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¿Dónde fluye la electricidad?
Una corriente eléctrica surge en un circuito eléctrico que incluye una fuente de corriente y un consumidor de electricidad. Pero, ¿en qué dirección se produce esta corriente? Tradicionalmente se cree que en el circuito externo la corriente tiene una dirección desde el más de la fuente a menos, mientras que dentro de la fuente de energía es de menos a más.
De hecho, la corriente eléctrica es el movimiento ordenado de partículas cargadas eléctricamente. Si el conductor está hecho de metal, estas partículas son electrones, partículas cargadas negativamente. Sin embargo, en el circuito externo, los electrones se mueven precisamente desde el menos (polo negativo) al más (polo positivo), y no del más al menos.
Si se incluye en un circuito externo diodo semiconductor, quedará claro que la corriente solo es posible cuando el diodo está conectado por el cátodo en la dirección del signo menos. De esto se deduce que la dirección opuesta al movimiento real de los electrones se toma como la dirección de la corriente eléctrica en el circuito.
Si rastreamos la historia de la formación de la ingeniería eléctrica como una ciencia independiente, podemos entender de dónde vino un enfoque tan paradójico.
El investigador estadounidense Benjamin Franklin presentó en su tiempo una teoría unitaria (unificada) de la electricidad. Según esta teoría, la materia eléctrica es un líquido sin peso que puede salir de algunos cuerpos y acumularse en otros.
Según Franklin, hay un fluido eléctrico en todos los cuerpos, pero los cuerpos se electrifican solo cuando hay un exceso o falta de fluido eléctrico (fluido eléctrico) en ellos. La falta de fluido eléctrico (según Franklin) significó electrificación negativa y el exceso positivo.
Este fue el comienzo de los conceptos de carga positiva y carga negativa. En el momento de la conexión de cuerpos cargados positivamente con cuerpos cargados negativamente, el fluido eléctrico fluye desde un cuerpo con una gran cantidad de fluido eléctrico a cuerpos con una cantidad reducida. Esto es similar a un sistema de vasos comunicantes. Un concepto estable de corriente eléctrica, el movimiento de cargas eléctricas, ha entrado en la ciencia.
Esta hipótesis de Franklin precedió a la teoría electrónica de la conducción, pero resultó estar lejos de ser perfecta. El físico francés Charles Dufe descubrió que en realidad hay dos tipos de electricidad, que obedecen individualmente a la teoría de Franklin, pero se neutralizan mutuamente al contacto. Apareció una nueva teoría dualista (dual) de la electricidad, presentada por el científico natural Robert Simmer, basada en los experimentos de Charles Dufe.
Al frotar, para electrificar, los cuerpos electrificados, no solo el cuerpo frotado, sino también el frotado se carga. La teoría dualista afirmaba que en el estado ordinario los cuerpos contenían dos tipos de fluido eléctrico y en diferentes cantidades que se neutralizaban entre sí. La electrificación se explicó por un cambio en la relación de electricidad negativa y positiva en cuerpos electrificados.
Tanto la hipótesis de Franklin como la de Simmer explicaron con éxito los fenómenos electrostáticos e incluso compitieron entre sí.
Inventado en 1799 por un poste de voltaje y descubrimiento fenómenos de electrólisis Llegó a la conclusión de que durante la electrólisis de soluciones y líquidos en ellos hay dos cargas opuestas en la dirección del movimiento de las cargas: negativa y positiva. Este fue el triunfo de la teoría dualista, porque cuando el agua se descompuso, ahora era posible observar cómo se liberaban burbujas de oxígeno en el electrodo positivo, mientras que se liberaba hidrógeno en el electrodo negativo.
Pero no todo fue fácil aquí. La cantidad de gases emitidos resultó diferente. El hidrógeno fue liberado el doble que el oxígeno.Esto desconcertó a los físicos. Entonces los químicos no tenían idea de que en la molécula de agua hay dos átomos de hidrógeno y solo un átomo de oxígeno.
Estas teorías no fueron entendidas por todos.
Pero en 1820, Andre-Marie Ampère, en un documento presentado a miembros de la Academia de Ciencias de París, primero decide elegir una de las direcciones de las corrientes como la principal, pero luego da una regla según la cual es posible determinar con precisión el efecto de los imanes en las corrientes eléctricas.
Para no hablar todo el tiempo sobre dos corrientes opuestas de ambas corrientes eléctricas, para evitar repeticiones innecesarias, Ampere decidió tomar estrictamente la dirección del movimiento de la electricidad positiva como la dirección de la corriente eléctrica. Entonces, por primera vez por Ampere, la regla generalmente aceptada de la dirección de la corriente eléctrica se introdujo hasta ahora.
Más tarde, el propio Maxwell se adhirió a esta posición, al haber inventado la regla del "gimlet", que determina la dirección del campo magnético de la bobina. Pero la cuestión de la verdadera dirección de la corriente eléctrica permaneció abierta. Faraday escribió que este estado de cosas es solo condicional, es conveniente para los científicos y les ayuda a determinar claramente la dirección de las corrientes. Pero esta es solo una herramienta conveniente.
Después de que Faraday descubriera la inducción electromagnética, se hizo necesario determinar la dirección de la corriente inducida. El físico ruso Lenz dio una regla: si un conductor de metal se mueve cerca de una corriente o un imán, entonces surge una corriente galvánica. Y la dirección de la corriente emergente es tal que el cable fijo vendría de su acción al movimiento opuesto al desplazamiento inicial. Regla simple, fácil de entender.
Incluso después del descubrimiento de un electrón, esta convención ha existido durante más de un siglo y medio. Con la invención de un dispositivo como una lámpara electrónica, con la introducción generalizada de semiconductores, comenzaron a surgir dificultades. Pero la ingeniería eléctrica, como antes, opera con viejas definiciones. A veces esto causa verdadera confusión. Pero hacer ajustes causará más inconvenientes.
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