” i sig selv som en slags abstrakt, usynlig, vanskelig at forestille sig ting. Vi kan miste overblikket over de kendsgerninger, at elektrisk strøm er en faktisk strøm af stof., Vi kan miste overblikket over, at der er reelle, synlige partikler flyder langs inde i dette kredsløb, eller at disse partikler har en faktisk gennemsnitlig hastighed, masse, og retning.
fordi “ampere” er så utroligt nyttige, overtager den forenklede fortolkning af strømmen og bliver mere reel end virkeligheden. Det giver os mulighed for at forstå dele af den fysiske videnskab, som ellers kunne være så kompliceret at forestille sig. Men ved at lade de positive afgifter overtage, er nogle nagende spørgsmål efterladt, såsom”hvilken vej strømmer elektriciteten virkelig?”(grin!)
Skriv et svar