Частый вопрос, который задают на школьном экзамене по физике: "А назовите-ка нам, голубчик, какое направление имеет электрический ток в цепи?"
Тут следует вспомнить, что электрический ток как таковой - это упорядоченное движение заряженных частиц. Это движение часто ассоциируют с водой в трубе. Само собой, что у такого движения есть направление.
В рамках действующей модели мы должны сказать, что исторически принято считать направлением тока в цепи движение положительных зарядов. Значит, электрический ток перемещается от плюса к минусу. Фраза "истерически принято" отмечено не зря. Чуть позже, когда начали изучать электрический ток в металлах, формулировку дополнили.
Если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц.
Обратите внимание, что и тут это положение является скорее общепринятым, нежели реальным.
В итоге так и запоминаем - ток в электрической цепи движется противоположно электронам, а электроны перемещаются от минуса к плюсу.
Часто спрашивают о том, почему частицы движутся именно так? Почему их направление движения такое, а не другое? Причина такого их поведения довольно простая. Противоположности притягиваются и положительная клемма источника питания (удобно тут разбираться на постоянном токе) тянет к себе отрицательные заряды и они, преодолевая всю цепь, переходят от минуса к плюсу.
Такая модель удобная, она подтверждена на практике и позволяет заставить работать любое современное устройство.
Нет ничего важнее мелочей...
Однажды Нильс Бор не применительно к электрическому току сказал:
Мне всё равно, как это работает - главное, что это работает
По этой логике такая физическая модель прекрасно подходит для практики, но в плане теоретических изысканий хотелось бы большего.
Возьмем хотя бы представление о том, что электрический ток - это движение электронов. Допустим, можно принять это как главный постулат. Вот только электроны представляются всем как мячики, которые катаются по полой трубе. Опять-таки, это подходящая модель, чтобы зажечь лампочку, а не понять смысл электрического тока.
Современное представление об электроне сводится к тому, что это некоторая энергетическая субстанция, являющаяся прямым следствием колебания квантового поля.
И тут интересно порассуждать насчёт направления движения тока в проводнике, зная об этом. Хочу отметить, что дальше будут приведены скорее мои догадки и предположения, нежели сугубо экспериментальные данные.
Факт того, что "электричество" перемещается по проводам оспорить сложно. В противном случае лампочка горела бы всегда или не зажигалась бы в момент включения в цепь. Сам электрический ток сегодня правильнее называть уже энергией, опираясь на тот факт, что и электрон является колебанием поля. Значит, по проводам перемещается энергия.
Направление перемещения энергии будет совпадать с направлением тока в проводнике. Движение же энергии подчиняется направлению энтропии. Тут следует вспомнить рассуждения о демоне Максвелла и направлении физических процессов. Противоречие получается только в том, что в одном случае мы использовали модель с мячиками в качестве электронов, а в другом случае рассматриваем сам электрон как энергию.
При таком взгляде на проблему направления тока в цепи ключевым становится построение этой цепи, которое обеспечивает возможность энергии перемещаться стандартным образом, нежели какие-то специфические знания о природе конкретных частиц и их перемещениях. Ведь эти частицы только являются формой энергии. Это обстоятельство лишь подчеркивает, что рассуждая о направлении тока мы говорим только об "истерической модели", которая хорошо ложится на практику.
П.с. Я ни в коем случае не убеждаю, что эту модель не нужно знать и она ошибочная. Она прекрасно работает на уровне "физической электрики". Но мы-то тут посягаем на глубокие теории :)
⚠ Обязательно подписывайтесь на мой канал в ДЗЕН, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за новым контентом! Материалы выходят регулярно!
👉 Тут я размещаю ссылки на новые материалы, чтобы они не потерялись в ДЗЕНе
🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!