Welke kant stroomt elektriciteit echt op?

omdat de negatieve deeltjes een naam dragen die klinkt als “elektriciteit”, beginnen sommige beginners helaas te denken dat de elektronen de elektriciteit zijn, en beginnen ze zich ten onrechte voor te stellen dat de protonen (met een veel minder elektrische naam?) zijn niet elektrisch. Een paar tekst en naslagwerken stellen dit zelfs ronduit, zeggende dat elektriciteit uit elektronen is samengesteld. Nee, fout. In werkelijkheid dragen elektronen en protonen elektrische ladingen van gelijke sterkte. Als elektronen “elektriciteit” zijn, dan zijn protonen ook “elektriciteit”.,nu zal iedereen me met recht vertellen dat de protonen binnen draden niet kunnen stromen, terwijl de elektronen dat wel kunnen. Ja, dat is waar… maar alleen voor metalen. En dat geldt alleen voor vaste metalen. En dat geldt alleen voor vaste metalen die niet bewegen. Alle metalen zijn samengesteld uit positief geladen atomen ondergedompeld in een zee van beweegbare elektronen. Wanneer een elektrische stroom wordt gecreëerd binnen een vaste, niet-bewegende koperdraad, beweegt de” elektronenzee ” vooruit, maar de protonen binnen de positieve atomen van koper niet., vaste metalen zijn echter niet de enige geleiders, en in veel andere stoffen bewegen de positieve atomen *en nemen zij* deel aan de elektrische stroom. Deze verschillende dirigenten zijn niets exotisch. Ze zijn heel gewoon, ze zijn overal om ons heen, zo dicht mogelijk bij ons.

niet-elektronenlading-stroom

bijvoorbeeld, als u uw vingers in de rug van een ouderwetse televisie zou steken, zou u een gevaarlijke of dodelijke elektrische schok krijgen. Tijdens je pijnlijke ervaring was er duidelijk een aanzienlijke stroom door je lichaam geleid., Er stroomden echter helemaal geen elektronen door je lichaam. De elektrische ladingen in een menselijk lichaam zijn volledig samengesteld uit positieve en negatieve geladen atomen of ” ionen.”Tijdens uw elektrocutie, het waren deze geladen atomen die stroomden mee als een elektrische stroom. De stroom in uw vlees was een stroom van positieve natrium-en kaliumatomen, negatief chloor en tal van andere meer complexe

positieve en negatieve moleculen. Tijdens de elektrische stroom stroomden de positieve atomen in de ene richting, terwijl de negatieve atomen tegelijkertijd stroomden in de andere., Stel je de stromen voor als een menigte van kleine bewegende stippen, met de helft van de stippen die in de ene richting gaan en de helft in de andere. De populaties van kleine stippen bewegen door elkaar zonder dat er stippen botsen. De postieve atomen gedragen zich als stromende protonen, maar protonen met volledige atomen. De negatieve atomen gedragen zich als elektronen die een heel atoom meeslepen.Sommige stromen zijn-OH negatieve waterionen, en sommige stromen zijn echte protonen (hoewel we deze meestal + h positieve waterstofionen noemen.)

So, inside human flesh …,welke richting ging de elektrische stroom echt? Volgen we de negatieve deeltjes en negeren we de positieve? Of vice versa, het volgen van de positieve? Er is een eenvoudig antwoord, maar eerst…

batterijen zijn een ander voorbeeld van niet-elektronen of “ionische” geleiders. Wanneer u een gloeilamp op een batterij aansluit, vormt u een compleet circuit, en het pad van de vloeiende lading is door de binnenkant van de batterij, evenals door de gloeilamp gloeidraad en de aansluitdraden. Batterij elektrolyt is zeer geleidend., Beneden in de batterij, binnen de natte chemicaliën tussen de twee platen, verschijnt de ampère van flitslichtstroom als een stroom van zowel positieve als negatieve atomen. Er gaat een krachtige stroom van elektrische lading door de batterij, maar er stromen helemaal geen individuele elektronen door de batterij. Dus, gedurende de tijd dat de ladingen stromen tussen de twee platen van de batterij, Wat is de echte richting? Niet van rechts naar links, niet van links naar rechts, maar in beide richtingen tegelijk., Ongeveer de helft van de ladingsstroom bestaat uit positieve atomen, en het resterende deel bestaat uit negatieve atomen die achteruit stromen. Natuurlijk in (vaste, niet bewegende) metalen draden buiten de batterij, de echte deeltjesstroom is alleen van negatief naar positief. Maar in de natte elektrolyt van de batterij gaat de ladingsstroom in twee tegengestelde richtingen tegelijk. (En als we een circuit volledig uit slangen vol zout water te bouwen, zonder metalen geleiders gebruikt, dan alle stroom zou bi-directionele.,)

Tweerichtingsstromen komen vaak voor

er zijn veel andere plaatsen waar dit soort positieve/negatieve chargeflows kunnen worden gevonden. In de volgende lijst van apparaten en materialen,de elektrische ladingen gevonden binnen de geleiders zijn een combinatie van beweegbare positieve en negatieve partikels. Tijdens een elektrische stroom, beide soorten deeltjes stromen langs elkaar in tegengestelde richtingen.,

TWEE-WEG POS/NEG ELEKTRISCHE STROMEN KUNNEN BESTAAN IN:

• batterijen
• het menselijk lichaam
• alle levende organismen
• zuren (vooral protonen flow)
• de grond
• de oceaan
• de hemel (de ionosfeer)
• elektrolytische condensatoren
• aluminium smelterijen
• vloeibaar kwik en soldeer
• -ion-gebaseerde rookmelders
• galvaniseren tanks
• brandstofcellen’ proton dirigent en “solid zuur” membranen
• elektroforese gel in onderzoek (esp., De verticale “hemelstroom” in de atmosfeer
• gasontlading, met inbegrip van:
  • elektrische vonken
  • fluorescentielampen
  • natrium-en kwikbooglampen
  • neonsignalen
  • het aardoppervlak
  • bliksem en corona ontladingen

  /LI>

  • Arc lassers
  • geigerteller buizen
  • thyratron buizen
  • kwikdampgelijkrichters

deze lijst is niet zo kort., Nogmaals vraag ik jullie, wat is de werkelijke richting van elektrische stromen? We kunnen het probleem niet oplossen door het te kleineren, of door te doen alsof tweerichtingsstromen alleen betrekking hebben op iets exotisch, of te doen alsof het allemaal volledig gescheiden is van het dagelijks leven. Ons eigen zenuwstelsel is gebaseerd op de tweerichtingsstromen. We durven niet te denken dat een stroom in een metalen draad “echt” is, terwijl stromen in menselijk vlees dat op de een of andere manier niet zijn.

wel, wat is ” current?”

om wat inzicht te krijgen, laten we de details bekijken., Terwijl we proberen om elektrische circuits en elektrische metingen te begrijpen, hebben we een eenvoudige manier nodig om metingen uit te voeren van deze belangrijke entiteit genaamd “elektrische stroom.”Maar om stromingen te meten, moeten we dan niet eerst meten hoeveel van de stroom bestaat uit negatieve deeltjes die de ene kant op gaan, en uit positieve deeltjes die de andere kant op gaan? Ja, maar we hebben deze informatie alleen nodig als we alles willen weten over de elektrische stroom., De vloeiende negatieven en positieven zijn meestal niet gelijk, en de snelheid van de positieven in de ene richting is meestal niet hetzelfde als de snelheid van de negatieven in de andere. Elektrische stroom kan ingewikkeld zijn!

echter, er is een leuke truc die we kunnen uithalen om te voorkomen dat we naar de deeltjes moeten kijken. En die Truc bevat het antwoord op de vraag.

elektrische stromen produceren drie belangrijke effecten: magnetisme, verwarming en de spanningsval over weerstandsgeleiders. Deze drie effecten bestrijken bijna alles wat we tegenkomen in elektronica., En deze drie effecten geven niets om de hoeveelheden positieve en negatieve deeltjes, of over hun snelheid, hun massa, hun lading, enz. Als honderd positieve deeltjes per seconde naar links stromen, geeft dit precies evenveel magnetisme, verwarming en spanning als honderd negatieve deeltjes die per seconde naar rechts stromen. (Opmerking: Dit komt omdat het omkeren van de polariteit van de deeltjes de stroom omdraait, en het omkeren van de deeltjesrichting de stroom weer omdraait! Twee negatieven maken een positief., Magnetisme, verwarming en spanningsval vertegenwoordigen samen bijna elke functie die belangrijk is in het dagelijkse elektrische circuit. Daarom maakt het voor de meeste elektrische apparaten en circuits geen verschil of de stroom bestaat uit positieve deeltjes die de ene kant op gaan, of negatieve deeltjes die de andere kant op gaan… of half zoveel negatieven die terugstromen door een menigte van half zoveel positieven.

simpel gezegd, uw ampèremeter geeft niets om de richting of snelheid van de Vloeiende Deeltjes. Het kan deze niet meten, of zelfs detecteren., De definitie van “Ampère” erkent niet de snelheid van de deeltjes, of hun richting, of hun aantal.dus, om onze metingen en ons mentale beeld van elektrische stromen te vereenvoudigen, snijden we de ongebruikte delen van het beeld weg. We kijken naar Ampère, niet naar stromende deeltjes. We maken de negatieve deeltjes positief, dan voegen we hun stroom toe aan alle positieve deeltjes die naar voren vloeiden. We negeren hun snelheid en meten in plaats daarvan alleen het debiet: de totale lading die per seconde stroomt. We denken niet meer aan stroom als een stroom van echte fysieke deeltjes., In plaats daarvan definiëren we opzettelijk “elektrische stroom” als een stroom van uitsluitend positieve deeltjes die in een bepaalde richting stromen. We geven niet om de echte polariteit van de deeltjes. We geven niet om hun snelheid, en we geven niet om hun aantal. We negeren zowel de chemische effecten als de effecten van de snelheid en richting van bewegende deeltjes. We negeren de botsingen tussen positieve en negatieve deeltjes. Het enige waar we om geven is de totale netto lading die langs een bepaald punt in het circuit beweegt. De echte aanklachten zijn te ingewikkeld om mee om te gaan., Het kan ons niet schelen of er stromingen in je lichaam bestaan uit half-positieve, half-negatieve deeltjes die in tegengestelde richtingen stromen!De toegevoegde complexiteit geeft ons weinig informatie zolang we alleen geïnteresseerd zijn in spanningsval, magnetische velden en verwarming.

deeltjesstroom is reëel, ” ampère “en” stroom “is niet

zodra we de snelheid en richting van de ladingen negeren, kunnen we gemakkelijk elektrische instrumenten of” amp meters ” bouwen die de conventionele elektrische stroom meten in termen van het magnetisme dat de lading veroorzaakt…, of door de spanningsdaling die over een weerstand verschijnt, of door de temperatuurstijging die in een gekalibreerd stuk weerstanddraad wordt gecreëerd. Deze drie soorten meter zullen het erover eens dat een”stroom” is een “stroom” ongeacht de deeltjes polariteiten en stromen. Dan kunnen we deze meters overal gebruiken. In bijna elke situatie zullen ze ons alles vertellen wat we ooit zouden willen weten over stromen van opgeladen deeltjes in elk circuit. Een amp-meter is misschien niet geschikt wanneer gebruikt in een exotisch fysisch experiment., Het zal niet de juiste foto schilderen bij het ontwerpen van elektronenbundels in vacuümbuizen, of ion stromen in zenuwvezels. Het kan realcurrent niet detecteren; in plaats daarvan meet het alleen onze conventioneel gedefinieerde simplecurrent. Maar voor meer dan 99% van de elektriciteit en elektronica, is de richting van de deeltjes irrelevant, en een ampèremeter vertelt ons de zogenaamde “echte” stroom terwijl het verbergen van de ware deeltjes stromen.,

of om het simpel te zeggen: we doen alsof “elektrische stromen” altijd bestaan uit positieve deeltjes met onbekende snelheid, zodat negatieve stromen gedefinieerd worden als positieve deeltjes die naar achteren stromen in plaats van negatieve deeltjes die naar voren stromen.

verwarren studenten gedurende tweehonderd jaar

we veroorzaken een aantal problemen door te kiezen voor een positieve heffing conventie. Bijvoorbeeld, wat gebeurt er als we allemaal besteden vele jaren denken in termen van dergelijke vereenvoudigde ” elektrische stroom?”Kunnen we uiteindelijk gaan geloven dat dit oversimplified concept van positieve elektrische stroom echt is?, Toch is het niet echt, het is gewoon een manier om dingen te vereenvoudigen. Er is een echt verschil tussen het vereenvoudigde Beeld en de werkelijke deeltjesstromen. De versterkers in zout water en metalen zouden niet helemaal overeenkomen met een visueel beeld van bewegende deeltjes. Maar als we echt geloven dat de ampères echt zijn, kunnen we beginnen te twijfelen aan het bestaan van vloeiende ladingen. We zouden “elektrische stroom” zelf kunnen zien als een soort abstract, onzichtbaar, moeilijk voor te stellen ding. We kunnen de feiten uit het oog verliezen dat elektrische stroom een werkelijke stroom van materie is., We kunnen het feit uit het oog verliezen dat er reële, zichtbare deeltjes in dat circuit stromen, of dat deze deeltjes een werkelijke gemiddelde snelheid, massa en richting hebben.

omdat “ampère” zo ongelooflijk nuttig zijn, neemt de vereenvoudigde interpretatie van de stroom het over en wordt reëler dan de werkelijkheid. Het stelt ons in staat om delen van de fysische wetenschap te begrijpen die anders moeilijk voor te stellen zouden kunnen zijn. Maar door de positieve kosten over te nemen, blijven enkele zeurende vragen achter, zoals “welke kant gaat de elektriciteit echt op?”(grijns!)