Es ist allgemein bekannt, dass Elektronen von negativ nach positiv fließen, aber ich habe bemerkt, dass die Richtung des Stroms oft ignoriert wird. Beispielsweise wird der Widerstand häufig NACH der LED oder die Diode in die entgegengesetzte Richtung gelegt. Warum wird die Strömungsrichtung in der Elektronik oft ignoriert?
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Antworten:
Elektronen sind negativ geladen. Der Strom beträgt Coulomb pro Sekunde. Coulomb sind positiv, so dass ein Coulomb, das sich in eine Richtung bewegt, tatsächlich durch Elektronen verursacht wird, die sich in Meta in die andere Richtung bewegen.
Wenn wir über Strom sprechen, diskutieren wir den Fluss positiver Ladungsteilchen. Wenn der Stromfluss tatsächlich aus negativen Partikeln besteht, die in die entgegengesetzte Richtung fließen, macht dies keinen Unterschied, dh zwei Negative, die sich aufheben. Es ist nur ein Fall von Mathematik und Zeichenkonvention.
Das einzige Mal, wenn Sie auf die tatsächlichen Träger achten, befindet sich in einem Halbleiter, in dem Sie wissen müssen, was passiert, wenn Sie von Elektronenträgern in den Leitungsband- "Löchern" im Trägerband wandern. Die Löcher sind positive Ladungsträger, aber das liegt daran, dass wir das Fehlen eines Elektrons zählen. Der tatsächliche Strom besteht immer noch aus vielen, vielen Elektronen, die langsam driften.
Ist Strom immer Elektronen?
Wenn Sie jemals elektrische Systeme im Körper modellieren, werden Sie feststellen, dass Sie ein Neuron mithilfe eines Transistornetzwerks und dergleichen genau modellieren können . Ein Großteil des Stroms bezieht sich auf Ionen wie Kalium. Dies bedeutet, dass Sie wirklich Bewegung von Artikeln mit positiver Ladung haben. Es wird immer noch nur als Schaltplan gezeichnet, da es keine Rolle spielt, was der Ladungsträger ist, solange Ihr Schaltplan die elektrischen Eigenschaften gut modelliert.
Bewegt das Elektron die Kraft?
Oft denken die Leute, dass deine Kraft, die du sendest, das Elektron ist. In Wirklichkeit senden Sie elektromagnetische Signale. Sie können die Geschwindigkeit Ihres Signals (dh die Leistung) verlangsamen, die sich über ein langes Kabelpaar (eines das Signal und eines das Signal zurück) ausbreitet, indem Sie das Dielektrikum zwischen ihnen ändern. Dies bedeutet, dass zwei ungeschirmte Kupferdrähte, die gerade im Weltraum sitzen, ihr Signal tatsächlich in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit übertragen. Ihr Koaxialkabel bewegt sich wahrscheinlich sehr nahe an zwei Dritteln der Lichtgeschwindigkeit. Das Driften der Elektronen ist eine Funktion des vorhandenen elektrischen Feldes. Wenn Sie messen würden, wie schnell die Elektronen treiben, würden Sie sie in der Größenordnung von einigen Metern pro Sekunde finden.quelle
Wie Sie bemerkt haben, wissen die Leute es oft nicht und kümmern sich nicht darum. Glücklicherweise spielt es für 99% der Leute da draußen keine Rolle. Konvention ist, dass es von + nach - fließt, und es ist für alle Ingenieure nützlich, sich an diese Konvention zu halten, um das Gespräch mit anderen Ingenieuren zu erleichtern.
Die einzigen Menschen, auf die es wirklich ankommt, sind entweder Leute, die Chips entwerfen (nicht Leute, die MIT Chips entwerfen), oder einige Physiker. Einige Leute glauben, dass es wirklich wichtig ist, aber sie sind normalerweise die pedantischen Betrunkenen auf Verbindungspartys, mit denen niemand zusammen sein möchte.
Für die Aufzeichnung kann der Strombegrenzungswiderstand, der häufig neben einer LED zu finden ist, auf beiden Seiten der LED ohne negative Auswirkungen verlaufen.
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Der einzige Grund, warum die aktuelle Richtung in solchen Szenarien nicht berücksichtigt wird, ist, dass sie in diesen Szenarien keine Rolle spielt.
Es gibt keinen Strom, bis die Schaltung abgeschlossen ist und die Schaltung erst abgeschlossen ist, wenn Sie sowohl die LED als auch den Widerstand anschließen. Sobald diese in Reihe geschaltet sind, spielt es keine Rolle, welche in der Schaltung folgt, da der Zweck des Widerstands darin besteht, den Strom in der Schaltung zu begrenzen, und letzterer von der Summe der Widerstände der LED und des Widerstands (und anderen Parametern) abhängt die nicht geändert werden, wenn Sie den Widerstand und die LED tauschen, also ignoriere ich sie in dieser Antwort einfach) und diese Summe hängt nicht davon ab, ob der Widerstand hinter der LED oder davor ist .
Also ja, vielleicht wäre es ideologisch besser, sie in einer bestimmten Reihenfolge anzuschließen, damit der Strom "nicht direkt zur LED gelangt, sondern nur über den Widerstand", aber praktisch macht es keinen Unterschied. Und glauben Sie mir, in Fällen, in denen es einen Unterschied macht (wie bei einer Superhochspannung, bei der die Isolierung zusammenbricht, wenn der Widerstand etwas geringer als nötig ist), ignoriert niemand Dinge, die geringfügig erscheinen. Und nein, ich habe keine Ahnung, ob die Stromrichtung in Hochspannungsszenarien eine große Rolle spielt.
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Darf ich eine pedantische Theorie aus meinem Universitätsstudium streichen? :) :)
Wie die anderen Jungs betonten, ist der Strom, der von einem "Plus" zu einem "Minus" fließt, nur eine herkömmliche Art, die Phänomene darzustellen. Dies liegt an der Tatsache, dass Elektronen per Definition eine negative Ladung haben, und wahrscheinlich ist diese Tatsache selbst eine Konvention, die es vorzieht, den Protonen, die sich im Kern des Atoms befinden, ein positives Vorzeichen zu geben. Dann ist es ärgerlich, mit negativen Werten umzugehen (die aus der negativen Ladung hervorgehen, bla bla bla), daher die Entscheidung, den Strom als entgegengesetzt zur Bewegung der Elektronen zu betrachten.
Eine Geschichte über Potenziale und Felder
Ein weiterer Gesichtspunkt ist, dass das elektrische Potential (das Spannungen definiert) immer aufgrund des negativen Ladungsträgers negativ ist, wenn mehr Elektronen vorhanden sind. Es ist also positiv, wenn weniger Elektronen vorhanden sind, und Sie würden erwarten, dass der Strom aus dem Strom fließt höheres Potential nach unten, da die Objekte beim Fallen fallen.
Dies hat keinen Einfluss auf die Reihenfolge der Komponenten in demselben Zweig einer Schaltung, da der Strom (für das Prinzip der konservativen Felder und bla bla bla) im gesamten Zweig gleich ist. Für eine tiefere Analyse siehe dies . Betrachten Sie es als ein Rohr mit Druckwasser: Es spielt (theoretisch) keine Rolle, ob sich eine Turbine vor oder nach einem Engpass befindet, da letztere in jedem Fall einen Einfluss auf die Wassermenge hat, die im Rohr fließt.
Die Diode
Die Diode ist immer noch einfach zu verstehen, was sie tut (im Grunde fließt der Strom in die eine und nicht in die andere Richtung; entgegengesetzte Dinge für Elektronen) und komplizierter zu verstehen, warum sie dies tut.
Löcher
Und was die "Löcher" betrifft, werden sie verwendet, weil es in der Halbleiterphysik und mehr bei der Arbeit mit dotierten Halbleitern Materialien (oder besser dotierte Materialien) gibt, die weniger Elektronen im Valenzband haben und Elektronen von nahe gelegenen Orten in aufnehmen das Leitungsband, das den Strom erzeugt. Dies ist jedoch weitaus einfacher, wenn es um Löcher im Leitungsband geht
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