เบนจามินแฟรงคลินผิดหรือเปล่า?

ฉันเริ่มเห็นคนจำนวนมากที่อ้างว่ากระแสของคอนแวนต์นั้น 'ผิด' เพราะแฟรงคลินทำผิดพลาดเมื่อเขาเริ่มตรวจสอบไฟฟ้าและในภายหลังนักวิทยาศาสตร์ก็ไม่ได้แก้ไขข้อผิดพลาด แต่ชอบที่จะรักษา 'การประชุม' ( นี่คือตัวอย่างคลาสสิก: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html )

ฉันคิดเสมอว่าเขาไม่เข้าใจผิด เขาบอกว่ากระแสไฟฟ้าเป็นบวกในทิศทางที่ประจุบวกไหลและในทางกลับกัน แน่นอนว่าเขาไม่มีทางรู้ว่าด้านใดของแท่งไม้สองอันที่อยู่ด้านหลังลูบนั้นได้รับจริงหรือสูญเสียมวล ดังนั้นเขาจึงไม่ผิด คุณสอนอะไร

ป.ล. ฉันไม่สามารถช่วย แต่รู้สึกว่าเราโชคดีที่เขาได้รับมัน 'ย้อนกลับ' เพราะเห็นได้ชัดว่าหลายคนสับสนเกี่ยวกับไฟฟ้า (รวมถึงผู้เขียนหนังสือเล่มนั้น!) และเชื่อว่าไฟฟ้าต้องเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน (ชื่อที่โชคร้าย .. ทำไมพวกเขาถึงไม่ได้ชื่อว่าเนกตรอน ... )

กระแสไฟฟ้า, AKA, "กระแสธรรมดา" เป็นกระแสนามธรรม, การไหลของประจุไฟฟ้า จากคำตอบก่อนหน้าฉันให้ที่นี่ :

ไฟฟ้าปัจจุบันเป็นนามธรรมปัจจุบันการไหลของไฟฟ้าค่าใช้จ่ายไม่ได้เป็นทางกายภาพในปัจจุบันเช่นการพูด, อิเล็กตรอนในปัจจุบันการไหลของอิเล็กตรอน

แต่ค่าใช้จ่ายไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของสิ่งที่ไม่ได้เป็นสิ่งที่เช่นค่าไฟฟ้าอยู่เสมอ "ดำเนินการ" โดยสิ่งที่

ดังนั้นในขณะที่กระแสอิเล็กตรอนจำเป็นต้องเป็นกระแสไฟฟ้า (เนื่องจากประจุไฟฟ้าลบที่ถูกแบกโดยอิเล็กตรอน) แต่กระแสไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องเป็นกระแสอิเล็กตรอน

ตัวอย่างเช่นในสารละลายเกลือเรามีไอออนประจุไฟฟ้าสองชนิด ได้แก่ โซเดียมไอออนไอออนที่มีประจุบวกและไอออนที่มีประจุลบ ลองจินตนาการว่าโซเดียมไอออนเคลื่อนไปทางขวาและคลอรีนไอออนเคลื่อนที่ไปทางซ้าย

เห็นได้ชัดว่าเรามีสองไอออนไอออนในทิศทางตรงกันข้าม แต่มีเพียงกระแสไฟฟ้าเดียวและต้องมีทิศทาง ทิศทางของกระแสไฟฟ้าคือโดยการประชุมทิศทางของการไหลของประจุบวก

ดังนั้นในกรณีนี้ทั้งสองกระแสไอออนทำให้กระแสไฟฟ้าไปทางขวา เทอมแรกเกิดจากประจุบวกไปทางขวา ระยะที่สองคือเนื่องจากการประจุลบไปทางซ้ายที่สัญญาณเชิงลบตัวเลข "พลิก" ผลงานไปยัง ไฟฟ้าในปัจจุบัน

คิดเกี่ยวกับมันด้วยวิธีนี้ถ้าฉันบอกคุณว่าฉันกำลังเดินทาง -60mph ตะวันตกที่คุณต้องการรู้ว่าฉันเป็นจริงจะ 60mph ตะวันออก ในทำนองเดียวกันประจุไฟฟ้าลบทางซ้ายคือกระแสไฟฟ้าทางขวา

ฉันไม่คิดว่าแฟรงคลินเป็น "ถูกต้อง" หรือ "ผิด" เนื่องจากเป็นเพียงตัวเลือกชื่อ

เท่าที่มีความเกี่ยวข้องกับอนุภาค (พูดอย่างคร่าว ๆ ) เรารู้ว่าประเภทหนึ่งของอนุภาคดึงดูดอีกประเภทหนึ่งของอนุภาคและขับไล่มันเป็นของตัวเอง เรารู้ด้วยว่าประเภทหนึ่งไม่ดึงดูดหรือขับไล่ตัวเองหรือคนอื่น
เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างพวกเขาและคุณสมบัติของพวกเขาเราเรียกพวกเขาบางอย่างและบอกว่าพวกเขามีค่าใช้จ่ายบางอย่าง - "บวก", "เชิงลบ" หรือ "เป็นกลาง"

อิเล็กตรอนเป็นเลตัน (ชนิดของอนุภาคพื้นฐาน) ที่มีประจุ -1e อีนี่เป็นหน่วยงานหนึ่งของค่าใช้จ่ายในระดับประถมศึกษา โปรตอนมีค่าของ 1e + ซึ่งเป็นประกอบด้วยสามควาร์ก (สอง "ขึ้น" และ "ลง") มีค่าใช้จ่ายของ +2/3, +2/3 ที่ -1/3 เพิ่มขึ้นถึงทั้งหมด +1

จากนั้นทุกอย่างจะไปจากที่นี่ ตามที่ลิงก์ที่คุณให้ไว้ในคำถามของคุณบอกว่าเรามักจะเชื่อมโยงค่าบวกกับ "ส่วนเกิน" ดังนั้นจึงเหมาะสมกว่าสำหรับสิ่งที่มีบางสิ่งมากกว่าที่จะเป็นด้านบวก อย่างไรก็ตามสิ่งที่แฟรงคลินเรียกว่า "บวก" คือด้านที่มีอิเล็กตรอนน้อยลง แทนที่จะสลับคำจำกัดความพวกเขาเพียง แต่มอบหมายให้อิเล็กตรอนเป็นประจุลบแทน

มันเหมือนกับท่อที่มีน้ำไหลลงมา - เราบอกว่ากระแสอยู่ในทิศทางที่น้ำไหล มันอาจจะทำให้สับสนว่ากระแสกำลังไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่นี่เป็นอย่างไรในระบบอิเล็กทรอนิกส์ (เช่นเราเรียกว่า "น้ำ" เชิงลบ) ถ้าเราจินตนาการว่าฟองอากาศที่ไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามนี่คือสิ่งที่ เราเรียกคำว่า "รู" (เช่นขาดอิเลคตรอน) และให้ภาพทางจิตของกระแสประจุบวก
แน่นอนในสารอื่นที่ไม่ใช่ลวดโลหะกระแสไฟฟ้าอาจประกอบด้วยอนุภาคหรือประจุบวก "ของจริง" รวมถึงประจุลบดังนั้นเราจึงไม่สามารถคาดเดาได้เสมอว่ากระแสไฟฟ้าไหลเป็นอัลเฟรดที่กล่าวถึง

มีหลายคนที่ชี้ให้เห็นทางเลือกนั้นโดยพลการและมีสถานการณ์ที่ประจุบวกเคลื่อนที่ แต่เพื่อให้ได้มาตามเจตนาที่แท้จริงของคำถามแทนที่จะพูดว่า "ถูกต้อง" หรือ "ผิด" ลองตอบคำถามเป็น "ตอนนี้เราสามารถเข้าถึงความรู้ที่ Ben Franklin และเพื่อนของเขาไม่ได้ทำถ้าเราอยู่ใน ตำแหน่งของการสร้างแบบแผนการตั้งชื่อเราจะเลือกแบบเดียวกันหรือไม่หรือจะลงมาที่เหรียญ? คำตอบนั้นไม่แน่นอน! ทุกคนเห็นด้วยกับคำตอบที่ดีที่สุดคือตั้งชื่ออิเล็กตรอนเป็นบวกและโปรตอนเป็นลบ (และเราจะเรียกด้านของแบตเตอรี่ที่อิเล็กตรอนไหลออกจากขั้วบวก) ทุกคนจะเห็นด้วยกับสิ่งนี้คือการประชุมที่ต้องการเพราะรูปแบบที่แพร่หลายที่สุดในปัจจุบันคือการไหลของอิเล็กตรอนและตัวอย่างอื่น ๆ

แฟรงคลินไม่ผิดมันเป็นเพียงแค่การประชุม พาหะของประจุสามารถเป็นค่าบวก (เช่นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p หรือประจุบวกในอิเล็กโทรไลต์) หรือประจุลบ (เช่นในตัวนำทองแดง) การกำหนดการไหลของกระแสในทิศทางเดียวกับการไหลของประจุบวกจะทำให้สมการของแม่เหล็กไฟฟ้าลดลงและไม่จำเป็นต้องกำหนดประเภทของพาหะที่มีอยู่ (บวกหรือลบ) เพียงแค่ถือว่าผู้ให้บริการเป็นบวกและใช้สมการแม่เหล็กไฟฟ้าหรือทฤษฎีไฟฟ้า (เช่น KVL หรือ KCL เป็นต้น) โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับผู้ให้บริการที่เกิดขึ้นจริงและได้รับผลลัพธ์ที่ถูกต้องเป็นอิสระจากผู้ให้บริการค่าใช้จ่าย เพียงจำไว้ว่าการไหลที่แท้จริงจะขึ้นอยู่กับประเภทของผู้ให้บริการหลังจากการคำนวณทั้งหมด

เราสามารถนิยามการไหลแบบเดิมได้เหมือนกับการไหลของอิเล็กตรอน แต่มันจะทำให้สมการทางแม่เหล็กไฟฟ้าซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตามการไหลนี้ยังคงไม่ถูกต้องสำหรับวัสดุประเภท p หรือในตัวพาส่งไอออนบวกดังนั้นอาร์กิวเมนต์เดียวกันจึงเกิดขึ้น (แต่เรามีสูตรแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนมากขึ้น) กระแสที่เรามีอยู่ทุกวันนี้ไม่ได้ถูกเลือกเนื่องจากทฤษฎีของแฟรงคลิน แต่เป็นสัญกรณ์ที่สะดวกที่สุด

หมายเหตุด้านข้าง: เราสามารถเลือกได้ (ในระหว่างการค้นพบอิเล็กตรอนและโปรตอน) ว่าประจุของอิเล็กตรอนเป็นบวกและประจุลบของโปรตอน อะไรที่ทำให้เราหยุดดูแบบนี้ มันเป็นเพียงแค่การประชุม

แฟรงคลินผิด แต่ไม่ใช่เพราะเหตุผลที่คนทั่วไปคิด เขาเป็นผู้เสนอของทฤษฎีของเหลวไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวซึ่งให้เหตุผลว่าผลกระทบทางไฟฟ้าทั้งหมดเกิดจากการมีของเหลวไฟฟ้าชนิดเดียวหรือมากเกินไป เขาตัดสินใจว่าในการทดลองทางไฟฟ้าสถิตย์ที่พบได้ทั่วไปในวันนั้นสิ่งที่อยู่ในความเป็นจริงของร่างกายที่มีประจุลบคือร่างกายที่ไม่มีของเหลวไฟฟ้า หากเขาตัดสินใจว่าร่างกายที่มีประจุลบนั้นเป็นบวก (ส่วนเกินของของเหลว) จากนั้นกระแสธรรมดาจะจับคู่กับทิศทางสุทธิของการไหลของอิเล็กตรอน (โปรดจำไว้ว่าในความเป็นจริงแล้วจะมีการเคลื่อนที่แบบสุ่มด้วย เขาจะยังคงผิดเพราะเรามีประจุสองชนิดไม่ใช่หนึ่งและกระแสประจุบวกเป็นปัจจุบัน

ใครก็ตามที่บอกว่าแฟรงคลินผิดเพราะเหตุผลปกติคือการให้สถานะที่สูงกว่าให้อิเล็กตรอนอิสระ (เช่นไอออนบวก) เพียงเพราะพวกเขาคุ้นเคยกับพวกเขามากขึ้น