Чи помилявся Бенджамін Франклін (про звичайний струм)?

Я починаю бачити багато людей, які стверджують, що конвенціональний струм є «неправильним», тому що Франклін допустив помилку, коли вперше почав досліджувати електростатику, і що пізніше вчені не намагалися виправити помилку, а вважали за краще дотримуватися «конвенції» ( ось класичний приклад: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html )

Я завжди думав, що він не помилився. Він сказав, що струм є позитивним у напрямку, в якому тече позитивний заряд, і навпаки. Він, звичайно, не міг дізнатися, яка сторона двох паличок за натертою насправді набрала чи втратила масу. Тож він не помилявся. Чого тебе вчили?

PS Я не можу не відчути, що нам пощастило, що він отримав це "назад", тому що явно багато людей плутаються з приводу електростатики (включаючи автора цієї підручника!) І вважають, що електрика повинна включати в себе електрони (прикрою назвою .. чому б вони не були названі негатронами ...)

Електричний струм, AKA, «умовний струм» - це абстрактний струм, потік електричного заряду. З попередньої відповіді я дав тут :

Електричний струм - це абстрактний струм, потік електричного заряду , а не фізичний струм, як, скажімо, струм електронів , потік електронів .

Але електричний заряд - це властивість речей, а не речі , тобто електричний заряд завжди "несе" річ .

Отже, хоча електронний струм - це обов'язково електричний струм (через негативний електричний заряд, який здійснює електрон), електричний струм не обов'язково є струмом електронів.

Наприклад, у сольовому розчині у нас є два види електрично заряджених іонів: позитивно заряджений іон натрію та негативно заряджений іон клорину. Уявіть, що іони натрію рухаються вправо, а іони хлору рухаються вліво.

Очевидно, у нас є два іонні струми в протилежних напрямках, але є лише один електричний струм, і він повинен мати напрямок. Напрямок електричного струму за умовою - це напрям потоку позитивного заряду.

Так, у цьому випадку обидва іонні струми сприяють електричному струму праворуч. Перший термін обумовлений позитивними іонами праворуч. Другий член обумовлений від'ємними іонами зліва, де негативний знак чисельно "перевертає" внесок в електричний струм.

Подумайте про це таким чином, якби я сказав вам, що я подорожую на -60 м / ч на захід, ви б знали, що я насправді їду на відстані 60 км / год на схід . Аналогічно, негативний струм заряду зліва - електричний струм праворуч.

Я не думаю, що Франклін був "правильним" чи "неправильним", оскільки це лише вибір імен.

Що стосується частинок, (кажучи про це дуже грубо), ми знаємо, що один тип частинок залучає інший тип частинок і відштовхує його власного вигляду. Ми також знаємо, що один тип не приваблює і не відштовхує себе, ані інші.
Щоб розрізняти їх та їх властивості, ми їх щось називаємо і кажемо, що вони мають певний тип заряду - "Позитивний", "Негативний" чи "Нейтральний".

Електрон - це лептон (тип основної частинки) із зарядом -1е. е ось одиниця елементарного заряду . Протон має заряд + 1е, який складаються з трьох кварків (два «вгору» і один «вниз») , що має заряд +2/3, +2/3, -1/3 складання в цілому +1.

Тоді все інше йде звідси. Як йдеться у посиланні, яке ви даєте у своєму запитанні, ми зазвичай асоціюємо позитив із "надлишком", тому має більше сенсу для тих, хто має більше чогось, бути позитивною стороною. Однак те, що Франклін називав "Позитивним", - це сторона з меншою кількістю електронів. Замість того, щоб поміняти місцями визначення визначень, вони просто призначили електронам негативний заряд.

Це трохи схоже на трубу з водою, що стікає через неї вниз - ми говоримо, що струм йде в напрямку, по якому тече вода. Можливо, було б заплутано сказати, що струм тече у зворотному напрямку, але це так, як це в електроніці (тобто ми називаємо "воду" негативною) Якщо ми уявляємо повітряні бульбашки, що течуть у зворотному напрямку ми називаємо «дірки» (тобто відсутність електрона) і надаємо ментальне зображення потоку позитивного заряду.
Звичайно, в інших речовинах, крім металевих дротів, струм може складатися з "справжніх" позитивних частинок або іонів, а також негативних, тому ми не можемо завжди вважати, що струм є потоком електронів, як згадує Альфред.

Кілька людей зазначили, що вибір є довільним, і є сценарії, коли позитивні заряди мобільні. Але щоб зрозуміти справжній намір питання, замість того, щоб говорити "правильно" чи "неправильно", давайте сформулюємо це питання як "Тепер, коли ми маємо доступ до знань, яких Бен Франклін та його однолітки не мали, якби ми були в Позицію створення конвенції про іменування, ми б зробили той самий вибір? Або це зводиться до перевороту монети? " Відповідь абсолютно ні! Усі погодилися б найкращою відповіддю називати електрони позитивними та протонами негативними (і ми би назвали сторону акумулятора, що електрони витікають із позитивного терміналу). Всі погодилися б, що це краща умова, оскільки найбільш всюдисуща форма струму - це потік електронів, а інші приклади,

Франклін не помиляється, це просто умовність. Носії заряду можуть бути позитивними (як напівпровідникові матеріали типу p або позитивні іони в електроліті) або негативними (як у мідних провідниках). Визначення потоку струму в тому ж напрямку, що і потік позитивного заряду, спрощує рівняння електромагнітики і виключає необхідність встановлення того, який тип носія є (позитивний чи негативний). Він просто передбачає, що носій є позитивним і застосовує рівняння електромагнітики або електричних теорем (тобто KVL або KCL тощо), не переживаючи про фактичний носій, і отримує правильний результат незалежний від носія заряду. Просто пам’ятайте, що фактичний потік залежатиме від типу несучої після всіх обчислень.

Ми могли б визначити звичайний потік таким же, як потік електронів, але це трохи ускладнить рівняння електромагнітики. Однак цей потік все ще не правильний для матеріалу типу p або для носія позитивного іона, тому той самий аргумент випливає (але у нас є більш складна формула електромагнітики). Звичайний потік струму, який ми маємо сьогодні, не був обраний завдяки теорії Франкліна, але це найзручніша позначення.

Як бічна примітка: Ми могли вибрати (під час виявлення електронів і протонів), що заряд електрона позитивний, а заряд протона - негативний. Що заважає нам бачити це таким чином? Це просто умовність.

Франклін помилявся, але не з тих причин, які зазвичай думають люди. Він був прихильником теорії єдиної рідини електрики, яка обґрунтовувала, що всі електричні ефекти зумовлені надлишком або відсутністю одного виду електричної рідини. Він вирішив, що в електростатичних експериментах, поширених на день, що насправді негативно заряджене тіло - це тіло, якому бракує електричної рідини. Якби він вирішив, що негативно заряджене тіло є позитивним (надлишок рідини), то звичайний струм відповідав би чистому напрямку потоку електронів (майте на увазі, що насправді існує випадковий рух з повільним рухом сітки в одному напрямку), але він би не помилявся, оскільки у нас є два види заряду, не один, і позитивний потік заряду також поточний.

Кожен, хто каже, що Франклін помилявся з нормальних причин, надає вищий статус вільним електронам (наприклад, позитивним іонам) просто тому, що вони з ними більше знайомі.