ベンジャミン・フランクリンは間違っていましたか(従来の電流について)?


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フランクリンが最初に静電気の調査を開始したときにエラーを犯したため、慣習的な電流が「間違っている」と主張する多くの人々を見始めています。ここに古典的な例があります:http : //www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html

彼はそれを間違えないといつも思っていた。彼は、正の電荷が流れる方向に電流が正であり、逆も同様であると言いました。もちろん、こすった後ろの2本の棒のどちらが実際に質量を獲得したか、失ったかを知る方法はありませんでした。だから彼は間違っていなかった。何を教えられましたか?

PS私は彼がそれを「後方に」持っていることを幸運だと感じずにはいられません。明らかに多くの人々がエレクトロスタティックス(その教科書の著者を含む!)について混乱しており、電気には電子(不幸な名前)が関与していると信じていますなぜ彼らはネガトロンと名付けられなかったのか...)


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基本レベルで、電気電子を含んでいます。一方、電流は必ずしも電子輸送である必要はありません。
ボードバイト

i、sqrt(-1)でも同じです。誰かがこのように命名するインスピレーションを得たからといって、それが存在しないことや、その「親」が正しいか間違っていることを意味しません。
Vlad

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彼は間違っていた、そしてそれを修正する唯一の方法があります... xkcd.com/567
travisbartley

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その理論的には穴があります...
copper.hat

フランクリンの選択はarbitrary意的であり、ほとんどの電流が電子によって運ばれるという物理的現実には対応していません。しかし、電子の性質は、1909年のミリカン油滴実験までは確立されなかったことに留意する必要があります(ミリカンが1923年にノーベル賞を受賞した理由の一部でした)。詳細に150年先んじていることで、ほとんどの部分を正しくしながら、「間違っている」ことが簡単になります。そして、それが価値があるものとして、フランクリンが正しかった状況を作り出すことは完全に可能です-陽子のビームを生成する粒子加速器。
WhatRoughBeast

回答:


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電流、別名「従来の電流」は、抽象的な電流、電荷の流れです。私がここに与えた以前の回答から:

電気電流は、抽象現在、電気の流れではなく、物理的、たとえば、のような現在の電子電流の流れる電子が

しかし、電荷がある性質のものの、ないもの、すなわち、電荷は常にによって「運ばれる」もの

そのため、電子電流は必然的に電流ですが(電子によって運ばれる負の電荷のため)、電流は必ずしも電子電流ではありません。

たとえば、塩溶液には、正に帯電したナトリウムイオンと負に帯電したクロリンイオンという2種類の帯電したイオンが存在します。ナトリウムイオンが右に移動し、塩素イオンが左に移動しているとします。

もちろん、私たちは反対方向に2つのイオン電流を持っていますが、そこに一つだけある電気電流は、それが方向性を持っている必要があります。電流の方向は、慣例により、正電荷の流れの方向です。

したがって、この場合、両方のイオン電流が右側の電流に寄与します。最初の項は、右側の陽イオンによるものです。第二項は、負の符号は数値的に貢献「フリップ」左側にマイナスイオンに起因する 電気的な電流。

このように考えてください。私が西に時速60マイルで旅行していると言ったら、私は実際にに時速60マイルで行くことを知っているでしょう。同様に、負の充電電流左方向である電動電流右向き。


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よく言語化された!
ボードバイト

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フランクリンは名前の選択に過ぎないため、「正しい」とか「間違っている」とは思いません。

パーティクルに関する限り、(非常に大雑把に言えば)あるタイプのパーティクルは別のタイプのパーティクルを引き付け、それ自体のタイプをはじきます。また、あるタイプがそれ自体または他のタイプを引き付けたり、撃退したりしないことも知っています。
それらとそれらの特性を区別するために、それらを何かと呼び、「正」、「負」、「中性」という特定のタイプの電荷を持っていると言います。

電子は-1eの電荷を持つレプトン(基本粒子のタイプ)です。ここのe初等電荷の単位です。プロトンは 3個のを含んで+ 1Eの電荷有するクォーク、+2/3の電荷を有する(二つの「アップ」及び一つの「ダウン」)+2/3 -1/3の合計に加算します+1。

その後、他のすべてがここから始まります。あなたの質問であなたが与えるリンクが言うように、私たちは通常、ポジティブを「余剰」と関連付けます。しかし、フランクリンが「ポジティブ」と呼んでいたのは、電子が少ない側でした。定義を一巡するのではなく、電子に負の電荷を割り当てるだけです。

水が下に流れるパイプのようなものです。水が流れる方向に電流が流れると言います。電流が反対方向に流れていたと言うのはわかりにくいかもしれませんが、これは電子機器の流れです(つまり、「水」を負と呼びます)。私たちは「ホール」(つまり、電子の欠如)と呼び、正の電荷の流れの精神的なイメージを提供します。
もちろん、金属線以外の物質では、電流は「実際の」正の粒子またはイオンと負の粒子で構成されている可能性があるため、アルフレッドが言及しているように電流が電子の流れであるとは限りません。


ベン・フランクリンは、金属中の実際の電荷キャリアの流れの方向について間違っていました。コンテキストの問題です。回路設計のコンテキストから、電流の流れの規則は任意である傾向があります。メカニズムが関与している場合にのみ、実際に違いが生じます。それで、物理学者/科学者として、フランクリン氏は間違っていました。エンジニアとして、流れの方向は人為的である可能性が高くなります。エンジニアが、たとえば陰極線管、新しいバッテリー、または充電の物理的要素が関係するものを設計している場合にのみ、エンジニアは実際の流れの物理に懸念を持ちます。
ReverseEMF

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何人かの人々は、選択はarbitrary意的であり、プラス料金がモバイルであるシナリオがあると指摘しました。しかし、質問の本当の意図を得るために、「正しい」または「間違った」と言う代わりに、質問を「今では、ベン・フランクリンと彼の仲間が持っていなかった知識にアクセスできるようになりました。命名規則を作成する立場、同じ選択をするだろうか、それともコインの裏返しになるだろうか?」答えは絶対にありません!最良の答えは、電子を正、陽子を負とすることです(そして、電子が正の端子から流出することをバッテリーの側面と呼びます)。電流の最も一般的な形式は電子の流れであり、他の例は、


あなたが引き起こす混乱を想像できますか?または、必要に応じて従来の電流AND電子流を使用します。
ステンレス鋼鋼

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幸運なことに、ベン・フランクリンが「間違った」選択をしたか、今日では主に「負の」電圧で作業しなければなりません。「まれな例外」ではなく、ほとんどすべての最新の電子デバイスは正の電圧で動作します(電流が電子の流れと同じ場合は「負」になります)。
ブルースアボット

@Bruce Abbotは間違っていると思います。ΔU=qΔVを取ります。現在の慣例では、電球に電流が流れると(ΔUが負)電気のエネルギーを減らし、電荷が負になり、電球の両端で電圧が低下する場合、すべてを得るには式は実際にΔU=-qΔVでなければなりません希望の兆候。電子が正と考えられる場合、方程式はΔU= +qΔVと記述され、抵抗が電圧降下とエネルギー損失を生じ、電子がバッテリーを通過するときの電圧ゲインとエネルギーゲインが生じます。方程式にも規則が組み込まれています。
ポールB

@ Paul B電気エネルギーは、電流x電圧x 2点間の時間です。電圧降下が正であろうと負であろうと関係なく、唯一の違いはあなたがそれを測定する方法です(一方は「-」記号を必要とし、もう一方は必要ありません)。私のポイントは:- ベン・フランクリンの選択の唯一の利点は、今日一般的に使用している回路にそれほど多くの「-」記号を書く必要がないことです(すべてではありません-電話交換機はプラスのアースを使用するため、15年間マイナス電圧で作業しました) 。
ブルースアボット

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フランクリンは間違っていません、それは単なる慣習です。電荷キャリアは、正(p型半導体材料または電解質中の正イオンなど)または負(銅導体など)になります。正の電荷の流れと同じ方向の電流の流れを定義すると、電磁気学の方程式が簡素化され、キャリアの種類(正または負)を確立する必要がなくなります。キャリアが正であると仮定し、実際のキャリアを気にすることなく電磁方程式または電気定理(KVLまたはKCLなど)を適用し、電荷キャリアとは無関係に正しい結果を取得します。実際のフローは、すべての計算の後、キャリアのタイプに依存することに注意してください。

電子の流れと同じように従来の流れを定義できたかもしれませんが、電磁気学の方程式は少し複雑になります。ただし、このフローは、p型材料または陽イオンキャリアではまだ正しくないため、同じ議論が続きます(ただし、より複雑な電磁式があります)。今日の従来の電流の流れは、フランクリンの理論のために選択されませんでしたが、最も便利な表記法です。

副次的な注意事項として、電子の電荷が正であり、陽子の電荷が負であることを選択できた可能性があります(電子と陽子の発見中)。このように表示するのを止めているのは何ですか?それは単なる慣習です。


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フランクリンは間違っていたが、人々が通常考える理由ではなかった。彼は電気の単一流体理論の支持者であり、すべての電気的効果は単一の種類の電気流体の過剰または不在によるものであると推論しました。彼は、その日の一般的な静電実験で、実際に負に帯電した体は電気流体のない体であると判断しました。負に帯電した物体が正(流体の過剰)であると判断した場合、従来の電流は電子の流れの正味の方向と一致します(実際には、一方向に遅い正味の運動を伴うランダムな運動があることに注意してください)私たちには2種類の電荷があり、1つではなく、正の電荷フローも電流であるため、彼はまだ間違っています。

通常の理由でフランクリンが間違っていたと言う人は誰でも、自由電子にもっと精通しているという理由だけで、陽電子よりも高い状態を与えています。


抗議しすぎると思います。フランクリンが行った種類の実験、および電気技術者に最もよく知られている種類の回路状況では、電子が圧倒的に支配的な電荷キャリアです。銅またはシリコンイオンの動きはほとんど見られません。シリコンの「穴」でさえ、電子空孔の抽象的な解釈です。唯一の本当の例外は一次電池です。
エリオットアルダーソン

最後の(誤った)ステートメント以外の引数はありません。そうではありませんでしたが、これを例外と呼ぶことは、それらの一次電池内を移動するイオンが何らかの形で「実際の」電流を構成しないことを意味します。あなたは私のポイントを証明するのを手伝います。反転された兆候がある場合、イオンの流れからの電流は「間違っている」と考えますか?電流を実際に理解するには、両方の極性の電荷キャリアを考慮しなければなりません。従来の方向の指定は、一貫性がある限り、極性の選択は重要ではないことを意味します。慣習を逆にすると、本当に理解していない人のゴールポストが移動するだけです。
電気

「電気技術者に最も馴染み深い」正イオン流の他の例を提案できますか?私は、イオン電流が実際の電流ではなかったとは言いませんでした...もちろん、そうではありませんが、ほとんどのエンジニアは、遭遇するほとんどの状況で明示的に考える必要はありません。
エリオットアルダーソン

私はあなたの立場を完全に理解していないと思いますが、それは何ですか(私があまりにも抗議していること以外)?正の電荷の流れによる電流の次に最もよく知られた例は(もちろん、半導体の穴を割り引いている場合)、ネオンサインと関連する現象ですが、それは単なる推測です。
電気

...また、エンジニアリングを強調しているため、電流の定義は電気工学ではなく物理学の領域であるため、追加する必要があると感じています。私たち(EE)はその上に構築します。練習技師は、正の電流は、一方向の正の電荷または他の方向の負の電荷から生じる抽象概念であり、実際に重要なドメインで動作している場合を除き、どちらに関係しているかを理解する必要があります(例:モビリティが機能するデバイス)。
電気
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