Arah arus listrik

Kami menghubungkan LED ke baterai jari, dan jika polaritas diamati dengan benar, itu akan menyala. Ke arah mana arus akan menetap? Saat ini, semua orang tahu ini luar dalam. Dan oleh karena itu di dalam baterai dari minus ke plus - lagipula, arus di sirkuit listrik tertutup ini konstan.

Arah pergerakan partikel bermuatan positif dianggap sebagai arah arus dalam rangkaian, tetapi elektron bergerak dalam logam, dan mereka, kita tahu, bermuatan negatif. Artinya, pada kenyataannya konsep "arah arus" adalah sebuah konvensi. Mari kita cari tahu mengapa, saat elektron melewati rangkaian dari minus ke plus, semua orang di sekitar mereka mengatakan bahwa arus mengalir dari plus ke minus... Mengapa ini tidak masuk akal?

Jawabannya terletak pada sejarah terbentuknya teknik elektro. Ketika Franklin mengembangkan teorinya tentang kelistrikan, dia menganggap gerakannya sebagai fluida, yang tampak mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Di mana ada lebih banyak cairan listrik, ia mengalir ke arah yang lebih sedikit.

Untuk alasan ini, Franklin menyebut benda dengan kelebihan cairan listrik (bersyarat!) Dialiri listrik secara positif, dan benda dengan kekurangan cairan listrik, dialiri listrik secara negatif. Dari situlah ide gerakan berasal. muatan listrik… Muatan positif mengalir, seolah-olah melalui sistem pembuluh yang berkomunikasi, dari satu benda bermuatan ke benda lain.

Belakangan, peneliti Prancis Charles Dufay dalam eksperimennya dengan gesekan yang menggemparkan menemukan bahwa tidak hanya benda yang digosok tetapi juga benda yang digosok juga bermuatan, dan setelah kontak muatan kedua benda dinetralkan. Ternyata sebenarnya ada dua jenis muatan listrik terpisah yang, ketika berinteraksi, saling meniadakan. Teori dua-listrik ini dikembangkan oleh rekan sezaman Franklin, Robert Simmer, yang telah menjadi yakin bahwa sesuatu dalam teori Franklin tidak sepenuhnya benar.

Fisikawan Skotlandia Robert Simmer mengenakan dua pasang kaus kaki: kaus kaki wol hangat dan kaus kaki sutra kedua di atasnya. Ketika dia melepas kedua kaus kaki dari kakinya sekaligus dan kemudian melepas satu kaus kaki dari yang lain, dia melihat gambar berikut: kaus kaki wol dan sutra membengkak, seolah-olah mengambil bentuk kakinya dan saling menempel tajam. Pada saat yang sama, kaus kaki yang terbuat dari bahan yang sama, seperti wol dan sutra, saling tolak.

Jika Simmer memegang dua kaus kaki sutra di satu tangan dan dua kaus kaki wol di tangan lainnya, maka ketika dia menyatukan tangannya, tolakan kaus kaki dari bahan yang sama dan tarikan kaus kaki dari bahan yang berbeda menyebabkan interaksi yang menarik di antara mereka: berbeda kaus kaki seolah-olah saling menerkam dan terjalin menjadi bola.

Pengamatan terhadap perilaku kaus kakinya sendiri membawa Robert Simmer pada kesimpulan bahwa di setiap tubuh tidak hanya ada satu, melainkan dua cairan listrik, positif dan negatif, yang terkandung di dalam tubuh dalam jumlah yang sama.

Ketika dua tubuh bergesekan, salah satunya dapat berpindah dari satu tubuh ke tubuh lainnya, maka akan terjadi kelebihan salah satu cairan di satu tubuh, dan kekurangannya di tubuh lainnya. Kedua benda akan dialiri listrik, berlawanan dengan tanda listrik.

Namun demikian, fenomena elektrostatik dapat berhasil dijelaskan dengan menggunakan hipotesis dua gaya listrik Franklin dan hipotesis Simmer tentang dua gaya listrik. Teori-teori ini telah bersaing satu sama lain selama beberapa waktu.

Ketika pada 1779 Alessandro Volta membuat kolom voltanya, setelah elektrolisis dipelajari, para ilmuwan sampai pada kesimpulan tegas bahwa memang dua aliran pembawa muatan yang berlawanan bergerak dalam larutan dan cairan - positif dan negatif. Teori arus listrik dualistik, meskipun tidak dipahami oleh semua orang, tetap berjaya.

Akhirnya, pada tahun 1820, berbicara di hadapan Akademi Ilmu Pengetahuan Paris, Ampere mengusulkan untuk memilih salah satu arah pergerakan muatan sebagai arah utama arus. Nyaman baginya untuk melakukan ini karena Ampere sedang mempelajari interaksi arus satu sama lain dan arus dengan magnet. Dan setiap kali selama pesan apalagi dua aliran muatan berlawanan bergerak dalam dua arah sepanjang satu kabel.

Ampere diusulkan hanya untuk mengambil arah pergerakan listrik positif untuk arah arus dan selalu berbicara tentang arah arus, yang berarti pergerakan muatan positif... Sejak saat itu posisi arah arus yang dikemukakan oleh Ampere telah diterima dimana-mana dan digunakan hingga saat ini.

Ketika Maxwell mengembangkan teorinya tentang elektromagnetisme dan memutuskan untuk menerapkan aturan sekrup kanan untuk kenyamanan dalam menentukan arah vektor induksi magnetik, dia juga menganut posisi ini: arah arus adalah arah pergerakan muatan positif.

Faraday, pada bagiannya, mencatat bahwa arah arus bersyarat, itu hanyalah alat yang nyaman bagi para ilmuwan untuk menentukan arah arus dengan jelas. Lenz memperkenalkan aturan Lenz-nya (lihat — Hukum dasar teknik listrik), juga menggunakan istilah «arah arus» untuk mengartikan pergerakan listrik positif. Itu hanya nyaman.

Dan bahkan setelah Thomson menemukan elektron pada tahun 1897, konvensi arah arus masih berlaku. Sekalipun hanya elektron yang benar-benar bergerak dalam kabel atau ruang hampa, arah sebaliknya masih diambil sebagai arah arus — dari plus ke minus.

Lebih dari satu abad setelah penemuan elektron, terlepas dari gagasan Faraday tentang ion, bahkan dengan munculnya tabung elektron dan transistor, meskipun ada kesulitan dalam deskripsinya, keadaan yang biasa masih ada. Jadi lebih nyaman bekerja dengan arus, menavigasi medan magnetnya, dan tampaknya ini tidak menyebabkan kesulitan nyata bagi siapa pun.

Lihat juga:Syarat adanya arus listrik