War Benjamin Franklin falsch (über konventionelle Strömung)?

Ich sehe allmählich viele Leute, die behaupten, konventioneller Strom sei "falsch", weil Franklin einen Fehler gemacht hat, als er mit der Untersuchung der Elektrostatik begann, und dass sich spätere Wissenschaftler nicht darum gekümmert haben, den Fehler zu korrigieren, sondern es vorzogen, die "Konvention" beizubehalten ( Hier ist ein klassisches Beispiel: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html )

Ich dachte immer, er verstehe es nicht falsch. Er sagte, Strom sei positiv in der Richtung, in der positive Ladung fließt, und umgekehrt. Er hatte natürlich keine Möglichkeit zu wissen, welche Seite von zwei Stöcken hinter geriebener Masse tatsächlich zu- oder abgenommen hatte. Also hat er sich nicht geirrt. Was wurde dir beigebracht?

PS Ich kann nicht anders, als das Gefühl zu haben, dass wir das Glück haben, dass er es "verkehrt herum" geschafft hat, denn offensichtlich sind viele Leute verwirrt über Elektrostatik (einschließlich des Autors dieses Lehrbuchs!) Und glauben, dass Elektrizität Elektronen beinhalten muss (ein unglücklicher Name). warum konnten sie nicht Negatron genannt werden ...)

Elektrischer Strom, AKA, "konventioneller Strom", ist ein abstrakter Strom, der Fluss elektrischer Ladung. Aus einer früheren Antwort, die ich hier gegeben habe :

Elektrischer Strom ist ein abstrakter Strom, der Fluss elektrischer Ladung , kein physikalischer Strom, wie zum Beispiel Elektronenstrom , der Fluss von Elektronen .

Aber elektrische Ladung ist eine Eigenschaft von Dingen, nicht von Dingen , dh elektrische Ladung wird immer von Dingen "getragen" .

Während ein Elektronenstrom notwendigerweise ein elektrischer Strom ist (aufgrund der von dem Elektron getragenen negativen elektrischen Ladung), ist ein elektrischer Strom nicht notwendigerweise ein Elektronenstrom.

In einer Salzlösung sind beispielsweise zwei Arten elektrisch geladener Ionen vorhanden, das positiv geladene Natriumion und das negativ geladene Chlorion. Stellen Sie sich vor, die Natriumionen bewegen sich nach rechts und die Chlorionen nach links.

Offensichtlich haben wir zwei Ionenströme in entgegengesetzte Richtungen, aber es gibt nur einen elektrischen Strom und er muss eine Richtung haben. Die Richtung des elektrischen Stroms ist üblicherweise die Richtung des Flusses der positiven Ladung.

In diesem Fall tragen also beide Ionenströme zu einem elektrischen Strom auf der rechten Seite bei. Der erste Term ist auf die positiven Ionen rechts zurückzuführen. Der zweite Term ist auf die negativen Ionen auf der linken Seite zurückzuführen, bei denen das negative Vorzeichen den Beitrag zum elektrischen Strom numerisch "umdreht" .

Wenn ich Ihnen sagen würde, dass ich mit einer Geschwindigkeit von -60 Meilen pro Stunde nach Westen unterwegs bin, würden Sie wissen, dass ich tatsächlich 60 Meilen pro Stunde nach Osten fahre . In ähnlicher Weise ist ein negativer Ladestrom nach links ein elektrischer Strom nach rechts.

Ich glaube nicht, dass Franklin "richtig" oder "falsch" war, da es nur eine Auswahl von Namen ist.

Was die Partikel betrifft, wissen wir (grob gesagt), dass ein Partikeltyp einen anderen Partikeltyp anzieht und seine eigene Art abstößt. Wir wissen auch, dass ein Typ sich selbst oder die anderen nicht anzieht oder abstößt.
Um sie von ihren Eigenschaften zu unterscheiden, nennen wir sie etwas und sagen, dass sie eine bestimmte Art von Ladung haben - "positiv", "negativ" oder "neutral".

Das Elektron ist ein Lepton (Typ eines Grundpartikels) mit einer Ladung von -1e. e hier ist die Einheit der Elementarladung . Das Proton hat eine Ladung von + 1e, die aus drei Quarks besteht (zwei "hoch" und ein "runter"), die eine Ladung von +2/3, +2/3, -1/3 haben, was sich zu einer Summe von zusammensetzt +1.

Dann geht alles andere von hier aus. Wie der Link, den Sie in Ihrer Frage angeben, besagt, wird Positiv normalerweise mit "Überschuss" assoziiert, sodass es sinnvoller ist, wenn etwas Positiveres vorliegt. Was Franklin jedoch als "positiv" bezeichnet hatte, war die Seite mit weniger Elektronen. Anstatt die Definitionen zu vertauschen, wiesen sie den Elektronen stattdessen einfach eine negative Ladung zu.

Es ist ein bisschen wie ein Rohr, durch das Wasser nach unten fließt - wir sagen, die Strömung ist in die Richtung, in die das Wasser fließt. Es wäre vielleicht verwirrend zu sagen, dass der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt, aber so ist es in der Elektronik (dh wir nennen das "Wasser" negativ). Wenn wir uns die Luftblasen vorstellen, die in die entgegengesetzte Richtung fließen, ist dies das, was Wir bezeichnen "Löcher" (dh das Fehlen eines Elektrons) und liefern ein mentales Bild des positiven Ladungsflusses.
Natürlich kann der Strom in anderen Substanzen als Metalldrähten aus "echten" positiven Partikeln oder Ionen bestehen, ebenso wie aus negativen. Wir können also nicht immer davon ausgehen, dass der Strom ein Elektronenfluss ist, wie Alfred erwähnt.

Mehrere Personen haben darauf hingewiesen, dass die Auswahl willkürlich ist und es Szenarien gibt, in denen positive Ladungen mobil sind. Aber um zu der wahren Absicht der Frage zu gelangen, anstatt "richtig" oder "falsch" zu sagen, wollen wir die Frage wie folgt formulieren: "Jetzt, da wir Zugang zu Wissen haben, das Ben Franklin und seine Kollegen nicht hatten, wenn wir in der Wenn wir die Namenskonvention schaffen, würden wir die gleiche Wahl treffen, oder würde es sich um einen Münzwurf handeln? " Die Antwort ist absolut nicht! Alle sind sich einig, dass die beste Antwort darin besteht, Elektronen positiv und Protonen negativ zu nennen (und wir würden die Seite einer Batterie so bezeichnen, dass die Elektronen aus dem Pluspol herausfließen). Jeder würde zustimmen, dass dies die bevorzugte Konvention ist, da die allgegenwärtigste Form des Stroms der Elektronenfluss ist, und die anderen Beispiele:

Franklin ist nicht falsch, es ist nur eine Konvention. Ladungsträger können positiv (wie bei p-Halbleitermaterialien oder positiven Ionen in einem Elektrolyten) oder negativ (wie bei Kupferleitern) sein. Die Bestimmung des Stromflusses in der gleichen Richtung wie der positive Ladungsfluss vereinfacht die Gleichung der Elektromagnetik und beseitigt die Notwendigkeit, festzustellen, welcher Trägertyp vorhanden ist (positiv oder negativ). Es wird nur angenommen, dass der Träger positiv ist und die elektromagnetische Gleichung oder die elektrischen Theoreme (dh KVL oder KCL usw.) anwendet, ohne sich um den tatsächlichen Träger zu kümmern, und das richtige Ergebnis unabhängig vom Ladungsträger erhalten. Denken Sie daran, dass der tatsächliche Durchfluss nach der gesamten Berechnung von der Art des Trägers abhängt.

Wir hätten den konventionellen Fluss genauso definieren können wie den Elektronenfluss, aber dies würde die elektromagnetische Gleichung etwas komplizieren. Dieser Fluss ist jedoch für ein Material vom p-Typ oder in einem positiven Ionenträger immer noch nicht korrekt, daher folgt das gleiche Argument (wir haben jedoch eine kompliziertere elektromagnetische Formel). Der konventionelle Stromfluss, den wir heute haben, wurde aufgrund der Franklinschen Theorie nicht gewählt, aber es ist die bequemste Notation.

Als Randnotiz: Wir hätten (während der Entdeckung von Elektronen und Protonen) wählen können, dass die Ladung von Elektronen positiv und die Ladung von Protonen negativ ist. Was hindert uns daran, das so zu sehen? Es ist nur eine Konvention.

Franklin hatte Unrecht, aber nicht aus den Gründen, die die Leute normalerweise denken. Er war ein Befürworter der Single-Fluid-Theorie der Elektrizität, die begründete, dass alle elektrischen Effekte auf einen Überschuss oder das Fehlen einer einzigen Art von elektrischer Flüssigkeit zurückzuführen waren. Er entschied, dass es sich bei den heute üblichen elektrostatischen Experimenten in Wirklichkeit um den negativ geladenen Körper handelte, der einen Mangel an elektrischer Flüssigkeit aufwies. Wenn er entschieden hätte, dass der negativ geladene Körper positiv ist (Flüssigkeitsüberschuss), würde der konventionelle Strom der Nettorichtung des Elektronenflusses entsprechen (bedenken Sie, dass es in Wirklichkeit eine zufällige Bewegung mit einer langsamen Nettobewegung in eine Richtung gibt), aber Er würde sich NOCH irren, weil wir zwei Arten von Ladungen haben, nicht eine und ein positiver Ladungsfluss auch aktuell ist.

Jeder, der sagt, Franklin habe aus normalen Gründen Unrecht, verleiht freien Elektronen (gegenüber z. B. positiven Ionen) einen höheren Status, nur weil sie mit ihnen besser vertraut sind.