Elektrik nereden akıyor?

Bir elektrik akımı, bir akım kaynağı ve bir elektrik tüketicisi içeren bir elektrik devresinde ortaya çıkar. Fakat bu akım hangi yönde gerçekleşir? Geleneksel olarak, harici devrede akımın kaynağın artıdan eksi yönüne sahip olduğuna inanılırken, güç kaynağının içinde eksi ila artı bir yönde olduğuna inanılmaktadır.

Gerçekten de, elektrik akımı, elektrik yüklü parçacıkların düzenli hareketidir. İletken metalden yapılmışsa, bu parçacıklar elektronlardır - negatif yüklü parçacıklar. Bununla birlikte, harici devrede, elektronlar eksi (negatif kutup) 'dan artıya (pozitif kutup) doğru hareket eder, artıdan eksi değil.

Harici bir devreye dahil edilmişse yarı iletken diyotakımın ancak diyot katot tarafından eksi yönünde bağlandığında mümkün olduğu anlaşılacaktır. Bundan, elektronların gerçek hareketine zıt yönün, devredeki elektrik akımının yönü olarak alındığı anlaşılmaktadır.

Elektrik mühendisliğinin oluşum tarihini bağımsız bir bilim olarak izlersek, böyle paradoksal bir yaklaşımın nereden geldiğini anlayabiliriz.

Amerikalı araştırmacı Benjamin Franklin zamanında üniter (birleşik) bir elektrik teorisi ortaya koydu. Bu teoriye göre, elektriksel madde, bazılarında birikirken, bazılarında birikebilen, ağırlıksız bir sıvıdır.

Franklin'e göre, tüm bedenlerde bir elektrik sıvısı vardır, ancak gövdeler sadece içlerinde fazla veya fazla elektrik sıvısı (elektrik sıvısı) olmadığında elektriklenir. Elektrik sıvısının olmaması (Franklin'e göre) negatif elektrifikasyon ve aşırı pozitif anlamına geliyordu.

Bu, pozitif yük ve negatif yük kavramlarının başlangıcıydı. Pozitif yüklü cisimlerin negatif yüklü cisimlerle bağlandığı anda, elektrik sıvısı büyük miktarda elektrik sıvısı olan bir cisimden azaltılmış miktarda cisimlere akar. Bu, bir iletişim gemileri sistemine benzer. İstikrarlı bir elektrik akımı kavramı, elektrik yüklerinin hareketi bilime girmiştir.

Bu Franklin hipotezi, elektronik iletim teorisinden önce geldi, ancak mükemmel olmaktan çok uzak olduğu ortaya çıktı. Fransız fizikçi Charles Dufe, gerçekte Franklin'in teorisine bireysel olarak uyan, ancak temas üzerine karşılıklı olarak nötrleştirilen iki tür elektrik olduğunu keşfetti. Doğal bilim adamı Robert Simmer tarafından Charles Dufe'nin deneylerine dayanarak ortaya konan yeni bir dualist (çift) elektrik teorisi ortaya çıktı.

Sürtünme sırasında, elektrikli hale getirmek için, elektrikli gövdeler, sadece ovalanmış gövdeyi değil, aynı zamanda ovalanmış gövdeyi de yükler. Dualistik teori, normal durumda, cisimlerin iki tür elektrik sıvısı içerdiğini ve birbirlerini nötralize eden farklı miktarlarda olduğunu iddia etti. Elektrifikasyon, elektrikli gövdelerde negatif ve pozitif elektrik oranındaki bir değişiklikle açıklanmıştır.

Hem Franklin’in hipotezi hem de Simmer’in hipotezi elektrostatik olayları başarılı bir şekilde açıkladı ve hatta birbirleriyle yarıştı.

1799 yılında bir volt kutbu ve keşif tarafından icat edildi elektroliz olayları sonuç olarak, çözeltilerin ve içindeki sıvıların elektrolizi sırasında, yüklerin hareket yönünde iki zıt yük vardır - negatif ve pozitif. Bu, dualist teorinin zaferiydi, çünkü su ayrıştığında, şimdi pozitif elektrotta oksijen kabarcıklarının ve negatif elektrotta hidrojenin nasıl serbest bırakıldığını gözlemlemek mümkün oldu.

Ama burada her şey düzgün değildi. Yayılan gazların miktarı farklı çıktı. Hidrojen, oksijenden iki kat daha fazla salınır.Bu şaşkın fizikçiler. Daha sonra kimyagerlerin su molekülünde iki hidrojen atomu ve sadece bir oksijen atomu olduğu hakkında hiçbir fikri yoktu.

Bu teoriler herkes tarafından anlaşılmadı.

Ancak 1820'de Andre-Marie Ampère, Paris Bilimler Akademisi üyelerine sunulan bir çalışmada, önce akımların yönlerinden birini ana olarak seçmeye karar verir, ancak daha sonra mıknatısların elektrik akımları üzerindeki etkisini doğru bir şekilde belirlemenin mümkün olduğu bir kural verir.

Amper, her iki elektrik akımının iki zıt akımından bahsetmemek için, gereksiz tekrarları önlemek için Amper, pozitif elektriğin hareket yönünü kesinlikle elektrik akımının yönü olarak almaya karar verdi. Bu nedenle, ilk kez Ampere tarafından, elektrik akımının yönünün genel kabul görmüş kuralı şimdiye kadar tanıtıldı.

Daha sonra Maxwell, bobinin manyetik alanının yönünü belirleyen “gimlet” kuralını icat ederek bu konuma yapıştı. Ancak elektrik akımının gerçek yönü sorunu açık kaldı. Faraday, bu durumun sadece şartlı olduğunu, bilim adamları için uygun olduğunu ve akımların yönünü açıkça belirlemelerine yardımcı olduğunu yazdı. Ancak bu sadece kullanışlı bir araçtır.

Faraday elektromanyetik indüksiyonu keşfettikten sonra indüklenen akımın yönünü belirlemek gerekli hale geldi. Rus fizikçi Lenz bir kural verdi: bir metal iletken bir akımın veya bir mıknatısın yakınında hareket ederse, içinde bir galvanik akım ortaya çıkar. Ve ortaya çıkan akımın yönü, sabit telin hareketinden ilk yer değiştirmenin tersine harekete geçeceği şekildedir. Basit, anlaşılması kolay kural.

Bir elektronun keşfinden sonra bile, bu sözleşme bir buçuk yüzyıldan fazla süredir var olmuştur. Elektronik lamba gibi bir cihazın icadı ile, yarı iletkenlerin yaygın olarak tanıtılmasıyla, zorluklar ortaya çıkmaya başladı. Ancak elektrik mühendisliği, daha önce olduğu gibi, eski tanımlarla çalışır. Bazen bu gerçek karışıklığa neden olur. Ancak ayarlamalar yapmak daha fazla rahatsızlığa neden olacaktır.

Ayrıca okuyun:Kablolama ve borular: analojiler ve farklılıklar

Comments

[#1 Sergei]

Çok kullanışlı bir makale ve film iyi. Küçük oğlum fizik ve elektronik konusunda çok meraklı ve şimdi geldi ve böyle bir soru sordu. Ama ne, bunu biraz anlıyorum, ama hepsini on üç yaşında bir çocuğa nasıl açıklayacağım ... Uzun zamandır anlaşılabilir bir şeyi sıkmaya çalıştım, ama oğlum gözlerinden baktı. Sonra profesyonellerin yardımcı olacağı umuduyla dünya çapında bir ağa girdim. Ve burada böyle bir makale iyi. Teşekkürler, oğlumla birlikte ne olduğunu anladım.