Da che parte scorre l’elettricità dipende da cosa viene guardato. Gli elettroni in realtà si muovono attraverso un filo dal terminale negativo di una batteria al terminale positivo; gli elettroni sono caricati negativamente. Le cariche positive sembrano muoversi nell’altra direzione, ma in realtà rimangono ferme con i loro atomi non in movimento.
Da Douglas Krantz
Quando un elettrone lascia l’atomo e viene sostituito con un altro elettrone, ogni atomo passa da una carica neutra a una carica positiva e viceversa. Gli atomi di un filo stessi, tuttavia, non si muovono.,
Poiché i protoni nel nucleo dell’atomo non si muovono, i protoni non influenzano il movimento delle cariche elettriche o dei campi magnetici; poiché gli elettroni si muovono, gli elettroni influenzano le cariche elettriche e i campi magnetici.
So… In un filo, gli elettroni caricati negativamente si muovono e gli atomi caricati positivamente no.
Gli ingegneri elettrici dicono che, in un circuito elettrico, l’elettricità scorre in una direzione: fuori dal terminale positivo di una batteria e di nuovo nel terminale negativo., I tecnici elettronici dicono che l’elettricità scorre nell’altra direzione: fuori dal terminale negativo di una batteria e di nuovo nel terminale positivo.
Queste due teorie sembrano essere in conflitto. Da dove viene questa confusione sulla direzione del flusso elettrico?
La scoperta del flusso elettrico
Benjamin Franklin ha iniziato la confusione. Ha strofinato lana e cera insieme e ha notato ciò che chiamiamo elettricità statica.,
A quel tempo, nessuno sapeva di elettroni o cariche, ma cercando di spiegare i fenomeni osservati, concluse che qualcosa si spostava dalla cera alla lana, o dalla lana alla cera. Gli sembrava che qualcosa si spostasse dalla cera alla lana.
Ha pubblicato la scoperta.,
L’istituzione della direzione del flusso
In tutto il mondo scienziati e ingegneri hanno aggiunto le proprie idee a questa teoria, hanno tenuto discussioni su questa teoria, hanno pubblicato i loro risultati usando questa teoria e hanno stabilito formalmente che, per la corrente elettrica, questa era la direzione del flusso.
Nel mondo scientifico e ingegneristico, e in tutta la letteratura e i libri, tutti “sapevano” che in un circuito, l’elettricità scorreva dal terminale positivo della batteria al terminale negativo. Questo era un concetto ben consolidato e qualsiasi cambiamento a quel concetto avrebbe causato un pandemonio di massa.,
Ma la confusione sulla direzione del flusso elettrico è iniziata comunque.
Raggi catodici
Nel 1869, usando l’alta tensione, il fisico tedesco Johann Hittorf notò un fenomeno di onde o raggi che emanavano dal catodo in un tubo a vuoto. Più tardi questi raggi o onde divennero noti come raggi catodici.
Effetto Edison
Alcuni anni dopo, sentendo parlare di questi raggi, e mentre cercava di capire e prevenire qualche annerimento all’interno delle lampade ad incandescenza, Thomas Edison fece posizionare da uno dei suoi assistenti un elettrodo in più all’interno di una lampada.
Si è scoperto che se una batteria, con il suo lato positivo collegato all’elettrodo aggiunto (piastra), e il suo lato negativo collegato al filamento (catodo), scorrerebbe una corrente elettrica., Se la batteria è stata collegata al contrario, è stato anche osservato che nessuna corrente scorrerebbe.
Questa corrente, che fluiva dal filamento caldo, attraverso il vuoto, all’elettrodo, era invisibile. Non è stato possibile trovare uno scopo pratico per la scoperta, ma Edison ha brevettato questo “Effetto Edison” comunque.
L’elettrone
Anni dopo, JJ Thomson ha studiato i raggi catodici e ha capito l’elettrone nell’atomo. Ha anche concluso che il flusso di corrente noto come “Effetto Edison” è stato fatto da elettroni che viaggiano attraverso il vuoto.,
Il conflitto nella direzione del flusso elettrico
Abbiamo avuto un conflitto. Le teorie e libri tutti detto che in un circuito, corrente elettrica fuoriesce dal terminale positivo di una batteria, e ritorna nel terminale negativo. Queste scoperte conclusero che, contrariamente alla saggezza convenzionale, gli elettroni scorrevano nell’altra direzione.
Corrente convenzionale
Tentare di cambiare i libri, le teorie e soprattutto le menti di tutti gli ingegneri e gli scienziati di tutto il mondo sarebbe la causa di argomenti di massa., Si è anche ipotizzato che la direzione effettiva non abbia davvero fatto una vera differenza, almeno finché tutti si sono attaccati a una direzione del flusso elettrico o all’altra.
Naturalmente, il flusso di corrente convenzionale non funziona bene con i tubi a vuoto o con la comprensione a livello subatomico del magnetismo, ma è stato deciso che questi problemi erano meno di un problema che cercare di cambiare le menti di tutti e tutti i libri.,
Piuttosto che avere ingegneri e scienziati in lotta tra loro sulla direzione del flusso di corrente, è stata presa la decisione che tutti sarebbero rimasti con quella che è diventata nota come “Corrente convenzionale”.
Torna al presente
Oggigiorno, in generale, i tecnici elettronici usano il flusso di elettroni come direzione della corrente elettrica e gli ingegneri usano la direzione convenzionale della corrente elettrica.,
Mentre il tecnico elettronico ha ragione sul movimento degli elettroni, ad eccezione degli elettroni che viaggiano attraverso il vuoto e gli effetti subatomici del magnetismo, non c’è davvero nulla di male nel concetto di scienziati e ingegneri della corrente elettrica convenzionale come flusso elettrico.
In effetti, per alcuni scopi scientifici, la direzione della corrente convenzionale aiuta nella comprensione. Il fulmine, ad esempio, inizia dal terreno caricato positivamente che attira elettroni dalle molecole d’aria nelle vicinanze., Mentre la carica positiva viaggia verso l’alto, gli elettroni da più in alto vengono trascinati verso il basso fino a quando l’intera colonna d’aria viene ionizzata, conducendo elettroni dalle nuvole caricate negativamente a terra.
Sostanze liquide o gassose come aria, acqua, anche carne umana, hanno ioni positivi (atomi senza abbastanza elettroni per renderli neutri) che si muovono fisicamente. Questi portano la loro carica positiva con loro mentre viaggiano attraverso la sostanza. (Questo flusso è in realtà migrazione ionica, ma è considerato da alcuni come flusso elettrico.,)
L’acido nelle batterie e gli elettroliti nei condensatori elettrolitici sono esempi di questo. Alcune persone considerano questa la direzione corretta del flusso elettrico.
Tuttavia, nella progettazione e manutenzione elettrica, batterie e condensatori sono le eccezioni e non la regola. Sono solo componenti mostrati su schemi e schemi elettrici.
C’è molto di più per i disegni che solo queste eccezioni., Per la comprensione del flusso di corrente elettrica in materiali solidi come il rame (linee sugli schemi) e componenti come semiconduttori, la maggior parte dei condensatori, resistenze, induttori e trasformatori, ecc., gli atomi rimangono sul posto mentre gli elettroni si muovono.
Fa davvero la differenza?
Il movimento percepito della carica positiva è più simile alla “Onda dello stadio” vista in uno stadio di calcio. Quella che sembra un’onda oceanica è solo gente in piedi e seduta. La gente non si muove, si alza e poi si siede di nuovo. Tuttavia, poiché sono in un movimento sincrono ,l ‘”Onda dello stadio” viene percepita per muoversi.,
In un filo, l’elettrone che lascia un atomo neutro prende con sé la sua carica negativa neutralizzante e lascia l’atomo positivo. L’atomo si siede lì e aspetta un altro elettrone per bilanciare di nuovo le cariche. La domanda è: “Questo significa che nulla si muove a destra, o significa che qualcosa si muove a destra?”
La risposta a questo è probabilmente “Dipende”.
Tornando al diagramma, però, bisogna capire veramente cosa viene guardato., È il movimento dell’elettrone caricato negativamente a sinistra, o è il passaggio della carica elettrica positiva a destra, cioè la direzione del flusso elettrico?
La risposta a questo è più su cos’altro viene considerato. Ci sono due componenti per forza elettromagnetica, per esempio.
Forza elettrica Because poiché i singoli elettroni si muovono a sinistra così lentamente e le cariche positive vengono trasmesse a destra così velocemente, il flusso elettrico sarebbe considerato come cariche elettriche passate a destra.,
Forza magnetica Then Poi di nuovo, perché le cariche positive non si muovono fisicamente, e il magnetismo è legato al movimento di elettroni o protoni (in un filo, è il movimento degli elettroni che sta creando il magnetismo), il flusso elettrico sarebbe considerato come elettroni che si muovono a sinistra.
Filo stesso
In piedi indietro e guardando un filo, però, ci sono tre velocità di viaggio.
Protoni Prot Le cariche positive in un atomo (ioni positivi che usano l ‘ “Onda dello stadio”) non si muovono affatto. I protoni si muovono a 0,0 metri al secondo.,
Elettroni Electrons i singoli elettroni si muovono lentamente. Un singolo elettrone può richiedere secondi o ore per passare da un’estremità di un filo all’altra. Gli elettroni si muovono ad una velocità da 1,0 metri al secondo (o più veloce) a 0,001 metri al secondo (o più lento).
Potenza-Indipendentemente dal modo in cui gli elettroni si muovono, o in che modo gli ioni positivi sembrano muoversi, il potere viaggia in entrambe le direzioni su un filo a circa 2/3 della velocità della luce. Il trasferimento di potenza su un filo, in entrambe le direzioni, è di circa 200.000.000 di metri al secondo.,
Movimento di potenza
In un filo, gli ioni positivi sembrano muoversi in una direzione, gli elettroni si muovono lentamente nell’altra direzione e le cerniere di potenza sono molto veloci in entrambe le direzioni.
Quantità — per usare la legge di Ohm (E = I x R) o la legge di watt (P = I x E), la corrente elettrica (I) deve essere quantificata. La quantità concordata è legata al numero di cariche elettriche che superano un punto specifico di un filo., (Cariche positive per gli ingegneri interessati alla progettazione di circuiti elettrici, cariche negative per i tecnici che cercano di affrontare gli effetti della corrente in un circuito.)
In realtà, il movimento “Statium Wave” delle cariche positive non descrive abbastanza il flusso elettrico perché, in un circuito elettronico, i protoni non si muovono lungo un filo. Il movimento degli elettroni non descrive abbastanza il flusso elettrico perché, a lungo andare, gli elettroni si muovono così lentamente., Mentre si muove da un atomo all’altro, ogni elettrone salta rapidamente, ma nel complesso, poiché l’elettrone continua a fermarsi su singoli atomi, un singolo elettrone sta andando lentamente da un’estremità di un filo all’altra.
In teoria elettrica e theroy elettronica, questo trasferimento di potenza è di solito fatto utilizzando linee di trasmissione o guide d’onda, o anche propagando a piena velocità della luce da trasmettere a ricevere antenne.
Questo diventa davvero profondo nella fisica, e i dettagli sono ancora in discussione. Dovrò entrare nella teoria delle onde in un altro articolo.
In quale direzione scorre l’elettricità?, La risposta a ciò sembra essere solo una decisione arbitraria, basata più su ciò per cui viene utilizzata l’elettricità e basata meno sulle caratteristiche fisiche subatomiche degli atomi (gli elettroni o i protoni).
Frecce
Certo, perché sono gli ingegneri che pensano in termini di flusso di corrente convenzionale a fare i simboli elettronici che vediamo sugli schemi, le frecce puntano nella direzione del flusso di corrente convenzionale e non nella direzione del flusso di elettroni.
I tecnici elettronici capiscono questo e vivono con questi simboli.,
Non sono ancora chiaro quale direzione l’elettricità fluisce dalla lettura nel tuo sito web. Alla fine praticamente dici che non importava.
Hai anche detto che è il (“potere”?) che passa dalla sorgente al carico. Presumo che per potere non si intenda energia.,
Grazie, R Z
Flusso di elettroni
La maggior parte dei tecnici pensa che l’elettricità fluisca in un filo nella direzione in cui scorrono gli elettroni. Questa è la direzione in un filo che mostra effettivamente il movimento fisico. Un grande vantaggio di questo pensiero è che in un filo, il magnetismo è influenzato dal movimento degli elettroni. (Il magnetismo è un importante effetto dell’elettromagnetismo)., Uno svantaggio principale di questo pensiero è che gli elettroni possono richiedere minuti o ore per spostarsi da un’estremità di un filo a un’altra estremità, e tutti “sanno” che l’elettricità viaggia vicino alla velocità della luce.
Flusso di carica positiva
La maggior parte degli ingegneri pensa che l’elettricità fluisca in un filo nella direzione in cui viaggiano le cariche positive. (Uno degli elettroni manca da un atomo rende l’atomo caricato positivamente)., Il vantaggio di questo pensiero è che, anche se le cariche positive in realtà non si muovono, quando si guarda un filo end-to-end, l’effetto sembra mostrare che la carica positiva si muove vicino alla velocità della luce.
Movimento su una coppia di fili
Ci vogliono due fili, tuttavia, per creare un circuito elettrico: un filo porta la corrente in un modo lontano dall’alimentazione al carico e un filo porta la corrente nell’altro modo dal carico all’alimentazione.,
- Un modo di pensare a questo proposito è che gli elettroni, che lasciano l’alimentazione su un filo, devono essere restituiti all’alimentazione sull’altro filo, o l’alimentazione si esaurisce di elettroni.
- Un modo di pensarci è che le cariche positive, che lasciano l’alimentazione su un filo, devono essere restituite all’alimentazione sull’altro filo, altrimenti l’alimentazione diventa sbilanciata.
Entrambi i modi di pensare al movimento elettrico funzionano; solo un modo o l’altro può essere usato al momento., Cercare di usare entrambi i modi alla volta diventa confuso quando si cerca di spiegare come funziona l’elettricità a qualcun altro.
Movimento di potenza
La potenza, che è il trasferimento di energia, si muove lungo una coppia di fili (per un circuito completo) quasi alla velocità della luce. Il problema con il movimento di potenza è che non può essere spiegato come solo movimento di elettroni o movimento di carica positiva. Il movimento di potenza è la combinazione di entrambi i movimenti di elettroni (movimento di carica negativa) e movimento di carica positiva., Se vuoi capire il movimento di potenza, devi capire sia la carica negativa (l’elettrone) che il movimento di carica positiva.
Elettricità – Nessun accordo
Per poter dire che l’elettricità scorre in una direzione o nell’altra, tutti in tutto il mondo devono essere d’accordo sulla definizione di elettricità. Sono passati più di cento anni da quando l’elettrone è stato scoperto, e ancora, non c’è un vero accordo su ciò che dovrebbe essere pensato come elettricità.
Per me, scelgo di fare riferimento agli elettroni che scorrono nel circuito., Gli elettroni fisici mentre si muovono attorno a un circuito sembrano più reali del movimento di carica positiva percepito. Piuttosto che dire “l’elettricità scorre”, cerco di dire “gli elettroni scorrono”. Specificare “elettroni”, a me, sembra funzionare meglio della parola ambigua”elettricità”.
Se è possibile ottenere tutti gli ingegneri e tecnici, e tutti gli educatori e libri di testo per concordare ciò che è l’elettricità, allora posso dirvi in che modo scorre., Ma fino a quando non c’è un accordo tra tutti su cosa sia l’elettricità, che si tratti di elettroni in movimento o di cariche positive in movimento, la cosa migliore che posso dirvi è che entrambe le direzioni possono essere utilizzate, basta attenersi alla direzione scelta. e non mettere giù nessuno per aver scelto l’altra direzione.,http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html – Conventional versus electron flow
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