Fordi de negative partikler som bærer et navn som høres ut som «elektrisitet» noen nybegynnere dessverre begynner å tenke at elektroner ER elektrisitet, og de feilaktig begynne å forestille meg at protoner (å ha en mye mindre elektrisk navn?), ikke elektrisk. Et par tekst og oppslagsverk selv regelrett opplyse om dette, sier at elektrisitet er sammensatt av elektroner. Nei, feil. I virkeligheten er elektroner og protoner bære elektriske ladninger av lik styrke. Hvis elektronene er «elektrisitet», så protoner er «elektrisitet» også.,
Nå kan alle vil rette fortelle meg at protoner i ledningene ikke kan flyte, mens elektroner. Ja, dette er sant… men bare sant for metaller. Og det er bare sant for solid metaller. Og bare sant for solid metaller som ikke er i bevegelse. Alle metaller består av positivt ladede atomer nedsenket i et hav av bevegelige elektroner. Når en elektrisk strøm er opprettet innenfor en solid, ikke-bevegelige kobbertråd, den «elektron havet» beveger seg fremover, men protoner i positiv atomer av kobber ikke.,
Imidlertid solid metaller er ikke bare lederne, og i mange andre stoffer, er det positivt atomer *gjøre* flytte, og de *ikke* delta i den elektriske strømmen. Disse ulike ledere er ikke noe eksotisk. De er svært vanlige, de rundt oss, så nær oss som de kan muligens være.
Ikke-elektron Lade-flow
For eksempel, hvis du var å rote fingrene inn på baksiden av en gammel stil tv-apparatet, vil du lider av en farlig eller dødelig elektrisk sjokk. Under smertefulle erfaring er det åpenbart var en betydelig strøm ledet gjennom kroppen., Det er imidlertid ingen elektroner strømmet gjennom kroppen i det hele tatt. Den elektriske ladninger i en menneskelig kropp er helt består av positive og negative ladede atomer eller «ioner.»I løpet av ditt elektriske støt, det var disse ladede atomer som strømmet sammen som en elektrisk strøm. Gjeldende i kjødet var en strøm av positive natrium og kalium atomer, negative klor, og en rekke andre mer komplekse
positive og negative molekyler. I løpet av elektrisk strøm, den positive atomer strømmet i en retning, mens den negative atomer samtidig strømmet i den andre., Tenk deg den flyter som liker folkemengder av små bevegelige prikker, med halvparten prikkene går i én retning, og halvparten i den andre. Bestandene av små prikker bevege deg gjennom hver andre uten noen prikker kollidere. Den postive atomer oppfører seg som flyter protoner, men protoner med hele atomer festet. Den negative atomer oppfører seg som elektroner som er å dra en hel atom sammen med dem.Noen av de flyter er -OH negative vann-ioner, og noen av de flyter er faktisk protoner (selv om vi vanligvis kaller disse +H positive hydrogen ioner.)
Så, inne i menneskelig kjød …,hvilken retning gjorde den elektriske strømmen EGENTLIG gå? Følger vi den negative partikler og ignorere positivt? Eller omvendt, etter det positive? Det er et enkelt svar, men først…
Batteriene er et annet eksempel på ikke-elektron eller «ionisk» ledere. Når du kobler en lyspære til et batteri, slik at du danner en komplett krets, og banen til den flyter kostnad er gjennom innsiden av batteriet, så vel som gjennom lyspære filament og koble ledninger. Batteriet elektrolytt er svært ledende., Ned inne i batteriet, i den våte kjemikalier mellom de to platene, ampere av lommelykt gjeldende vises som en strøm av både positive og negative atomer. Det er en kraftig strøm av elektrisk ladning går gjennom batteriet, men ingen individuelle elektronene strømmer gjennom batteriet i det hele tatt. Så, i løpet av den tiden når kostnadene flyt mellom de to platene på batteriet, hva er den virkelige retning? Ikke til høyre, til venstre, ikke venstre til høyre, men i begge retninger på en gang., Om lag halvparten av avgiften-flow er sammensatt av positive atomer, og den gjenværende delen består av negative atomer flyter bakover. Selvfølgelig i (solid, unmoving) metall ledninger utenfor batteriet, den virkelige particle flow er bare fra negative til positive. Men inne i batteriet er vått elektrolytt, kostnad-går strømmen i to motsatte retninger samtidig. (Og hvis vi skulle bygge en krets helt ut av slanger full av salt vann, med ingen metall elektroder som brukes, vil alle de nåværende ville være toveis.,)
To-veis strøm er vanlig
Det er mange andre steder hvor disse typer av positive/negative chargeflows kan bli funnet. I den følgende listen over enheter, og materialer,elektriske ladninger funnet i løpet av lederne er en kombinasjon av bevegelige positive og negativeparticles. I løpet av et elektrisk strøm, begge varianter av partikler areflowing forbi hverandre i motsatt retning.,
TO-VEIS POS/NEG ELEKTRISK STRØM KAN FINNES I:
- batterier
- menneskelige organer
- alle levende organismer
- syrer (for det meste protoner flyt)
- bakken
- havet
- himmelen (ionosfæren)
- elektrolytiske kondensatorer
- aluminium smelteverk
- flytende kvikksølv og lodde
- ion-basert røykvarslere
- galvanisering tanker
- brenselceller’ proton dirigent og «god syre» membraner
- gel elektroforese i forskning (esp., DNA-testing)
- luftrensere, røyk precipitators, air-ion-strømmer
- partikkelstråler
- den vertikale «sky gjeldende» i atmosfæren
- gassutslipp, som inkluderer:
- elektriske gnister
- lysrør
- natrium og kvikksølv arc gatelykter
- neon-skilt
- Jordens Aurora
- lyn og corona utslipp
- arc sveisere
- Geiger counter rør
- thyratron rør
- kvikksølv damp rectifiers
Denne listen er ikke så kort., Igjen spør jeg deg, hva er den VIRKELIGE retning av elektrisk strøm? Vi kan ikke løse problemet ved å bagatellisering det, eller ved å late som to-veis strøm gjelder bare til noe eksotisk, eller late som at alt er helt atskilt fra hverdagen. Vår egen nervesystemet er basert på to-veis strøm. Vi tør ikke tenke på at en strøm i en metalltråd er «ekte», mens strømmen i menneskelig kjød liksom ikke.
Vel, hva som er «gjeldende?»
for Å få innsikt, la oss se nærmere på detaljer., Mens du prøver å forstå elektriske kretser og elektriske målinger, vi trenger en enkel måte å ta målinger av denne viktige enhet som heter «Elektrisk Strøm.»Men for å måle strøm, vil ikke vi først trenger å måle hvor mye av dagens består av negative partikler går en måte, og positive partikler på andre? Ja, men vi bare trenger denne informasjonen hvis vi ønsker å vite alt om elektrisk strøm., Den flyter negativer og positiver er vanligvis ikke like, og hastigheten på det positive i en retning er vanligvis ikke den samme som den hastigheten av negativer i den andre. Elektrisk strøm kan være komplisert!
Men det er en søt triks vi kan dra i for å unngå å måtte se på partiklene i det hele tatt. Og trikset som har svaret på spørsmålet.
Elektrisk strøm produsere tre viktigste effekter: magnetisme, varme, og spenningsfallet over resistiv ledere. Disse tre effekter dekke nesten alt vi møter i elektronikk., Og disse tre effektene ikke bryr seg om beløp av positive og negative partikler, eller om deres hastighet, deres masse, kostnad, osv. Hvis en hundre positive partikler strømmer til venstre per sekund, dette gir akkurat så mye magnetisme, varme og spenning som en hundre negative partikler som flyter til høyre per sekund. (Merk: dette er fordi reversere polariteten av partikler reverserer gjeldende, og reversere partikkel retning reverserer den nåværende igjen! To negativer gjøre en positiv.,) Magnetisme, varme, og spenningsfall til sammen representerer nesten hver funksjon som er viktig i hverdagen elektriske kretser. Derfor, så langt som de fleste elektrisk utstyr og kretser er bekymret, det gjør ingen forskjell om den nåværende er laget av positive partikler går en måte, eller negative partikler, skal den andre… eller halvparten så mange negative strømmer bakover gjennom en mengde av halvparten så mange positive.
for å si det enkelt, din ammeter bryr seg ikke om hvilken retning eller hastighet av partikler som strømmer. Det kan ikke måle disse, eller selv oppdage dem., Definisjonen av «Ampere» ikke erkjenner hastigheten av partikler, eller deres retning, eller deres antall.
Så, for å forenkle våre mål og vårt mentale bilde av Elektrisk Strøm, vi kutte vekk de ubrukte deler av bildet. Vi ser på Ampere, ikke på partikler som strømmer. Vi gjør det negative partikler positive, og legg deretter til sin nåværende noen positive partikler som ble flyter fremover. Vi ignorere deres hastighet, og i stedet bare måle strømmen pris: total kostnad flyter per sekund. Vi slutte å tenke på gjeldende som en strøm av reelle fysiske partikler., I stedet har vi med hensikt å definere «elektrisk strøm» som blir en flyt av utelukkende positive partikler som flyter i en bestemt retning. Bryr vi oss ikke om den virkelige polaritet av partikler. Bryr vi oss ikke om deres hastighet, og vi ikke bryr oss om deres antall. Vi ignorerer både kjemiske virkninger og ringvirkninger av hastighet og retning av bevegelige partikler. Vi ignorere kollisjoner mellom positive og negative partikler. Alt vi bryr oss om er samlet netto kostnad som beveger seg forbi et bestemt punkt i kretsen. Den virkelige priser er for komplisert å håndtere., Vi bryr seg ikke om noen strømninger i kroppen din er laget av halv-positive, halvparten negative partikler som flyter i motsatt retning!Den ekstra kompleksiteten får oss svært lite informasjon så lenge vi er bare interessert i spenningsfall, magnetiske felt, og oppvarming.
Particle-flow er ekte, «Ampere» og «aktuell» er ikke
Når vi begynner å ignorere hastighet og retning, kostnader, da wecan enkelt bygge elektriske instrumenter eller «ampere-meter» som måler theConventional Elektrisk Strøm i form av magnetismen som thecharge-flow skaper…, eller ved spenningsfall som vises over aresistor, eller ved temperaturstigning blir skapt i en kalibrert pieceof motstand wire. Disse tre typene av måleren vil være enig i at en»oppdatert» er en «gjeldende» uavhengig av partikkel polariteter og flyter. Da kan vi bruke disse meter overalt. I nesten enhver situasjon theywill fortelle oss alt vi kan ønske å vite om strømmer av chargedparticles i noen krets. En amp-måleren kan ikke være riktig whenused i en eksotisk fysikk eksperiment., Det vil ikke male riktig picturewhen å designe electron bjelker inne i vakuum rør, eller ion flyter i nerve fibre. Det kan ikke oppdage realcurrent; i stedet er det bare måler vår konvensjonelt-definert simplecurrent. Men for mer enn 99% av elektrisitet og elektronikk, thedirection av partikler er irrelevant, og en ammeter forteller oss theso såkalte «ekte» gjeldende samtidig som du skjuler den sanne partikkel som flyter.,
Eller for å si det enkelt: vi later som at «elektrisk strøm» er alltid sammensatt av POSITIVE partikler av ukjent hastighet, slik at eventuelle negative strømninger er definert som positive partikler som flyter bakover heller enn negative partikler som flyter fremover.
Forvirrende studenter for to hundre år
Vi ikke forårsake noen problemer ved å velge en positiv kostnad-konvensjonen. For eksempel, hva skjer hvis vi alle bruker mange år på å tenke i form av en slik forenklet «elektrisk strøm?»Kanskje vi etter hvert begynner å tro at dette oversimplified begrepet positiv elektrisk strøm er EKTE?, Men det er ikke ekte, det er bare en måte å forenkle ting. Det er en reell forskjell mellom forenklet bilde versus faktiske partikkel som flyter. Forsterkerne inne i salt vann og metaller ville ikke helt samsvarer med et visuelt bilde av bevegelige partikler. Men hvis vi virkelig tror at ampere er ekte, kan vi begynne å tvile på eksistensen av rennende avgifter. Vi kan begynne å se «Elektrisk Strøm» på seg selv som en slags abstrakt, usynlig, vanskelig å forestille seg ting. Vi kan miste oversikten over de fakta som elektrisk strøm er en faktisk flyt av saken., Vi kan miste oversikten over det faktum at det er ekte, synlige partikler som strømmer langs innsiden at kretsen, eller at disse partiklene har en faktisk gjennomsnittlig hastighet, masse og retning.
Fordi «ampere» er så utrolig nyttig, forenklet interpretationof Gjeldende tar over og blir mer virkelig enn virkeligheten. Itallows oss til å forstå deler av naturvitenskap som ellers kan betoo komplisert å forestille seg. Men å la den positive ladninger overtakelse, noen gnagende spørsmål er venstre bak, for eksempel «HVILKEN MÅTE GJØR THEELECTRICITY VIRKELIG FLYTEN?»(smil!)
Legg igjen en kommentar