Apakah Benjamin Franklin salah (tentang arus konvensional)?

Saya mulai melihat banyak orang mengklaim bahwa arus biara adalah 'salah' karena Franklin membuat kesalahan ketika ia pertama kali mulai menyelidiki elektrostatika, dan bahwa kemudian para ilmuwan tidak repot-repot memperbaiki kesalahan, tetapi lebih memilih untuk menjaga 'konvensi' ( berikut adalah contoh klasik: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_1/7.html )

Saya selalu berpikir dia tidak salah. Dia mengatakan bahwa arus positif ke arah mengalirnya muatan positif, dan sebaliknya. Dia tentu saja tidak punya cara untuk mengetahui sisi mana dari dua batang di belakang yang digosok benar-benar bertambah atau hilang massa. Jadi dia tidak salah. Apa yang kamu ajarkan?

PS Saya tidak bisa menahan perasaan bahwa kami beruntung ia mendapatkannya 'mundur', karena jelas banyak orang bingung tentang elektrostastik (termasuk penulis buku teks itu!) Dan percaya bahwa listrik harus melibatkan elektron (nama yang disayangkan .. ... mengapa mereka tidak dinamai negatron ...)

Arus listrik, AKA, "arus konvensional", adalah arus abstrak, aliran muatan listrik. Dari jawaban sebelumnya yang saya berikan di sini :

Arus listrik adalah arus abstrak , aliran muatan listrik , bukan arus fisik seperti, katakanlah, arus elektron , aliran elektron .

Tetapi muatan listrik adalah milik benda, bukan benda , artinya, muatan listrik selalu "dibawa" oleh suatu benda .

Jadi, sementara arus elektron adalah arus listrik (karena muatan listrik negatif dibawa oleh elektron), arus listrik belum tentu merupakan arus elektron.

Sebagai contoh, dalam larutan garam, kami memiliki dua spesies ion bermuatan listrik hadir, ion natrium bermuatan positif dan ion clorine bermuatan negatif. Bayangkan bahwa ion natrium bergerak ke kanan dan ion klorin bergerak ke kiri.

Jelas, kami memiliki dua arus ion dalam arah yang berlawanan tetapi hanya ada satu listrik arus dan itu harus memiliki arah. Arah arus listrik adalah, dengan cara konvensional, arah aliran muatan positif.

Jadi, dalam hal ini, kedua arus ion berkontribusi terhadap arus listrik ke kanan. Istilah pertama adalah karena ion positif ke kanan. Istilah kedua adalah karena ion negatif ke kiri di mana tanda negatif secara numerik "membalik" kontribusi terhadap arus listrik .

Pikirkan seperti ini, jika saya katakan bahwa saya bepergian di -60mph barat, Anda akan tahu bahwa saya sebenarnya akan 60mph timur . Demikian pula, arus muatan negatif ke kiri adalah arus listrik ke kanan.

Saya tidak berpikir Franklin "benar" atau "salah", karena itu hanya pilihan nama.

Sejauh menyangkut partikel, (dengan kata kasar) kita tahu satu jenis partikel menarik jenis partikel lain dan mengusir jenisnya sendiri. Kita juga tahu satu jenis tidak menarik atau mengusirnya sendiri atau yang lain.
Untuk membedakan antara mereka dan properti mereka, kami memanggil mereka sesuatu dan mengatakan mereka memiliki jenis muatan tertentu - "Positif", "Negatif" atau "Netral".

Elektron adalah lepton (jenis partikel fundamental) dengan muatan -1e. e di sini adalah satuan muatan dasar . The proton memiliki muatan + 1e, yang terdiri dari tiga quark (dua "up" dan satu "down") memiliki muatan dari +2/3, +2/3, -1/3 menambahkan hingga total +1.

Kemudian semuanya berjalan dari sini. Seperti kata tautan yang Anda berikan dalam pertanyaan Anda, kami biasanya mengaitkan positif dengan "surplus" sehingga lebih masuk akal jika apa pun yang memiliki lebih dari sesuatu menjadi sisi positif. Namun, apa yang disebut Franklin "Positif" adalah sisi dengan elektron yang lebih sedikit. Daripada menukar ronde definisi, mereka hanya menugaskan elektron muatan negatif sebagai gantinya.

Ini agak seperti pipa dengan air yang mengalir ke bawah melalui itu - kita katakan arus ke arah air mengalir. Mungkin membingungkan untuk mengatakan bahwa arus mengalir ke arah yang berlawanan, tetapi ini adalah bagaimana dalam elektronik (yaitu kita sebut "air" negatif) Jika kita membayangkan gelembung udara mengalir ke arah yang berlawanan, inilah yang kami menyebutnya "lubang" (yaitu kurangnya elektron) dan memberikan gambaran mental tentang aliran muatan positif.
Tentu saja, dalam zat selain kawat logam, arus dapat terdiri dari partikel atau ion positif "nyata", serta yang negatif, jadi kita tidak selalu dapat menganggap arus adalah aliran elektron seperti yang disebutkan Alfred.

Beberapa orang menunjukkan bahwa pilihannya sewenang-wenang dan ada beberapa skenario di mana biaya positif bersifat mobile. Tetapi untuk mendapatkan maksud sebenarnya dari pertanyaan, alih-alih mengatakan, "benar" atau "salah" mari kita ungkapan pertanyaan itu sebagai, "Sekarang kita memiliki akses ke pengetahuan yang Ben Franklin dan teman-temannya tidak lakukan, jika kita berada di posisi menciptakan konvensi penamaan, akankah kita membuat pilihan yang sama? Atau akankah itu jatuh ke flip koin? " Jawabannya sama sekali tidak! Semua orang akan setuju bahwa jawaban terbaik adalah dengan menyebut elektron positif dan proton negatif (dan kita akan menyebut sisi baterai yang elektron mengalir keluar dari terminal positif). Semua orang akan setuju ini adalah konvensi yang disukai karena bentuk arus yang paling umum adalah aliran elektron, dan contoh lainnya,

Franklin tidak salah, itu hanya sebuah konvensi. Pembawa muatan dapat positif (seperti dalam bahan semikonduktor tipe p atau ion positif dalam elektrolit) atau negatif (seperti pada konduktor tembaga). Mendefinisikan aliran arus dalam arah yang sama dengan aliran muatan positif menyederhanakan persamaan elektromagnetik dan menghilangkan kebutuhan untuk menetapkan jenis pembawa apa yang ada (positif atau negatif). Ini hanya mengasumsikan bahwa pembawa positif dan menerapkan persamaan elektromagnetik atau teorema listrik (yaitu KVL atau KCL, dll) tanpa khawatir tentang pembawa yang sebenarnya dan mendapatkan hasil yang benar independen dari pembawa muatan. Ingat saja bahwa aliran aktual akan tergantung pada jenis pembawa setelah semua perhitungan.

Kita dapat mendefinisikan aliran konvensional sama dengan aliran elektron tetapi akan sedikit memperumit persamaan elektromagnetik. Namun aliran ini masih belum benar untuk bahan tipe-p atau dalam pembawa ion positif, sehingga argumen yang sama terjadi (tetapi kami memiliki formula elektromagnetik yang lebih rumit). Aliran konvensional arus yang kita miliki saat ini tidak dipilih karena teori Franklin, tetapi ini adalah notasi yang paling nyaman.

Sebagai catatan: Kita dapat memilih (selama penemuan elektron dan proton) bahwa muatan elektron positif dan muatan proton negatif. Apa yang menghentikan kita untuk melihatnya dengan cara ini? Itu hanya sebuah konvensi.

Franklin salah tetapi bukan karena alasan yang biasanya orang pikirkan. Dia adalah pendukung teori fluida listrik tunggal yang beralasan bahwa semua efek listrik disebabkan oleh kelebihan atau tidak adanya cairan elektrik tunggal. Dia memutuskan bahwa dalam eksperimen elektrostatik yang umum untuk hari itu, bahwa apa yang pada kenyataannya tubuh yang bermuatan negatif, adalah tubuh yang kekurangan cairan listrik. Jika dia telah memutuskan bahwa benda bermuatan negatif adalah positif (kelebihan cairan) maka arus konvensional akan cocok dengan arah bersih dari aliran elektron (perlu diingat bahwa pada kenyataannya ada gerakan acak dengan gerakan jaring lambat dalam satu arah), tetapi dia akan MASIH salah karena kita memiliki dua jenis muatan, bukan satu dan aliran muatan positif juga terkini.

Siapa pun yang mengatakan Franklin salah karena alasan normal adalah memberikan status lebih tinggi pada elektron bebas (misalnya ion positif) hanya karena mereka lebih mengenalnya.