kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » İlginç gerçekler
Görüntülenme sayısı: 64405
Makaleye yorum: 4
Elektrik mühendisliği paradoksunun tarihi
Bir akım kaynağından bir elektrik devresi, bir enerji tüketicisi ve bunları bağlayan teller oluşturursanız, kapatın, o zaman bu devre boyunca bir elektrik akımı akacaktır. “Peki hangi yönde?” Diye sormak makul. Elektrik mühendisliğinin teorik temelleri üzerine ders kitabı şu cevabı vermektedir: “Dış devrede, akım enerji kaynağının artısından eksi ve kaynağın içinde eksi'den artıya akar” (1).
Öyle mi? Bir elektrik akımının, elektrik yüklü parçacıkların düzenli hareketi olduğunu hatırlayın. Metal iletkenlerde bulunanlar negatif yüklü parçacıklar - elektronlardır. Ancak dış devredeki elektronlar, kaynağın eksi noktasından artıya tam tersi yönde hareket eder. Bu çok basit bir şekilde kanıtlanabilir. Yukarıdaki devreye bir diyot - bir diyot koymak yeterlidir. Lambanın anodu pozitif yüklü ise, devredeki akım negatif ise, akım olmayacaktır. Ters yüklerin çektiğini ve yüklerin itildiğini hatırlayın. Bu nedenle, pozitif anot negatif elektronları çeker, ancak tam tersi değildir. Elektronların hareketine zıt yönün, elektrik mühendisliği biliminde elektrik akımının yönü olarak alındığı sonucuna vardık. (2)
Mevcut olanın karşısındaki yönün seçimi başka türlü paradoksal olarak adlandırılamaz, ancak elektrik mühendisliğinin bir bilim olarak gelişim tarihini izlersek böyle bir tutarsızlığın nedenleri açıklanabilir.
Elektrik biliminin şafağında ortaya çıkan elektrik olaylarını açıklamaya çalışan birçok teori, bazen de anekdot, iki ana teori üzerinde duralım.
Amerikalı bilim adamı B. Franklin, üniter elektrik teorisini ortaya koydu, buna göre elektrik maddesi bazı bedenlerden sızabilen ve diğerlerinde birikebilen bir tür ağırlıksız sıvıdır. Franklin'e göre, tüm vücutlarda bir elektrik sıvısı bulunur ve sadece içlerinde elektrik sıvısı eksikliği veya fazlalığı olduğunda elektriklenir. Sıvı eksikliği negatif elektrifikasyon, aşırı pozitif demektir. Böylece pozitif ve negatif yük kavramı ortaya çıktı. (3) Pozitif yüklü cisimler negatif cisimlere bağlandığında, bir elektrikli sıvı (sıvı) daha fazla sıvı içeren bir cisimden, azaltılmış miktarda cisimlere geçer. İletişim gemilerinde olduğu gibi. Aynı hipotezle, elektrik yüklerinin - elektrik akımı - hareketi kavramı bilime girdi. (4)
Franklin'in hipotezinin oldukça verimli olduğu kanıtlandı ve elektronik iletim teorisini bekledi, ancak mükemmel olmaktan uzak olduğu ortaya çıktı. Gerçek şu ki, Fransız bilim adamı Dufe, her biri Franklin teorisine itaat ederek, temas üzerine birbirini etkisiz hale getiren iki tür elektrik olduğunu keşfetti. (5). Dufe'nin deneyleri temelinde Simmer tarafından ortaya konan yeni bir dualist elektrik teorisinin ortaya çıkmasının nedeni basitti. Şaşırtıcı bir şekilde, ancak elektrikle ilgili onlarca yıl boyunca, hiç kimse elektrikli gövdeleri ovalarken, sadece ovalamanın değil, aynı zamanda ovalama gövdesinin de yüklendiğini fark etti. Aksi takdirde, Simmer hipotezi basitçe ortaya çıkmazdı. Ancak ortaya çıktığı gerçeğin kendi tarihsel adaleti var. (6)
Dualistik teori, olağan durumun bedenlerinde, FARKLI miktarlarda birbirini nötralize eden iki tür elektrik sıvısı olduğuna inanıyordu. Elektrifikasyon, vücutlardaki pozitif ve negatif elektrik oranının değişmesi ile açıklanmıştır. Çok açık değil, ama gerçek hayat fenomenlerini bir şekilde açıklamak gerekiyordu.
Her iki hipotez de ana elektrostatik fenomeni başarılı bir şekilde açıkladı ve uzun süre birbirleriyle rekabet etti. Tarihsel olarak dualist teori, gazların ve çözeltilerin iletkenliğinin iyonik teorisini öngörüyordu. (7)
1799'da voltaik kolonun icadı ve daha sonra elektroliz fenomeninin keşfedilmesi, sıvıların ve çözeltilerin elektrolizi sırasında yüklerin hareketinin iki zıt yönü gözlenir - pozitif ve negatif. Dualistik teori zafer kazandı, çünkü örneğin suyun ayrışması sırasında, pozitif elektrot üzerinde oksijen kabarcıkları yayıldığı ve negatif elektrot üzerinde hidrojen açığa çıktığı açıkça görülebiliyordu. (8). Ancak, burada her şey düzgün değildi. Suyun ayrışması sırasında yayılan gazların miktarı aynı değildi. Hidrojen iki kat daha fazla oksijene sahipti. Şaşkın. Su molekülünde (ünlü ashdvo) su molekülünde iki hidrojen atomu olduğunu bilen mevcut herhangi bir okul çocuğu nasıl olabilir, ancak kimyagerler henüz bunu ortaya koymadı.
Bu teorilerin sadece öğrenciler tarafından değil, bilim adamlarının kendileri tarafından da anlaşıldığı söylenemez. Devrimci Demokrat A.I. Bu arada, Moskova Üniversitesi Fizik ve Matematik Fakültesi mezunu olan Herzen, bu hipotezlerin yardımcı olmadığını ve hatta “kavramlar yerine kelimeler vererek öğrencilere korkunç bir zarar vererek, soruyu yanlış memnuniyetle öldürdüğünü yazdı. “Elektrik nedir?” - “Ağırlıksız sıvı”. Öğrenci “bilmiyorum” diye cevaplasa daha iyi olmaz mıydı? (10). Yine de Herzen yanlıştı. Gerçekten de, modern terminolojide, elektrik akımı artıdan kaynağın eksi noktasına akar ve başka bir şekilde hareket etmez ve bundan hiç üzgün değiliz.
Farklı ülkelerden yüzlerce bilim adamı volt kutbu ile binlerce deney yaptı, ancak sadece yirmi yıl sonra Danimarkalı bilim adamı Oersted bir elektrik akımının manyetik hareketini keşfetti. 1820'de, iletili bir iletkenin manyetik iğnenin okumalarını etkilediğini belirten mesajı yayınlandı. Çok sayıda deneyden sonra, manyetik iğnenin manyetik okun akımından veya akımından sapma yönünün belirlenmesinin mümkün olduğu bir kural verir. Diyerek şöyle devam etti: "Formülü kullanacağız: negatif elektriğin kendi üstüne girdiğini gören kutup doğuya sapıyor." Kural o kadar belirsizdir ki modern okuryazar bir kişi onu nasıl kullanacağını hemen anlamaz, ancak kavramların henüz oluşturulmadığı zaman ne olur?
Bu nedenle, Paris Bilimler Akademisi tarafından sunulan çalışmasında Ampere, önce akımların yönlerinden birini ana akım olarak almaya karar verir ve daha sonra mıknatısların akımlar üzerindeki etkisini belirleyebilecek bir kural verir. “Her iki elektriğin de aktığı iki zıt yön hakkında sürekli olarak konuşmam gerektiğinden, gereksiz tekrarları önlemek için, ELEKTRİK AKIMIN YÖNÜNDEN ÇIKARILMASI kelimesinden sonra, her zaman POZİTİF elektrik anlamına gelirim” Böylece, genel olarak kabul edilen yön kuralı ilk olarak tanıtıldı. geçerli. Gerçekten de, elektronun keşfinden önce yetmiş yıldan fazlaydı. (11).
Avrupa'daki 17-19 yüzyıllarda MONEMONICS yaygınlaştı. ezberleme sanatı, yani yapay çağrışımların oluşumu yoluyla ezberlemeyi kolaylaştıran çeşitli tekniklerden oluşan bir sistemdir. Örneğin, şiir, yüz yıldan daha eski olan PI'ların - "Şaka yapıyor ve yakında isteyecek ..." sayısını hatırlamakla bilinir. Ya da sülünlerin ve avcıların güneş spektrumunun renklerinin düzenini hatırlamaları için bir söz .. Bunlar anımsatıcı kurallar.
Aynı kural, akım ile bir iletken üzerindeki kuvvetlerin yönünü belirlemek için Ampère tarafından icat edildi. Buna "yüzücünün kuralı" deniyordu. Biz vermiyoruz, çünkü aynı zamanda başarısız oldu ve kök salmadı. Ancak akımın tüm kurallardaki yönü, pozitif yüklü parçacıkların hareketini ima ediyordu. (12)
Daha sonra Maxwell, bobinin manyetik alanının yönünü belirlemek için “tirbuşon” veya “gimlet” kuralını ortaya çıkaran bu kanona da yapıştı. Her öğrenciye aşinadır. Bununla birlikte, akımın gerçek yönü sorunu açık kaldı. Faraday şöyle yazdı: “Eğer dersem. akımın olumlu bir yerden olumsuz bir yere gitmesi, bir dereceye kadar olmasına rağmen, sadece geleneksel ile uyum içinde sessiz bilim adamları arasındaki anlaşma ve onlara sağlanan bu akımın kuvvetlerinin yönünü göstermek için sürekli açık ve kesin araçlar". (13. İtalik bizimki. BH)
Faraday tarafından elektromanyetik indüksiyonun keşfinden sonra (değişen bir manyetik alanda bir iletkende bir akım indüklenmesi), indüklenen akımın yönünü belirlemek gerekli hale geldi. Bu kural olağanüstü Rus fizikçi E.Kh. Lents tarafından verildi. (14). Şunu okur: “Bir metal iletken bir akımın veya bir mıknatısın yakınında hareket ederse, içinde bir galvanik akım oluşur. Bu akımın yönü, hareketsiz telin gerçek hareketin tersinden ondan hareket edeceği şekildedir. " (15). Yani, kural “tavsiye isteyin ve tam tersini yapın” türüne inmiştir.
Mevcut okul mezunu tarafından son formda “sol el kuralı” ve “sağ el kuralı” olarak bilinen kurallar İngiliz fizikçi Fleming tarafından önerilmiş ve fiziksel fenomenin fizikçilere, öğrencilere ve okul çocuklarına BELİRTİLMESİNİ basitleştirmek ve onları kandırmak değil.
Bu kurallar fizik pratiğine ve ders kitaplarına geniş ölçüde girilir ve elektronun keşfinden sonra, akımın gerçek yönü belirtilirse, sadece ders kitaplarında değil, çok fazla değiştirilmesi gerekecektir. Ve bu sözleşme bir buçuk yüzyıldan fazla sürüyor. İlk başta zorluklara neden olmadı, ancak elektronik lambanın icadı (ironik olarak, ilk radyo tüpünü icat etti) ve yarı iletkenlerin yaygın kullanımı ile zorluklar ortaya çıkmaya başladı. Bu nedenle, fizikçiler ve elektronik uzmanları elektrik akımının yönleri hakkında değil, elektronların hareket yönleri veya yükleri hakkında konuşmayı tercih ederler. Ancak elektrik mühendisliği hala eski tanımlarla çalışmaktadır. Bazen bu karışıklığa neden olur. Ayarlamalar yapılabilir, ancak mevcut olanlardan daha fazla rahatsızlığa neden olur mu?
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: