Wszyscy doskonale wiemy, że elektryczność to ukierunkowany przepływ naładowanych cząstek w wyniku działania pola elektrycznego. Każdy uczeń ci to powie. Ale pytanie, jaki jest kierunek prądu i dokąd zmierzają te same cząstki, może wielu zmylić.
Sedno sprawy
Jak wiadomo, w przewodniku elektryczność jest przenoszona przez elektrony, w elektrolitach - przez kationy i aniony (lub po prostu jony), w półprzewodnikach elektrony pracują z tzw. "dziurami", w gazach - jony z elektrony. Jego przewodność elektryczna zależy od obecności wolnych cząstek elementarnych w danym materiale. W przypadku braku pola elektrycznego w przewodniku metalowym prąd nie będzie płynął. Ale gdy tylko pojawi się potencjalna różnica w jej dwóch sekcjach, tj. pojawi się napięcie, zatrzyma się chaos w ruchu elektronów i nadejdzie porządek: zaczną odpychać się od minusa i zmierzać w kierunku plusa. Wydawałoby się, że jest to odpowiedź na pytanie „Jaki jest kierunek prądu?”. Ale go tam nie było. Wystarczy zajrzeć do słownika encyklopedycznego lub po prostu do dowolnego podręcznikaw fizyce, gdy tylko pojawi się pewna sprzeczność. Mówi, że umownie wyrażenie „bieżący kierunek” oznacza ukierunkowany ruch ładunków dodatnich, czyli innymi słowy: od plusa do minusa. Jak sobie z tym poradzić? W końcu istnieje sprzeczność widoczna gołym okiem!
Siła nawyku
Kiedy ludzie nauczyli się tworzyć obwód prądu stałego, nie wiedzieli jeszcze o istnieniu elektronu. Co więcej, w tym czasie nie podejrzewali, że zmienia się z minusa na plus. Kiedy Ampere zaproponował w pierwszej połowie XIX wieku kierunek nurtu od plus do minus, wszyscy uznali to za pewnik i nikt nie kwestionował tej decyzji. Minęło 70 lat, zanim ludzie odkryli, że prąd w metalach jest spowodowany ruchami elektronów. A kiedy zdali sobie z tego sprawę (stało się to w 1916 roku), wszyscy byli tak przyzwyczajeni do wyboru dokonanego przez Ampere, że niczego nie zmienili.
Złoty środek
W elektrolitach cząstki naładowane ujemnie poruszają się w kierunku katody, a cząstki dodatnie w kierunku anody. To samo dzieje się w gazach. Jeśli zastanowisz się, w jakim kierunku będzie prąd w tym przypadku, nasuwa się tylko jedna opcja: ruch dwubiegunowych ładunków elektrycznych w obwodzie zamkniętym następuje ku sobie. Jeśli przyjmiemy to stwierdzenie jako podstawę, usunie obecną sprzeczność. Może to być zaskoczeniem, ale ponad 70 lat temu naukowcy otrzymali udokumentowane dowody, że przeciwnie w znakuładunki elektryczne w ośrodku przewodzącym w rzeczywistości zbliżają się do siebie. To stwierdzenie będzie prawdziwe dla każdego przewodnika, niezależnie od jego rodzaju: metal, gaz, elektrolit, półprzewodnik. Tak czy inaczej, pozostaje mieć nadzieję, że z czasem fizycy wyeliminują zamieszanie terminologiczne i zaakceptują jednoznaczną definicję tego, jaki jest kierunek obecnego ruchu. Oczywiście trudno jest zmienić nawyk, ale w końcu trzeba wszystko postawić na swoim miejscu.
