L'elettricità passa da negativa a positiva o viceversa?

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È risaputo che gli elettroni fluiscono da negativi a positivi, ma ho notato che spesso la direzione della corrente viene ignorata. Ad esempio, la resistenza viene spesso posizionata DOPO il LED o il diodo viene posizionato nella direzione opposta. Perché la direzione del flusso viene spesso ignorata nell'elettronica?

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Mettere la resistenza prima o dopo il LED non ha nulla a che fare con la direzione in cui scorrono gli elettroni o la corrente.

— Olin Lathrop,

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E la direzione della corrente non viene MAI ignorata, semplicemente viene comunemente presa come l'opposto del flusso di elettroni.

— clabacchio

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Spina senza vergogna! (Per coincidenza, ho anche rivolto la tua domanda sui resistori )

— BlueRaja - Danny Pflughoeft,

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In quale direzione scorre l'aspirapolvere in un tubo dell'aspirapolvere?

— supercat

"Elettricità" come una frase è molto simile a "meccanica"; è un'area della fisica. La fisica non scorre da nessuna parte. Ma potremmo dire che scorre una corrente elettrica .

— ntoskrnl,

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Gli elettroni hanno una carica negativa. La corrente è Coulomb al secondo. I coulomb sono positivi, quindi un coulomb che si muove in una direzione è in realtà causato da elettroni che si muovono nell'altra direzione in meta.

Quando discutiamo della corrente, stiamo discutendo il flusso di particelle di carica positiva. Se il flusso di corrente è in realtà costituito da particelle negative che scorrono nella direzione opposta, non fa alcuna differenza, cioè due negativi che si annullano. È solo un caso di convenzione matematica e dei segni.

L'unica volta che presti attenzione ai vettori effettivi è in qualcosa come un semiconduttore in cui devi sapere cosa sta succedendo mentre viaggi dai vettori di elettroni nei "buchi" della banda di conduzione nella banda del vettore. I fori sono portatori di carica positiva, ma questo perché stiamo contando l'assenza di un elettrone, la corrente effettiva è ancora composta da molti elettroni che si spostano lentamente.

La corrente è sempre elettroni?

In realtà se modellerai mai sistemi elettrici nel corpo, scoprirai che puoi modellare accuratamente un neurone usando una rete di transistor e simili. Gran parte della corrente riguarda ioni come il potassio. Ciò significa che hai davvero movimento di articoli a carica positiva. È ancora disegnato come uno schema perché non importa quale sia il portatore di carica fintanto che lo schema modella bene le proprietà elettriche.

L'elettrone muove l'energia?

Spesso le persone pensano che il tuo potere che stai inviando sia l'elettrone. In realtà stai inviando segnali elettromagnetici. Puoi rallentare la velocità del tuo segnale (cioè la potenza) propagandoti lungo una lunga coppia di fili (uno il segnale e uno il segnale di ritorno) cambiando il dielettrico tra di loro. Ciò significa che due fili di rame non schermati che stanno semplicemente seduti nello spazio avranno effettivamente il loro viaggio del segnale vicino alla velocità della luce. Il cavo coassiale probabilmente viaggerà molto vicino ai due terzi della velocità della luce. Gli elettroni alla deriva sono una funzione del campo elettrico presente. Se dovessi misurare la velocità con cui gli elettroni si stanno spostando, lo troverai nell'ordine di pochi metri al secondo.

— Kortuk
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Come mi è stato insegnato, gli elettroni viaggiano alla velocità della luce; ma, per formare la corrente, il movimento effettivo è la derivazione di questi elettroni, che è però più veloce perché il segnale non viene inviato dall'elettrone che viaggia attraverso il filo ma da un segnale elettromagnetico che causa la deriva di tutti gli elettroni. Più o meno.

— clabacchio

@clabacchio È più o meno corretto. La velocità del segnale elettromagnetico che scende lungo il filo è dell'ordine del 40-90% della velocità della luce. Ma la velocità che si muovono gli elettroni effettivi, chiamata velocità di deriva, è di diversi millimetri al secondo.

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@clabacchio, gli elettroni non si muovono alla velocità della luce, ma come dice David, praticamente coincidono. Hanno una velocità di deriva netta, ma sono una particella in un ingorgo stradale.

— Kortuk,

@Kortuk Ammetto la mia ignoranza su questo, ma non so come si misura quella velocità, poiché per il principio di Heisemberg non puoi osservare un elettrone senza interferire con esso.

— clabacchio

@clabacchio, Heisenberg afferma che non puoi conoscere sia la posizione che la velocità con più di un certo livello di precisione. Non afferma che non è possibile misurare entrambi, solo che ci sarà una certa imprecisione. Gli elettroni iniziano ad accelerare e quindi normalmente interagiscono con altri atomi nel metallo. Nella fisica del dispositivo si calcola spesso il percorso libero medio . Questo porta a determinare la velocità di deriva . Spero che questo aiuti alcuni.

— Kortuk,

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Come hai notato, le persone spesso non lo sanno e non se ne curano. Fortunatamente, per il 99% delle persone là fuori non importa. La convenzione è che scorre da + a -, ed è utile per tutti gli ingegneri attenersi a quella convenzione semplicemente per rendere più facile la conversazione con altri ingegneri.

Le uniche persone che contano davvero sono le persone che progettano i chip (non le persone che progettano CON i chip) e alcuni fisici. Alcune persone credono che sia davvero importante, ma di solito sono gli ubriachi pedanti alle feste della fratellanza in cui nessuno vuole essere presente.

Per la cronaca, la resistenza di limitazione corrente spesso trovata accanto a un LED può andare su entrambi i lati del LED senza effetti negativi.

+1 per la resistenza di limitazione corrente, l'ho sempre posto sopra il mio LED, indipendentemente da dove l'ho messo, dimentico che alcuni ritengono che sia un requisito. Vorrei sottolineare che penso che il punto principale qui sia che un miliardo di elettroni avrebbe un valore negativo in coulomb, ciò significa che quando la corrente scorre, stai definendo in che modo si sta muovendo. se sai che il tuo operatore viene addebitato negativamente, stai dicendo che sta andando da - a +.

— Kortuk,

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L'unico motivo per cui la direzione attuale viene ignorata in scenari del genere è perché non ha molta importanza in quegli scenari.

Non c'è corrente finché il circuito non è completo e il circuito non è completo finché non si collegano sia il LED che la resistenza. Una volta che questi sono collegati in serie, non importa quale segue quale nel circuito poiché lo scopo del resistore è limitare la corrente nel circuito e quest'ultimo dipende dalla somma delle resistenze del LED e del resistore (e altri parametri che non vengono modificati quando si sostituiscono il resistore e il LED, quindi li ignoro solo in questa risposta) e tale somma non dipende dal fatto che il resistore sia dopo il LED o prima di esso .

Quindi sì, forse ideologicamente sarebbe meglio collegarli in un ordine specifico in modo che la corrente "non raggiunga direttamente il LED, ma solo attraverso il resistore", ma praticamente non fa differenza. E credetemi, nei casi in cui fa la differenza (come la super alta tensione che fa crollare l'isolamento se la resistenza accade un po 'più bassa del necessario) nessuno ignora le cose che sembrano minori. E no, non ho idea se la direzione attuale conta molto in scenari ad alta tensione.

— sharptooth
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Posso abbandonare un po 'di teoria pedante dai miei studi universitari? :)

Come hanno sottolineato gli altri ragazzi, la corrente che scorre da un "più" a un "meno" è solo un modo convenzionale per rappresentare i fenomeni. Ciò è dovuto al fatto che gli elettroni hanno per definizione una carica negativa, e probabilmente questo fatto stesso è una convenzione che preferisce dare un segno positivo ai protoni che sono nel nucleo dell'atomo. Quindi, trattare con valori negativi (che derivano dalla carica negativa blah blah blah) è fastidioso, quindi la decisione di considerare la corrente come opposta al movimento degli elettroni.

Una storia su potenziali e campi

Un altro punto di vista è che, sempre a causa del portatore di carica negativa, il potenziale elettrico (che definisce le tensioni) è negativo dove ci sono più elettroni, quindi è positivo dove gli elettroni sono meno e ci si aspetterebbe che la corrente fluisca dal maggiore potenziale verso il basso, come gli oggetti quando cadono.

Ciò non ha alcuna influenza sull'ordine dei componenti nello stesso ramo di un circuito, poiché la corrente (per il principio dei campi conservativi e bla bla bla) è la stessa in tutto il ramo. Per un'analisi più approfondita vedi questo . Consideralo come un tubo con acqua in pressione: non importa (teoricamente) se una turbina è prima o dopo un collo di bottiglia, poiché quest'ultima avrà comunque un'influenza sulla quantità di acqua che scorre nel tubo.

Diodo

Il diodo è ancora semplice da capire cosa fa (fondamentalmente la corrente scorre in una direzione e non nell'altra; cose opposte per gli elettroni) e più complicato capire perché lo fa in questo modo.

fori

E per quanto riguarda i "buchi", sono usati perché nella fisica dei semiconduttori, e di più quando si lavora con semiconduttori drogati, ci sono materiali (o meglio, materiali drogati) che hanno meno elettroni nella banda di valenza e prendono elettroni da luoghi vicini in la banda di conduzione, creando la corrente. Ma questo è molto più semplice se si parla di buchi che viaggiano nella banda di conduzione

— clabacchio
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