Vraag:
Had Benjamin Franklin ongelijk (over conventionele stroom)?
Myforwik
2012-09-09 07:24:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik begin te zien dat veel mensen beweren dat conventionele stroom 'verkeerd' is omdat Franklin een fout maakte toen hij voor het eerst elektrostatica begon te onderzoeken, en dat latere wetenschappers niet de moeite namen om de fout te corrigeren, maar er de voorkeur aan gaven de ' convention '(hier is een klassiek voorbeeld: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html)

Ik dacht altijd dat hij het niet begreep mis. Hij zei dat de stroom positief is in de richting waarin positieve lading stroomt, en vice versa. Hij had natuurlijk geen manier om te weten welke kant van twee stokken erachter werkelijk massa won of verloren ging. Dus hij had het niet mis. Wat is je geleerd?

P.S. Ik kan niet anders dan het gevoel hebben dat we geluk hebben dat hij het 'achterstevoren' heeft gekregen, want het is duidelijk dat veel mensen in de war zijn over elektrostastiek (inclusief de auteur van dat tekstboek!) En geloven dat elektriciteit elektronen moet omvatten (een ongelukkige naam ... waarom konden ze niet negatrons genoemd worden ...)

Bij elektriciteit ** zijn op fundamenteel niveau elektronen betrokken. Aan de andere kant hoeft een stroom niet per se elektronentransport te zijn.
Het is hetzelfde met i, sqrt (-1) - alleen omdat iemand de inspiratie had om het zo te noemen, wil nog niet zeggen dat het niet bestaat of dat de "ouder" goed of fout was.
Hij had het mis, en er is maar één manier om het te repareren ... http://xkcd.com/567/
Er zitten gaten in die theorie ...
Franklins keuze was willekeurig en komt niet overeen met de fysieke realiteit dat de meeste stroom wordt gedragen door elektronen.Maar u moet in gedachten houden dat de aard van elektronen pas echt werd vastgesteld tijdens het Millikan-oliedruppelexperiment in 1909 (wat een deel van de reden was dat Millikan de Nobelprijs won in 1923).150 jaar voorlopen op de details, maakt het gemakkelijk om "fout" te zijn terwijl je het meeste goed doet.En voor wat het waard is, is het perfect mogelijk om een situatie te creëren waarin Franklin gelijk had: een deeltjesversneller die een bundel protonen produceert.
Vijf antwoorden:
Alfred Centauri
2012-09-09 07:53:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Elektrische stroom, A.K.A, "conventionele stroom", is een abstracte stroom, de stroom van elektrische lading. Van een eerder antwoord dat ik hier gaf:

Elektrische stroom is een abstracte stroom, de stroom van elektrische lading , geen fysieke stroom zoals bijvoorbeeld elektronen stroom, de stroom van elektronen .

Maar elektrische lading is een eigenschap van dingen, niet een ding , dwz elektrische lading wordt altijd "gedragen" door een ding .

Dus hoewel een elektronenstroom noodzakelijkerwijs een elektrische stroom is (vanwege de negatieve elektrische lading die door het elektron wordt gedragen), is een elektrische stroom niet noodzakelijk een elektronenstroom.

Bijvoorbeeld, in een zoutoplossing zijn er twee soorten elektrisch geladen ionen aanwezig, het positief geladen natriumion en het negatief geladen chloorion. Stel je voor dat de natriumionen naar rechts bewegen en de chloorionen naar links.

Het is duidelijk dat we twee ionenstromen hebben in tegengestelde richtingen, maar er is slechts één elektrisch stroom en het moet een richting hebben. De richting van de elektrische stroom is, volgens afspraak, de richting van de stroom van positieve lading.

In dit geval dragen dus beide ionenstromen bij aan een elektrische stroom naar rechts. De eerste term is te wijten aan de positieve ionen aan de rechterkant. De tweede term is te wijten aan de negatieve ionen aan de linkerkant, waar het minteken de bijdrage aan de elektrische stroom numeriek "omdraait".

Denk er op deze manier over na, als ik het zou vertellen jij dat ik met -60 mph naar het westen reed, zou je weten dat ik eigenlijk 60 mph oost ging. Evenzo is een negatieve laadstroom naar links een elektrische stroom naar rechts.

Goed gesproken!
Oli Glaser
2012-09-09 14:32:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik denk niet dat Franklin "gelijk" of "fout" had, want het is slechts een keuze van namen.

Wat de deeltjes betreft, (om het heel ruw te zeggen) weten we het ene type deeltje trekt een ander type deeltje aan en stoot zijn eigen soort af. We weten ook dat het ene type zichzelf of de andere niet aantrekt of afstoot.
Om onderscheid te maken tussen hen en hun eigenschappen, noemen we ze iets en zeggen dat ze een bepaald soort lading hebben - 'positief', 'negatief' of ' Neutrale".

Het elektron is een lepton (type fundamenteel deeltje) met een lading van -1e. e hier is de eenheid van elementaire kosten. Het proton heeft een lading van + 1e, die bestaat uit drie quarks (twee "omhoog" en één "omlaag") met een lading van +2/3, + 2/3, -1/3, wat neerkomt op een totaal van +1.

Daarna gaat al het andere vanaf hier. Zoals de link die je in je vraag geeft, zegt, associëren we positief meestal met "overschot", dus is het logischer dat wat meer van iets heeft de positieve kant is. Wat Franklin echter 'positief' had genoemd, was de kant met minder elektronen. In plaats van de definities om te wisselen, gaven ze de elektronen in plaats daarvan gewoon een negatieve lading.

Het is een beetje zoals een pijp waar water doorheen stroomt - we zeggen dat de stroming in de richting is waarin het water stroomt. Het zou misschien verwarrend zijn om te zeggen dat de stroom in de tegenovergestelde richting vloeide, maar dit is hoe het is in de elektronica (we noemen het "water" negatief) Als we ons voorstellen dat de luchtbellen in de tegenovergestelde richting stromen, is dit wat we noemen 'gaten' (dwz het ontbreken van een elektron) en geven een mentaal beeld van de positieve ladingsstroom.
Natuurlijk kan de stroom in andere stoffen dan metaaldraden bestaan ​​uit 'echte' positieve deeltjes of ionen, evenals negatieve, dus we kunnen niet altijd aannemen dat de stroom een ​​elektronenstroom is, zoals Alfred vermeldt.

Ben Franklin had het bij het verkeerde eind over de stroomrichting van werkelijke ladingsdragers in metaal.Het is een kwestie van context.Vanuit de context van het circuitontwerp zijn de huidige stroomconventies meestal willekeurig.Alleen als het mechanisme erbij betrokken is, maakt het echt verschil.Dus, als natuurkundige / wetenschapper, had dhr. Franklin het bij het verkeerde eind.Als ingenieur is de richting van de stroom eerder artigrant.Alleen als de ingenieur bijvoorbeeld een kathodestraalbuis of een nieuwe batterij ontwerpt, of iets waar de fysieke elementen van lading bij betrokken zijn, zou een ingenieur zich zorgen maken over de feitelijke fysica van stroming.
Paul B
2017-03-01 21:49:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Verschillende mensen hebben erop gewezen dat de keuze willekeurig is en er zijn scenario's waarin positieve kosten mobiel zijn.Maar om tot de werkelijke bedoeling van de vraag te komen, laten we in plaats van 'goed' of 'fout' te zeggen de vraag als volgt formuleren: 'Nu we toegang hebben tot kennis die Ben Franklin en zijn collega's niet hadden, als we in depositie van het creëren van de naamgevingsconventie, zouden we dan dezelfde keuze maken? Of zou het neerkomen op het omdraaien van een muntstuk? "Het antwoord is absoluut niet!Iedereen zou het erover eens zijn dat het beste antwoord is om elektronen positief en protonen negatief te noemen (en we zouden de zijkant van een batterij noemen dat de elektronen uit de positieve pool stromen).Iedereen is het erover eens dat dit de voorkeursconventie is, omdat de meest alomtegenwoordige vorm van stroom elektronenstroom is, en de andere voorbeelden, zoals positieve waterstofionenstroom in een brandstofcel, zouden de zeldzame uitzondering zijn waar de deeltjesstroom het omgekeerde was van de conventionele stroom.

Kunt u zich de verwarring voorstellen die dat zou veroorzaken!Of gebruik conventionele stroom EN elektronenstroom zoals vereist.
Gelukkig heeft Ben Franklin de 'verkeerde' keuze gemaakt, anders zouden we vandaag vooral met 'negatieve' spanningen moeten werken.In plaats van een 'zeldzame uitzondering' te zijn, werken bijna alle moderne elektronische apparaten met positieve spanningen (wat 'negatief' zou zijn als de stroom hetzelfde zou zijn als de elektronenstroom) omdat siliciumtransistors en IC's daar de voorkeur aan geven.
-1
@ Paul B Elektrische energie is stroom x spanning x tijd tussen twee punten.Het maakt niet uit of de spanningsval positief of negatief is, het enige verschil is de manier om je heen deze meet (de ene kant heeft een '-' teken nodig, de andere niet).Mijn punt is: - het _alleen_voordeel van Ben Franklins keuze is dat we niet zoveel '-' tekens hoeven te schrijven in de circuits die we tegenwoordig vaak gebruiken (hoewel niet alle - ik heb 15 jaar met negatieve spanningen gewerkt omdat telefooncentrales positieve aarde gebruiken).
bsalamat
2018-01-28 08:06:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Franklin heeft het niet mis, het is maar een conventie. Ladingsdragers kunnen positief zijn (zoals in p-type halfgeleidermaterialen of positieve ionen in een elektrolyt) of negatief (zoals in koperen geleiders). Het definiëren van de stroomstroom in dezelfde richting als de stroom van positieve lading vereenvoudigt de vergelijking van elektromagnetische straling en elimineert de noodzaak om vast te stellen welk type drager er is (positief of negatief). Het gaat er gewoon van uit dat de drager positief is en past de elektromagnetische vergelijking of elektrische stellingen (d.w.z. KVL of KCL, enz.) Toe zonder zich zorgen te maken over de feitelijke drager en krijgt het juiste resultaat onafhankelijk van de ladingsdrager. Onthoud gewoon dat de werkelijke stroom na alle berekeningen afhangt van het type drager.

We hadden de conventionele stroom hetzelfde kunnen definiëren als de stroom van elektronen, maar het zou de elektromagnetische vergelijking enigszins ingewikkelder maken. Deze stroom is echter nog steeds niet correct voor een p-type materiaal of in een positieve ionendrager, dus hetzelfde argument volgt (maar we hebben een meer gecompliceerde elektromagnetische formule). De conventionele stroomstroom die we vandaag hebben, is niet gekozen vanwege Franklins theorie, maar het is de handigste notatie.

Even terzijde: we hadden kunnen kiezen (tijdens de ontdekking van elektronen en protonen) dat de lading van elektronen positief is en de lading van proton negatief. Wat houdt ons tegen om het op deze manier te bekijken? Het is maar een conventie.

denki
2018-10-22 02:13:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Franklin had ongelijk, maar niet om de redenen die mensen gewoonlijk denken.Hij was een voorstander van de theorie van de enkele vloeistof van elektriciteit, die redeneerde dat alle elektrische effecten te wijten waren aan een overmaat of afwezigheid van een enkele soort elektrische vloeistof.Hij besloot dat bij elektrostatische experimenten die tegenwoordig gebruikelijk zijn, dat wat in werkelijkheid het negatief geladen lichaam was, het lichaam was dat een tekort aan elektrische vloeistof had.Als hij had besloten dat het negatief geladen lichaam positief was (overmaat aan vloeistof), dan zou conventionele stroom overeenkomen met de nettorichting van de elektronenstroom (onthoud dat er in werkelijkheid een willekeurige beweging is met een langzame nettobeweging in één richting), maarhij zou NOG STEEDS ongelijk hebben, want we hebben twee soorten lading, niet één en een positieve ladingsstroom is ook stroom.

Iedereen die zegt dat Franklin om de normale redenen ongelijk had, geeft vrije elektronen een hogere status (dan bijvoorbeeld positieve ionen), simpelweg omdat ze er meer vertrouwd mee zijn.

Ik denk dat je teveel protesteert.In het soort experimenten dat Franklin deed en het soort circuitsituaties waarmee elektrotechnici het meest vertrouwd zijn, zijn elektronen verreweg de overheersende ladingsdragers.We zien heel weinig beweging van koper- of siliciumionen.Zelfs de "gaten" in silicium zijn een abstracte interpretatie van elektronenvacatures.De enige echte uitzondering zijn primaire batterijen.
Geen ander argument dan uw laatste (onjuiste) verklaring.Zelfs als dat niet zo was, dit een uitzondering noemen, impliceert dat de ionen die in die primaire batterijen bewegen op de een of andere manier geen "echte" stroom vormen.Jij helpt mijn punt te bewijzen.Als de tekens die we omgedraaid zijn, zou u de stroom van de ionenstroom dan als "verkeerd" beschouwen?Echt begrip van stroom moet rekening houden met ladingsdragers van beide polariteiten.De aanduiding van een conventionele richting betekent dat de keuze van de polariteit er niet toe doet, zolang we maar consistent zijn.Het omkeren van de conventie verplaatst gewoon de doelpaal voor degenen die het niet echt begrijpen.
Kunt u andere voorbeelden van een positieve ionenstroom voorstellen die "elektrotechnici het meest vertrouwd zouden moeten zijn"?Ik heb niet gezegd, of gesuggereerd, dat ionenstroom niet echt stroom was ... natuurlijk wel, maar ** de meeste ** ingenieurs hoeven er niet expliciet over na te denken in ** de meeste ** situaties die ze tegenkomen.
Ik denk dat ik uw standpunt niet volledig begrijp, wat is het (behalve dat ik teveel protesteer)?Het volgende meest bekende voorbeeld van stroom als gevolg van een positieve ladingsstroom (natuurlijk als we gaten in halfgeleiders verdisconteren) voor elektrotechnici zijn misschien neonreclames en bijbehorende verschijnselen, hoewel dat slechts een gok is.
... ik heb ook het gevoel dat ik moet toevoegen, aangezien je de nadruk legt op techniek, de definitie van stroom is het domein van de fysica, niet van de elektrotechniek.Wij (EE's) bouwen daar bovenop.een praktiserend ingenieur moet begrijpen dat positieve stroom een abstractie is die kan ontstaan door positieve lading in de ene richting of negatieve lading in de andere, en zich niet bezighouden met welke het is, tenzij ze actief zijn in een domein waarin het er echt toe doet (bijv.apparaten waarbij mobiliteit een rol speelt).


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...