Poiché le particelle negative portano un nome che suona come “elettricità”, alcuni principianti sfortunatamente iniziano a pensare che gli elettroni SIANO l’elettricità, e iniziano erroneamente a immaginare che i protoni (avendo un nome molto meno elettrico?) non sono elettrici. Alcuni testi e libri di riferimento lo affermano addirittura, dicendo che l’elettricità è composta da elettroni. No, sbagliato. In realtà gli elettroni e i protoni trasportano cariche elettriche di uguale forza. Se gli elettroni sono “elettricità”, anche i protoni sono” elettricità”.,
Ora tutti mi diranno giustamente che i protoni all’interno dei fili non possono fluire, mentre gli elettroni possono. Sì, questo è vero… ma è vero solo per i metalli. Ed è vero solo per i metalli solidi. E vero solo per i metalli solidi che non si muovono. Tutti i metalli sono composti da atomi caricati positivamente immersi in un mare di elettroni mobili. Quando una corrente elettrica viene creata all’interno di un filo di rame solido, non in movimento, il “mare di elettroni” si muove in avanti, ma i protoni all’interno degli atomi positivi di rame non lo fanno.,
Tuttavia, i metalli solidi non sono gli unici conduttori, e in molte altre sostanze gli atomi positivi *si muovono* e *partecipano* alla corrente elettrica. Questi vari conduttori non sono nulla di esotico. Sono molto comuni, tutti intorno a noi; il più vicino a noi come possono eventualmente essere.
Flusso di carica non elettrone
Ad esempio, se si dovesse colpire le dita nella parte posteriore di un televisore vecchio stile, si subirebbe una scossa elettrica pericolosa o letale. Durante la tua dolorosa esperienza, ovviamente, c’era una considerevole corrente diretta attraverso il tuo corpo., Tuttavia, nessun elettrone scorreva attraverso il tuo corpo. Le cariche elettriche in un corpo umano sono interamente composte da atomi carichi positivi e negativi o ” ioni.”Durante la tua folgorazione, erano questi atomi carichi che scorrevano come una corrente elettrica. La corrente nella tua carne era un flusso di atomi di sodio e potassio positivi, cloro negativo e numerose altre molecole positive e negative più complesse
. Durante la corrente elettrica, gli atomi positivi scorrevano in una direzione, mentre gli atomi negativi scorrevano simultaneamente nell’altra., Immagina i flussi come una folla di piccoli punti in movimento, con metà dei punti che vanno in una direzione e metà nell’altra. Le popolazioni di puntini si muovono l’una attraverso l’altra senza punti che si scontrano. Gli atomi postivi si comportano come protoni fluenti, ma protoni con interi atomi attaccati. Gli atomi negativi si comportano come elettroni che trascinano un intero atomo insieme a loro.Alcuni dei flussi sono-OH ioni acqua negativi, e alcuni dei flussi sono protoni reali (anche se di solito chiamiamo questi ioni idrogeno positivi +H.)
Quindi, all’interno della carne umana …,in che direzione è andata davvero la corrente elettrica? Seguiamo le particelle negative e ignoriamo quelle positive? O viceversa, seguendo gli aspetti positivi? C’è una risposta semplice, ma prima…
Le batterie sono un altro esempio di conduttori non elettronici o “ionici”. Ogni volta che si collega una lampadina a una batteria, si forma un circuito completo e il percorso della carica che scorre è attraverso l’interno della batteria, così come attraverso il filamento della lampadina e i fili di collegamento. L’elettrolito della batteria è molto conduttivo., Verso il basso all’interno della batteria, all’interno delle sostanze chimiche bagnate tra le due piastre, gli amperi della corrente della torcia elettrica appaiono come un flusso di atomi sia positivi che negativi. C’è un potente flusso di carica elettrica che attraversa la batteria, ma nessun singolo elettrone fluisce attraverso la batteria. Quindi, durante il tempo in cui le cariche scorrono tra le due piastre della batteria, qual è la vera direzione? Non da destra a sinistra, non da sinistra a destra, ma in entrambe le direzioni contemporaneamente., Circa la metà del flusso di carica è composto da atomi positivi e la parte rimanente è composta da atomi negativi che scorrono all’indietro. Naturalmente in (solido, immobile) fili metallici al di fuori della batteria, il flusso di particelle reale è solo da negativo a positivo. Ma all’interno dell’elettrolita bagnato della batteria, il flusso di carica va in due direzioni opposte contemporaneamente. (E se dovessimo costruire un circuito interamente di tubi pieni di acqua salata, senza conduttori metallici utilizzati, allora tutta la corrente sarebbe bidirezionale.,)
Le correnti bidirezionali sono comuni
Ci sono molti altri posti dove si possono trovare questi tipi di flussi di carico positivi/negativi. Nel seguente elenco di dispositivi e materiali,le cariche elettriche trovate all’interno dei conduttori sono una combinazione di positivo mobile e negativoparticelle. Durante una corrente elettrica, entrambe le varietà di particelle sonofiorendo l’un l’altro in direzioni opposte.,
a DUE VIE POS/NEG CORRENTI ELETTRICHE POSSONO ESISTERE:
- batterie
- corpi umani
- tutti gli organismi viventi
- acidi (soprattutto protoni flusso)
- terra
- l’oceano
- il cielo (ionosfera)
- condensatori elettrolitici
- fonderie di alluminio
- mercurio liquido e saldare
- a base di ioni di rilevatori di fumo
- galvanica serbatoi
- celle a combustibile’ protonica conduttore e “solido” acido membrane
- elettroforesi su gel di ricerca (esp., Il test del DNA)
- filtri aria, fumo, precipitatori, aria agli ioni di flussi
- fasci di particelle
- verticale “sky corrente” nell’atmosfera
- gas di scarico, che comprende:
- scintille elettriche
- tubi fluorescenti
- sodio e di mercurio ad arco lampioni
- i segni al neon
- la Terra Aurora
- fulmini e scariche corona
- saldatrici ad arco
- contatore Geiger tubi
- thyratron tubi
- raddrizzatori a vapori di mercurio
Questo elenco non è così breve., Ancora una volta ti chiedo, qual è la vera direzione delle correnti elettriche? Non possiamo risolvere il problema sminuendolo, o fingendo che le correnti bidirezionali appartengano solo a qualcosa di esotico, o fingendo che sia tutto completamente separato dalla vita di tutti i giorni. Il nostro sistema nervoso si basa sulle correnti a due vie. Non osiamo pensare che una corrente in un filo metallico sia “reale”, mentre le correnti nella carne umana in qualche modo non lo sono.
Bene, che cosa è ” corrente?”
Per ottenere qualche intuizione, esaminiamo i dettagli., Mentre cerchiamo di capire i circuiti elettrici e le misure elettriche, abbiamo bisogno di un modo semplice per prendere le misure di questa importante entità chiamata “Corrente elettrica.”Ma per misurare le correnti, non dovremo prima misurare quanta parte della corrente è composta da particelle negative che vanno da una parte e da particelle positive dall’altra? Sì, ma abbiamo bisogno di queste informazioni solo se vogliamo sapere tutto sulla corrente elettrica., I negativi e i positivi che scorrono di solito non sono uguali e la velocità dei positivi in una direzione di solito non è la stessa della velocità dei negativi nell’altra. La corrente elettrica può essere complicata!
Tuttavia, c’è un trucco carino che possiamo tirare per evitare di dover guardare le particelle a tutti. E questo trucco contiene la risposta alla domanda.
Le correnti elettriche producono tre effetti principali: magnetismo, riscaldamento e caduta di tensione tra conduttori resistivi. Questi tre effetti coprono quasi tutto ciò che incontriamo nell’elettronica., E questi tre effetti non si preoccupano della quantità di particelle positive e negative, o della loro velocità, della loro massa, della loro carica, ecc. Se cento particelle positive scorrono a sinistra al secondo, questo dà esattamente tanto magnetismo, riscaldamento e tensione quanto cento particelle negative che scorrono a destra al secondo. (Nota: questo è perché invertendo la polarità delle particelle inverte la corrente, e invertendo la direzione delle particelle inverte la corrente di nuovo! Due negativi fanno un positivo.,) Magnetismo, riscaldamento e caduta di tensione insieme rappresentano quasi ogni caratteristica che è importante nei circuiti elettrici di tutti i giorni. Pertanto, per quanto riguarda la maggior parte dei dispositivi e dei circuiti elettrici, non fa differenza se la corrente è fatta di particelle positive che vanno da una parte o particelle negative che vanno dall’altra… o la metà dei negativi che scorre all’indietro attraverso una folla di metà dei positivi.
In parole povere, il tuo amperometro non si preoccupa della direzione o della velocità delle particelle che scorrono. Non può misurarli, o addirittura rilevarli., La definizione di “Ampere” non riconosce la velocità delle particelle, o la loro direzione, o il loro numero.
Quindi, per semplificare le nostre misurazioni e la nostra immagine mentale delle correnti elettriche, abbiamo tagliato via le parti inutilizzate dell’immagine. Guardiamo gli Ampere, non le particelle che scorrono. Rendiamo le particelle negative positive, quindi aggiungiamo la loro corrente a tutte le particelle positive che scorrevano in avanti. Ignoriamo la loro velocità, e invece misuriamo solo la portata: la carica totale che scorre al secondo. Smettiamo di pensare alla corrente come a un flusso di particelle fisiche reali., Invece definiamo intenzionalmente “corrente elettrica” come un flusso di particelle esclusivamente positive che scorre in una particolare direzione. Non ci interessa la vera polarità delle particelle. Non ci interessa la loro velocità, e non ci interessa il loro numero. Ignoriamo sia gli effetti chimici che gli effetti della velocità e della direzione delle particelle in movimento. Ignoriamo le collisioni tra particelle positive e negative. Tutto quello che ci interessa è la carica netta totale che si muove oltre un particolare punto del circuito. Le accuse reali sono troppo complicate da affrontare., Non ci interessa se le correnti all’interno del tuo corpo sono fatte di particelle metà positive e metà negative che scorrono in direzioni opposte!La complessità aggiunta ci porta pochissime informazioni finché siamo interessati solo alla caduta di tensione, ai campi magnetici e al riscaldamento.
Il flusso di particelle è reale, “Ampere” e “corrente” non lo è
Una volta che iniziamo a ignorare la velocità e la direzione delle cariche, possiamo facilmente costruire strumenti elettrici o “misuratori di amp” che misurano la corrente elettrica convenzionale in termini di magnetismo che il grande flusso crea…, o dalla caduta di tensione che appare attraverso aresistor, o dall’aumento di temperatura che viene creato in un filo di resistenza pieceof calibrato. Questi tre tipi di metro concorderanno sul fatto che una”corrente” è una “corrente” indipendentemente dalle polarità e dai flussi delle particelle. Quindi possiamo usare questi misuratori ovunque. In quasi ogni situazione theywill ci dicono tutto che potremmo desiderare mai sapere su flussi di chargedparticles in qualsiasi circuito. Un amp-meter potrebbe non essere appropriato quandousato in un esperimento di fisica esotica., Non dipingerà l’immagine correttaquando progetta fasci di elettroni all’interno di tubi a vuoto o flussi di ioni nelle fibre nervose. Non può rilevare realcurrent; invece misura solo la nostra simplecurrent convenzionalmente definita. Ma per più del 99% dell’elettricità e dell’elettronica, la direzione delle particelle è irrilevante e un amperometro ci dice la cosiddetta corrente “reale” mentre nasconde i veri flussi di particelle.,
O per dirla semplicemente: fingiamo che le “correnti elettriche” siano sempre composte da particelle POSITIVE di velocità sconosciuta, in modo che eventuali correnti negative siano definite come particelle positive che scorrono all’indietro piuttosto che particelle negative che scorrono in avanti.
Confondendo gli studenti per duecento anni
Causiamo alcuni problemi scegliendo una convenzione di carica positiva. Ad esempio, cosa succede se passiamo tutti molti anni a pensare in termini di “corrente elettrica” semplificata?”Potremmo finalmente iniziare a credere che questo concetto eccessivamente semplificato di corrente elettrica positiva sia REALE?, Eppure non è reale, è semplicemente un modo per semplificare le cose. C’è una vera differenza tra l’immagine semplificata e i flussi di particelle effettivi. Gli amplificatori all’interno di acqua salata e metalli non corrisponderebbero a un’immagine visiva delle particelle in movimento. Ma se crediamo veramente che gli ampere siano reali, potremmo iniziare a dubitare dell’esistenza di cariche fluenti. Potremmo iniziare a vedere la” Corrente elettrica ” stessa come una sorta di cosa astratta, invisibile, difficile da immaginare. Potremmo perdere traccia dei fatti che la corrente elettrica è un flusso reale di materia., Potremmo perdere traccia del fatto che ci sono particelle reali e visibili che scorrono lungo quel circuito, o che queste particelle hanno una velocità media effettiva, una massa e una direzione.
Poiché gli “ampere” sono così incredibilmente utili, l’interpretazione semplificata della corrente prende il sopravvento e diventa più reale della realtà. Ci permette di comprendere parti della scienza fisica che altrimenti potrebbero essere troppo complicate da immaginare. Ma nel lasciare che l’acquisizione di cariche positive, alcune domande fastidiose vengono lasciate indietro, come “IN CHE MODO L’ELETTRICITÀ SCORRE DAVVERO?”(sorriso!)
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