กระแสไฟฟ้าไหลไปที่ไหน

กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้ารวมถึงแหล่งกระแสและผู้ใช้ไฟฟ้า แต่กระแสนี้เกิดขึ้นในทิศทางใด เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าในวงจรภายนอกปัจจุบันมีทิศทางจากการบวกของแหล่งที่มาถึงลบในขณะที่ภายในแหล่งพลังงานมันมาจากลบเพื่อบวก

แท้จริงแล้วกระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หากตัวนำทำจากโลหะอนุภาคเหล่านี้เป็นอิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ อย่างไรก็ตามในวงจรภายนอกอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่อย่างแม่นยำจากลบ (ขั้วลบ) ไปยังเครื่องหมายบวก (ขั้วบวก) และไม่ใช่จากบวกไปยังลบ

หากรวมอยู่ในวงจรภายนอก ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์มันจะกลายเป็นที่ชัดเจนว่าปัจจุบันเป็นไปได้เฉพาะเมื่อไดโอดเชื่อมต่อโดยแคโทดในทิศทางของลบ จากนี้จะเป็นไปตามทิศทางที่ตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในทิศทางของกระแสไฟฟ้าในวงจร

หากเราติดตามประวัติศาสตร์ของการก่อตัวของวิศวกรรมไฟฟ้าในฐานะวิทยาศาสตร์อิสระเราสามารถเข้าใจได้ว่าแนวทางที่ขัดแย้งนั้นมาจากไหน

นักวิจัยชาวอเมริกันเบนจามินแฟรงคลินหยิบยกในเวลาที่เขารวมทฤษฎีการไฟฟ้า (รวม) ตามทฤษฎีนี้สสารไฟฟ้าเป็นของเหลวไม่มีน้ำหนักที่สามารถไหลออกจากร่างกายบางส่วนในขณะที่สะสมอยู่ในคนอื่น ๆ

ตามที่แฟรงคลินมีของเหลวไฟฟ้าในร่างกายทั้งหมด แต่ร่างกายกลายเป็นกระแสไฟฟ้าเฉพาะเมื่อมีส่วนเกินหรือขาดของของเหลวไฟฟ้า (ของเหลวไฟฟ้า) ในพวกเขา การขาดของของเหลวไฟฟ้า (ตามที่แฟรงคลิน) หมายถึงการใช้พลังงานไฟฟ้าเชิงลบและส่วนเกิน - บวก

นี่คือจุดเริ่มต้นของแนวคิดเรื่องประจุบวกและประจุลบ ในช่วงเวลาของการเชื่อมต่อของร่างกายที่มีประจุบวกกับวัตถุที่มีประจุลบกระแสไฟฟ้าของเหลวไหลจากร่างกายที่มีของเหลวไฟฟ้าจำนวนมากไปยังร่างกายด้วยจำนวนที่ลดลงของมัน สิ่งนี้คล้ายกับระบบสื่อสารของเรือ แนวคิดที่มั่นคงของกระแสไฟฟ้าการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าได้เข้าสู่วิทยาศาสตร์

สมมติฐานแฟรงคลินนี้นำหน้าทฤษฏีการนำทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่มันกลับกลายเป็นว่าไม่สมบูรณ์ นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชาร์ลส์ดูเฟ่ค้นพบว่าในความเป็นจริงมีกระแสไฟฟ้าสองประเภทซึ่งแต่ละตัวเชื่อฟังทฤษฎีของแฟรงคลิน ทฤษฎีไฟฟ้าคู่แบบใหม่ปรากฏขึ้นนำโดยนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ Robert Simmer จากการทดลองของ Charles Dufe

เมื่อทำการขัดถูเพื่อที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตร่างกายไม่เพียง แต่ตัวลูบเท่านั้น แต่ยังถูตัวที่ถูกถูด้วย ทฤษฎีแบบสองสติอ้างว่าในสถานะปกติร่างกายมีของเหลวไฟฟ้าสองชนิดและในปริมาณที่ต่างกันซึ่งทำให้เป็นกลางซึ่งกันและกัน การใช้พลังงานไฟฟ้าถูกอธิบายโดยการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนของไฟฟ้าเชิงลบและบวกในร่างกายไฟฟ้า

ทั้งสมมติฐานของแฟรงคลินและสมมติฐานของซิมเมอร์อธิบายปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตได้อย่างสมบูรณ์และสามารถแข่งขันกันเองได้

คิดค้นในปี ค.ศ. 1799 ด้วยการค้นพบขั้วโวลต์ ปรากฏการณ์กระแสไฟฟ้า นำไปสู่ข้อสรุปว่าในช่วงกระแสไฟฟ้าของการแก้ปัญหาและของเหลวในพวกเขามีสองค่าที่ตรงกันข้ามในทิศทางของการเคลื่อนไหวของประจุ - ลบและบวก นี่คือชัยชนะของทฤษฎีสติสัมปชัญญะเพราะเมื่อน้ำถูกย่อยสลายไปแล้วตอนนี้เป็นไปได้ที่จะสังเกตว่าฟองออกซิเจนถูกปล่อยออกมาในขั้วบวกและไฮโดรเจนบนขั้วลบ

แต่ไม่ใช่ทุกอย่างราบรื่นที่นี่ ปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมาแตกต่างกัน ไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมาสองเท่าของออกซิเจนนักฟิสิกส์งงงันนี้ นักเคมีไม่ทราบว่าในโมเลกุลน้ำนั้นมีไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม

ทุกคนไม่เข้าใจทฤษฎีเหล่านี้

แต่ในปี ค.ศ. 1820 อังเดร - มารีแอมป์ในบทความที่นำเสนอให้กับสมาชิกของ Academy of Sciences ของปารีสก่อนตัดสินใจเลือกหนึ่งในทิศทางปัจจุบันเป็นทิศทางหลัก แต่จากนั้นให้กฎตามที่เป็นไปได้ในการกำหนดผลของแม่เหล็กบนกระแสไฟฟ้า

เพื่อไม่ให้พูดคุยตลอดเวลาประมาณสองกระแสตรงข้ามของกระแสไฟฟ้าทั้งสองเพื่อหลีกเลี่ยงการทำซ้ำที่ไม่จำเป็น Ampere ตัดสินใจที่จะยอมรับทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าบวกอย่างเคร่งครัดเป็นทิศทางของกระแสไฟฟ้า ดังนั้นเป็นครั้งแรกโดย Ampere กฎที่ยอมรับโดยทั่วไปเกี่ยวกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าได้ถูกนำมาใช้จนถึง

ต่อมาแมกซ์เวลเองก็ยึดมั่นในตำแหน่งนี้โดยคิดค้นกฎ“ สว่าน” ซึ่งกำหนดทิศทางของสนามแม่เหล็กของขดลวด แต่คำถามเกี่ยวกับทิศทางที่แท้จริงของกระแสไฟฟ้ายังคงเปิดอยู่ ฟาราเดย์เขียนว่าสถานะของกิจการนี้เป็นเงื่อนไขเท่านั้นมันสะดวกสำหรับนักวิทยาศาสตร์และช่วยให้พวกเขากำหนดทิศทางของกระแสน้ำได้อย่างชัดเจน แต่นี่เป็นเพียงเครื่องมือที่สะดวก

หลังจากฟาราเดย์ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าก็จำเป็นต้องกำหนดทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Lenz ได้ออกกฎ: ถ้าตัวนำโลหะเคลื่อนที่ใกล้กับกระแสหรือแม่เหล็กแล้วกระแสไฟฟ้าก็เกิดขึ้น และทิศทางของกระแสที่กำลังเกิดขึ้นนั้นจะทำให้ลวดคงที่นั้นมาจากการกระทำของมันไปสู่การเคลื่อนที่ตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ครั้งแรก ง่ายกฎที่เข้าใจง่าย

แม้หลังจากการค้นพบอิเล็กตรอนการประชุมนี้มีมานานกว่าหนึ่งศตวรรษครึ่ง ด้วยการประดิษฐ์อุปกรณ์เช่นหลอดไฟอิเล็กทรอนิกด้วยการเปิดตัวเซมิคอนดักเตอร์อย่างกว้างขวางทำให้เกิดความยุ่งยากขึ้น แต่ก่อนหน้านี้วิศวกรรมไฟฟ้าทำงานด้วยคำจำกัดความเดิม บางครั้งสิ่งนี้ทำให้เกิดความสับสนจริง แต่การปรับเปลี่ยนจะทำให้เกิดความไม่สะดวกขึ้น

อ่านเพิ่มเติม:การเดินสายไฟและท่อ: การเปรียบเทียบและความแตกต่าง