Czy energia elektryczna zmienia się z ujemnej na dodatnią lub odwrotnie?

10

Powszechnie wiadomo, że elektrony przepływają od ujemnych do dodatnich, ale zauważyłem, że często kierunek prądu jest ignorowany. Na przykład, rezystor jest często umieszczany PO LED lub dioda jest umieszczona w odwrotny sposób. Dlaczego kierunek przepływu jest często pomijany w elektronice?

current

14

Umieszczenie rezystora przed lub za diodą LED nie ma nic wspólnego z tym, w którym kierunku płyną elektrony lub prąd.

— Olin Lathrop

3

A kierunek prądu NIGDY nie jest ignorowany, po prostu jest on powszechnie uważany za przeciwny jak strumień elektronów.

— clabacchio

2

Bezwstydna wtyczka! (Zbiegiem okoliczności, zadałem również pytanie dotyczące rezystorów )

— BlueRaja - Danny Pflughoeft

3

W jakim kierunku przepływa próżnia w wężu do odkurzacza?

— supercat

„Elektryczność” jako wyrażenie przypomina „mechanikę”; to dziedzina fizyki. Fizyka nigdzie nie płynie. Ale możemy powiedzieć, że płynie prąd elektryczny .

— ntoskrnl

13

Elektrony mają ładunek ujemny. Prąd to Kulomb na sekundę. Kulomb są dodatnie, więc kulomb poruszający się w jednym kierunku jest faktycznie powodowany przez elektrony poruszające się w drugim kierunku w meta.

Kiedy omawiamy prąd, omawiamy przepływ cząstek ładunku dodatniego. Jeśli przepływ prądu faktycznie składa się z cząstek ujemnych przepływających w przeciwnym kierunku, nie robi to różnicy, to znaczy dwa ujemne czynniki, które znoszą się. To tylko przypadek konwencji matematycznej i znakowej.

Jedyny raz, kiedy zwracasz uwagę na rzeczywiste nośniki, znajduje się w półprzewodniku, w którym musisz wiedzieć, co się dzieje, podróżując od nośników elektronów w „dziurach” pasma przewodzenia. Dziury są nośnikami ładunku dodatniego, ale to dlatego, że liczymy brak elektronu, rzeczywisty prąd wciąż składa się z wielu wielu elektronów powoli dryfujących.

Czy prąd jest zawsze elektronem?

W rzeczywistości, jeśli kiedykolwiek modelujesz układy elektryczne w ciele, przekonasz się, że możesz dokładnie modelować neuron za pomocą sieci tranzystorowej i tym podobnych. Duża część prądu dotyczy jonów takich jak potas. Oznacza to, że naprawdę masz ruch artykułów o dodatnim ładunku. Jest nadal rysowany jako schemat, ponieważ nie ma znaczenia, jaki jest nośnik ładunku, dopóki twój schemat dobrze modeluje właściwości elektryczne.

Czy elektron porusza moc?

Często ludzie myślą, że twoją siłą, którą wysyłasz, jest elektron. W rzeczywistości wysyłasz sygnały elektromagnetyczne. Możesz spowolnić prędkość swojego sygnału (tj. Moc) rozchodząc się w dół długiej pary przewodów (jeden sygnał i jeden sygnał powrotny), zmieniając dielektryk między nimi. Oznacza to, że dwa nieekranowane druty miedziane, które po prostu siedzą w kosmosie, faktycznie będą miały swój sygnał w pobliżu prędkości światła. Kabel koncentryczny prawdopodobnie będzie podróżował bardzo blisko dwóch trzecich prędkości światła. Dryfujące elektrony są funkcją obecnego pola elektrycznego. Gdybyście zmierzyli szybkość dryfowania elektronów, znaleźlibyście go rzędu kilku metrów na sekundę.

— Kortuk
źródło

Jak mnie nauczono, elektrony poruszają się z prędkością światła; ale aby wytworzyć prąd, efektywny ruch pochodzi od tych elektronów, to znaczy, że jest szybszy, ponieważ sygnał nie jest wysyłany przez elektron przemieszczający się przez drut, ale przez sygnał elektromagnetyczny powodujący, że wszystkie elektrony dryfują razem. Plus lub minus.

— clabacchio

@clabacchio To mniej więcej poprawne. Prędkość sygnału elektromagnetycznego schodzącego w dół drutu jest rzędu 40 do 90% prędkości światła. Ale prędkość, z jaką poruszają się rzeczywiste elektrony, zwana prędkością dryfu, wynosi około kilku milimetrów na sekundę.

1

@clabacchio, elektrony nie poruszają się z prędkością światła, ale jak mówi David, to prawie się zgadza. Mają prędkość dryfu netto, ale są cząsteczką w korku.

— Kortuk

@Kortuk Przyznaję się do mojej niewiedzy na ten temat, ale nie wiem, jak mierzy się tę prędkość, ponieważ zgodnie z zasadą Heisemberga nie można obserwować elektronu bez zakłócania go.

— clabacchio

@clabacchio, dyrektor Heisenberga stwierdza, że nie można znać zarówno pozycji, jak i prędkości z większą niż pewną dokładnością. Nie oznacza to, że nie można zmierzyć obu, tylko, że będzie jakaś niedokładność. Elektrony zaczynają przyspieszać, a następnie normalnie wchodzą w interakcje z innymi atomami w metalu. W fizyce urządzenia często obliczasz średnią wolną ścieżkę . Prowadzi to do określenia prędkości dryfu . Mam nadzieję, że to pomoże niektórym.

— Kortuk

11

Jak zauważyłeś, ludzie często nie wiedzą i nie dbają o to. Na szczęście dla 99% ludzi nie ma to znaczenia. Konwencja polega na tym, że przepływa ona od + do - i jest przydatna dla wszystkich inżynierów, aby trzymać się tej konwencji, aby ułatwić rozmowę z innymi inżynierami.

Jedynymi ludźmi, dla których naprawdę ma znaczenie, są ludzie projektujący układy scalone (nie ludzie projektujący Z układami scalonymi) i niektórzy fizycy. Niektórzy uważają, że to naprawdę ważne, ale zwykle są pedantycznymi pijakami na imprezach bractwa, których nikt nie chce być w pobliżu.

Dla przypomnienia, rezystor ograniczający prąd często znajdujący się obok diody LED może przejść po obu stronach diody LED bez żadnych niepożądanych efektów.

+1 za rezystor ograniczający prąd, zawsze po prostu stawiam go nad moją diodą LED, w związku z tym, gdzie go umieściłem, zapominam, że niektórzy uważają to za wymaganie. Chciałbym zauważyć, myślę, że głównym punktem tutaj jest to, że miliard elektronów miałby ujemną wartość w kulombach, co oznacza, że gdy prąd płynie, określasz, w którą stronę się porusza. jeśli wiesz, że Twój operator jest obciążony ujemnie, oznacza to, że zmierza od - do +.

— Kortuk

4

Jedynym powodem, dla którego obecny kierunek jest pomijany w takich scenariuszach, jest fakt, że tak naprawdę nie ma to znaczenia w tych scenariuszach.

Nie ma prądu, dopóki obwód nie jest kompletny, a obwód nie jest kompletny, dopóki nie podłączysz zarówno diody LED, jak i rezystora. Po połączeniu ich szeregowo nie ma znaczenia, co następuje w obwodzie, ponieważ celem rezystora jest ograniczenie prądu w obwodzie, a ten ostatni zależy od sumy rezystancji diody LED i rezystora (i innych parametrów które nie są zmieniane po wymianie rezystora i diody LED, więc po prostu ignoruję je w tej odpowiedzi) i ta suma nie zależy od tego, czy rezystor jest za diodą LED, czy przed nią .

Tak, może ideologicznie byłoby lepiej podłączyć je w określonej kolejności, aby prąd „nie docierał bezpośrednio do diody LED, ale tylko przez rezystor”, ale praktycznie nie ma znaczenia. I uwierzcie mi, w przypadkach, gdy robi to różnicę (np. Super wysokie napięcie, które powoduje uszkodzenie izolacji, jeśli rezystancja stanie się nieco niższa niż potrzeba) nikt nie lekceważy rzeczy, które wydają się niewielkie. I nie, nie mam pojęcia, czy kierunek prądu ma duże znaczenie w scenariuszach z wysokim napięciem.

— sharptooth
źródło

2

Czy mogę porzucić teorię pedantyczną ze studiów uniwersyteckich? :)

Jak zauważyli inni, prąd płynący od „plus” do „minus” jest tylko konwencjonalnym sposobem przedstawienia zjawiska. Wynika to z faktu, że elektrony z definicji mają ładunek ujemny i prawdopodobnie sam ten fakt jest konwencją, która woli dawać znak dodatni protonom znajdującym się w rdzeniu atomu. Zatem radzenie sobie z ujemnymi wartościami (które wychodzą z ładunku ujemnego bla bla bla bla) jest denerwujące, stąd decyzja o uznaniu prądu za przeciwny do ruchu elektronów.

Opowieść o potencjałach i polach

Innym punktem widzenia jest to, że zawsze z powodu ujemnego nośnika ładunku potencjał elektryczny (który definiuje napięcia) jest ujemny tam, gdzie jest więcej elektronów, więc jest dodatni tam, gdzie elektronów jest mniej, i można oczekiwać, że prąd płynie z wyższy potencjał do niższych, ponieważ obiekty spadają.

Nie ma to wpływu na kolejność komponentów w tej samej gałęzi obwodu, ponieważ prąd (dla zasady pól konserwatywnych i bla bla bla) jest taki sam w całej gałęzi. Aby uzyskać głębszą analizę, zobacz to . Rozważ to jak rurkę z wodą pod ciśnieniem: nie ma znaczenia (teoretycznie), czy turbina znajduje się przed czy za wąskim gardłem, ponieważ w każdym przypadku będzie miało to wpływ na ilość wody przepływającej w rurze.

Dioda

Dioda jest nadal łatwa do zrozumienia, co robi (w zasadzie prąd płynie w jednym kierunku, a nie w drugim; przeciwnie do elektronów) i bardziej skomplikowana, aby zrozumieć, dlaczego tak robi.

Otwory

A jeśli chodzi o „dziury”, są one używane, ponieważ w fizyce półprzewodników i więcej podczas pracy z domieszkowanymi półprzewodnikami istnieją materiały (lub lepiej, domieszkowane materiały), które mają mniej elektronów w paśmie walencyjnym i pobierają elektrony z pobliskich miejsc w pasmo przewodzące, tworząc prąd. Ale jest to o wiele łatwiejsze, jeśli mówimy o dziurach przemieszczających się w paśmie przewodzącym

— clabacchio
źródło