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Onde a eletricidade flui?
Uma corrente elétrica surge em um circuito elétrico, incluindo uma fonte de corrente e um consumidor de eletricidade. Mas em que direção essa corrente ocorre? Acredita-se tradicionalmente que, no circuito externo, a corrente tem uma direção do sinal de mais da fonte para menos, enquanto no interior da fonte de energia é do sinal de menos para mais.
De fato, corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas eletricamente carregadas. Se o condutor é feito de metal, essas partículas são elétrons - partículas carregadas negativamente. No entanto, no circuito externo, os elétrons se movem precisamente do sinal de menos (pólo negativo) para o sinal de mais (pólo positivo), e não do sinal de mais para menos.
Se incluído em um circuito externo diodo semicondutor, fica claro que a corrente só é possível quando o diodo é conectado pelo cátodo na direção do sinal de menos. A partir disso, segue-se que a direção oposta ao movimento real dos elétrons é tomada como a direção da corrente elétrica no circuito.
Se traçarmos a história da formação da engenharia elétrica como uma ciência independente, poderemos entender de onde veio essa abordagem paradoxal.
O pesquisador americano Benjamin Franklin apresentou em seu tempo uma teoria unitária (unificada) da eletricidade. Segundo essa teoria, a matéria elétrica é um líquido sem peso que pode fluir para fora de alguns corpos e acumular-se em outros.
Segundo Franklin, existe um fluido elétrico em todos os corpos, mas os corpos só são eletrificados quando há excesso ou falta de fluido elétrico (fluido elétrico) neles. A falta de fluido elétrico (de acordo com Franklin) significava eletrificação negativa e excesso positivo.
Este foi o começo dos conceitos de carga positiva e carga negativa. No momento da conexão de corpos carregados positivamente com corpos carregados negativamente, o fluido elétrico flui de um corpo com uma grande quantidade de fluido elétrico para corpos com uma quantidade reduzida dele. Isso é semelhante a um sistema de vasos comunicantes. Um conceito estável de corrente elétrica, o movimento de cargas elétricas, entrou na ciência.
Essa hipótese de Franklin precedeu a teoria eletrônica da condução, mas acabou longe de ser perfeita. O físico francês Charles Dufe descobriu que, na realidade, existem dois tipos de eletricidade, que obedecem individualmente à teoria de Franklin, mas são mutuamente neutralizados após o contato. Uma nova teoria dualista (dupla) da eletricidade apareceu, apresentada pelo cientista natural Robert Simmer com base nos experimentos de Charles Dufe.
Ao esfregar, para eletrificar os corpos eletrificados, não apenas o corpo esfregado, mas também o corpo esfregado, fica carregado. A teoria dualista afirmava que, no estado comum, os corpos continham dois tipos de fluido elétrico e em quantidades diferentes que se neutralizam. A eletrificação foi explicada por uma mudança na proporção de eletricidade negativa e positiva nos corpos eletrificados.
Tanto a hipótese de Franklin quanto a de Simmer explicaram com sucesso os fenômenos eletrostáticos e até competiram entre si.
Inventado em pólo de 1799 volts e descoberta fenômenos de eletrólise levou à conclusão de que durante a eletrólise de soluções e líquidos neles existem duas cargas opostas na direção do movimento das cargas - negativa e positiva. Esse foi o triunfo da teoria dualista, porque quando a água era decomposta, agora era possível observar como as bolhas de oxigênio eram liberadas no eletrodo positivo e o hidrogênio no eletrodo negativo.
Mas nem tudo foi bom aqui. A quantidade de gases emitidos ficou diferente. O hidrogênio foi liberado duas vezes mais que o oxigênio.Isso desconcertou os físicos. Então os químicos não tinham idéia de que na molécula de água existem dois átomos de hidrogênio e apenas um átomo de oxigênio.
Essas teorias não foram entendidas por todos.
Mas em 1820, Andre-Marie Ampère, em um trabalho apresentado aos membros da Academia de Ciências de Paris, decide primeiro escolher uma das direções das correntes como a principal, mas depois estabelece uma regra segundo a qual é possível determinar com precisão o efeito dos ímãs nas correntes elétricas.
Para não falar o tempo todo sobre duas correntes opostas de ambas as correntes de eletricidade, a fim de evitar repetições desnecessárias, Ampere decidiu tomar estritamente a direção do movimento da eletricidade positiva como a direção da corrente elétrica. Assim, pela primeira vez por Ampere, a regra geralmente aceita da direção da corrente elétrica foi introduzida até agora.
Mais tarde, o próprio Maxwell aderiu a essa posição, tendo inventado a regra do "verruma" que determina a direção do campo magnético da bobina. Mas a questão da verdadeira direção da corrente elétrica permaneceu em aberto. Faraday escreveu que esse estado de coisas é apenas condicional, é conveniente para os cientistas e os ajuda a determinar claramente a direção das correntes. Mas esta é apenas uma ferramenta conveniente.
Após Faraday descobrir a indução eletromagnética, tornou-se necessário determinar a direção da corrente induzida. O físico russo Lenz deu uma regra: se um condutor de metal se aproxima de uma corrente ou de um ímã, então uma corrente galvânica surge nela. E a direção da corrente emergente é tal que o fio fixo sairia de sua ação em movimento oposto ao deslocamento inicial. Regra simples e fácil de entender.
Mesmo após a descoberta de um elétron, essa convenção existe há mais de um século e meio. Com a invenção de um dispositivo como uma lâmpada eletrônica, com a introdução generalizada de semicondutores, começaram a surgir dificuldades. Mas a engenharia elétrica, como antes, opera com definições antigas. Às vezes, isso causa verdadeira confusão. Mas fazer ajustes causará mais transtornos.
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