本杰明·富兰克林是错的吗(关于常规电流)?


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我开始看到很多人声称常规电流是“错误的”,因为富兰克林在刚开始研究静电学时就犯了一个错误,后来科学家不再理会该错误,而是更喜欢保留“常规”(这是一个经典示例:http : //www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html

我一直以为他没看错。他说电流在正电荷流动的方向上为正,反之亦然。他当然没有办法知道被擦的两根木棍的哪一侧实际上会变大或变大。所以他没错。你教了什么?

PS我不禁感到我们很幸运他被“逆向”,因为显然许多人对电静态感到困惑(包括那本教科书的作者!),并且相信电必须包含电子(一个不幸的名字)。他们为什么不能被命名为负子...)


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从根本上讲,电确实涉及电子。另一方面,电流并不一定只是电子传输。
boardbite

与i,sqrt(-1)相同-只是因为有人启发了这样命名的意图,但这并不意味着它不存在或它的“父母”是对还是错。
弗拉德

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他错了,只有一种方法可以解决它…… xkcd.com/567
travisbartley

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该理论存在漏洞……
Copper.hat

富兰克林的选择是任意的,并不符合大多数电流由电子携带的物理现实。但是,请记住,直到1909年的密立根油滴实验才真正确定了电子的本质(这是密立根在1923年获得诺贝尔奖的原因之一)。领先于细节150年,可以轻松地“弄错”同时使大部分内容正确无误。而且,就其价值而言,完全有可能产生富兰克林正确的情况-粒子加速器产生质子束。
WhatRoughBeast

Answers:


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电流AKA,“常规电流”,是抽象电流,即电荷流。根据先前的回答,我在这里给出

电流是抽象的电流,电流充电,而不是一个物理像,比如说电流,电子电流,流电子

但电荷是物业的事,而不是一个东西,即电荷总是以“携带” 的事情

因此,尽管电子电流必然是电流(由于电子携带负电荷),但电流不一定是电子电流。

例如,在盐溶液中,存在两种带电离子,带正电的钠离子和带负电的氯离子。想象一下,钠离子向右移动,氯离子向左移动。

显然,我们具有在相反方向上的两个离子电流但只有一个电流,并且它必须有一个方向。按照惯例,电流的方向是正电荷流动的方向。

因此,在这种情况下,两个离子电流都会向右侧贡献电流。第一项是由于右边的阳离子。第二项是由于负离子,其中负号数值“翻转”到的贡献左侧 电动电流。

这样想一下,如果我告诉您我以-60英里/小时的速度向西行驶,您会知道我实际上以60英里/小时的速度向东行驶。类似地,负电荷的电流向左是一个电流向右。


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说得好!
boardbite

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我不认为富兰克林是“对”还是“错”,因为这只是名字的选择。

就粒子而言(粗略地讲),我们知道一种粒子会吸引另一种粒子并排斥它自己的粒子。我们也知道一种类型不会吸引或排斥自身或其他类型。
为了区分它们和它们的属性,我们称它们为某物,并说它们具有某种类型的电荷-“正”,“负”或“中性”。

电子是轻子(基本粒子的类型),电荷为-1e。e这里是基本电荷的单位。的质子具有电荷+ 1E,其是包括三个夸克(两个“向上”和一个“下”)具有电荷的+2/3,+2/3,-1/3加起来总共+1。

然后其他一切都从这里开始。正如您在问题中提供的链接所言,我们通常将积极与“盈余”联系起来,因此,对于任何具有更多积极意义的事物来说,这都是有意义的。但是,富兰克林所谓的“正”是电子较少的一面。他们没有舍弃定义,而是给电子分配了负电荷。

这有点像管道,水向下流过-我们说的是水流的方向。也许会说电流是朝相反的方向流动,这是令人困惑的,但这在电子设备中是这样的(即我们称“水”为负)。如果我们想象气泡朝相反的方向流动,这就是我们称“空穴”(即缺乏电子),并提供正电荷流的心理图像。
当然,在金属丝以外的物质中,电流可以由“真实的”正粒子或离子以及负粒子组成,因此我们不能总是像阿尔弗雷德所说的那样假设电流是电子流。


本·富兰克林(Ben Franklin)对于金属中实际电荷载流子的流动方向是错误的。这是背景问题。从电路设计的角度来看,电流约定往往是任意的。只有涉及到该机制,它才真正起作用。因此,作为物理学家/科学家,富兰克林先生是错误的。作为工程师,流程的方向更有可能是人造的。仅当工程师正在设计阴极射线管,新电池或涉及电荷的物理元素的任何东西时,工程师才会对实际的流体物理有所担心。
ReverseEMF

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一些人指出,选择是任意的,并且在某些情况下会产生正电荷。但是,要想真正地了解这个问题,我们不要说“对”或“错”,而是将问题表述为:“现在,如果我们在本·富兰克林和他的同僚中,我们将获得知识。在创建命名约定的位置上,我们会做出相同的选择吗?还是归结为掷硬币呢?” 答案绝对不是!每个人都会同意,最好的答案是将电子命名为正,质子命名为负(我们将电池称为电子流出正极的一面)。每个人都会同意这是首选的惯例,因为电流的最普遍形式是电子流,而其他示例,


您能想象会造成的混乱!或根据需要使用常规电流和电子流。
StainlessSteelRat

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幸运的是,本·富兰克林做出了“错误”的选择,否则今天我们将不得不主要使用“负”电压。几乎不是所有的现代电子设备都采用正电压工作(如果电流与电子流相同,则为“负”),而不是“罕见的例外”,因为硅晶体管和IC更喜欢它。
布鲁斯·雅培

我相信@Bruce Abbot是不正确的。取ΔU=qΔV。根据目前的惯例,如果我们希望随着电流流过灯泡而使电能减少(ΔU为负),电荷为负,并且灯泡两端的电压下降,则该方程实际上必须为ΔU=-qΔV才能得到全部所需的迹象。如果电子被认为是正电子,则该等式将写为ΔU= +qΔV,从而导致电阻器中的电压降和能量损耗,以及电子通过电池时的电压增益和能量增益。方程也内置了约定。
Paul B

@ Paul B电能是电流x电压x两点之间的时间。电压降是正还是负都没有关系,唯一的区别是围绕它的测量方式(一种方式需要“-”号,另一种不需要)。我的观点是:- 本·富兰克林选择的唯一优点是,不必在当今我们通常使用的电路中写很多'-'符号(尽管不是全部-我用负电压工作了15年,因为电话交换机使用正地) 。
布鲁斯·雅培

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富兰克林没有错,这只是一个约定。电荷载流子可以是正的(如在p型半导体材料中或电解质中的正离子)或负的(如在铜导体中)。在与正电荷流相同的方向上定义电流流可以简化电磁方程,并且不需要确定存在哪种类型的载流子(正负)。它只是假设载流子为正,并应用电磁方程或电定理(即KVL或KCL等)而不必担心实际载流子,并且得到与电荷载流子无关的正确结果。只要记住,实际的流量将取决于所有计算之后的载波类型。

我们可以将常规流定义为与电子流相同,但是会使电磁方程稍微复杂化。但是,对于p型材料或在正离子载体中,这种流动仍然是不正确的,因此会出现相同的争论(但我们有一个更复杂的电磁公式)。由于富兰克林的理论,我们今天没有选择常规的电流,但这是最方便的表示法。

附带说明:(在发现电子和质子期间)我们可以选择电子的电荷为正,质子的电荷为负。是什么阻止我们以这种方式查看它?这只是一个约定。


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富兰克林错了,但不是出于人们通常认为的原因。他是电的单一流体理论的拥护者,他认为所有电效应都是由于一种或多种单一的电子流体引起的。他认为,在当天常见的静电实验中,实际上带负电的物体是缺乏电液的物体。如果他确定带负电的物体为正(流体过多),那么常规电流将与电子流的净方向匹配(请记住,实际上存在一个随机运动,且一个方向的净运动缓慢),但是他仍然会错,因为我们有两种电荷,而不是一种,并且正电荷流也是当前的。

凡是说富兰克林出于正常原因是错误的人,都是因为对自由电子更加熟悉(例如,正离子)而赋予其较高的地位。


我想你抗议太多了。在富兰克林所做的各种实验以及电气工程师最熟悉的各种电路情况中,电子是迄今为止最主要的电荷载体。我们看到铜或硅离子几乎没有运动。甚至硅中的“孔”也是对电子空位的抽象解释。唯一真正的例外是原电池。
艾略特·奥尔德森

除了最后一个(不正确的)语句外,没有其他参数。即使不是,将其称为例外也意味着在这些一次电池中移动的离子不构成“真实”电流。您帮助证明我的观点。如果信号被我们翻转了,您会认为离子流产生的电流是“错误的”吗?对电流的真正理解必须考虑到两个极性的电荷载流子。常规方向的指定意味着极性的选择无所谓,只要我们保持一致即可。颠倒惯例只会将那些真正不了解的人推向目标。
denki

您能提出“电气工程师最熟悉”的其他正离子流示例吗?我没有说或暗示离子电流不是真实电流……当然是,但是大多数工程师在遇到的大多数情况下都不需要明确考虑它。
Elliot Alderson

我想我还不太了解您的立场,这是什么(除了我抗议太多之外)?由于正电荷流(当然,如果我们要折减半导体中的孔)而流向电气工程师的电流的下一个最熟悉的示例可能是霓虹灯信号和相关现象,尽管这只是一个猜测。
登基'18

...我也觉得我应该补充一点,因为您在强调工程学,所以电流的定义是物理领域,而不是电气工程领域。我们(EE)以此为基础。执业工程师应了解,正电流是一种抽象,它可能来自一个方向的正电荷或另一个方向的负电荷,而与自己无关,除非它们在实际涉及的领域中工作(例如,移动性发挥作用的设备)。
denki '18
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