Wiem, że tytuł tej notki jest prowokacyjny bo czyż prąd może mieć zwrot.
Mówi się, że prąd to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Czy prąd jest zatem wielkością fizyczną? Dla prądu fizycy nawet nie pokusili się o przypisanie jakiejkolwiek litery na jego oznaczenie. Fizycy oznaczają siłę literą F, prędkość literą v, czas literą t, a dla prądu literki zabrakło. Czyżby zabrakło dlatego, że literka c została zawłaszczona przez szybkość światła?
Skoro prąd nie jest wielkością fizyczną to czym jest?
Jest zjawiskiem fizycznym.
Czym charakteryzuje się to zjawisko? Jakie ma cechy?
Prąd ma natężenie. Natężenie prądu jest wielkością fizycznyą. O, natężenie dostało od fizyków literę. Jest nią wielkie i, czyli I. Natężenie prądu ma również jednostkę - jest nią Amper, w skrócie A. Czy natężenie prądu ma zwrot? No nie ma. Natężenie prądu nie jest wielkością wektorową - nie posiada ani zwrotu ani kierunku. Natężenie prądu jest wielkością skalarną - jest skalarem.
Jednak inuicyjnie myślimy, że gdy mamy drut to prąd w nim płynący płynie w jakąś stronę. Czy jest więc jakaś wielkość fizyczna będąca stronniczą?
Jest.
Jest nią gęstość prądu.
Dla gęstości prądu zagwarantowano literę. Jest nią litera j.
Jaką gestąścią jest gęstość prądu?
Gęstość prądu nie jest gęstością objętościową. (Gęstością objętościową jest np. gęstość masy.)
Gęstość prądu jest gęstością powierzchniową.
Mówi się błędnie, że gęstość prądu to ilość ładunku elektrycznego przepływającego (przechodzącego) w jednostce czasu z jednej na drugą stronę jednostkowej powierzchni. No ale kto widział drut o przekroju jednego metra kwadratowego?
Gęstość prądu to stosunek (iloraz) ilości ładunku elektrycznego przepływającego (przechodzącego) z jednej na drugą stronę bardzo malutkiej powierzchni w bardzo krótkim czasie do tej malutkiej powierzchni i do tego bardzo krótkiego czasu.
Dzięki temu, że powierzchnia jest bardzo malutka to ma cechy wektora (ma kierunek i można jej przypisać konkretny zwrot) a zatem i gęstość prądu jest wektorem.
Od teraz zamiast pisać "zwrot gęstości prądu" będę skrótowo pisał "zwrot prądu" (ładna wolta, prawda?)
I co się okazało? Okazało się, że ludzkość popełniła straszny błąd przy wyborze zwrotu prądu. Ludzkość miała do wyboru jeden z dwóch zwrotów i wybrała akurat niewłaściwie. W naszym świecie prąd płynie najczęściej w przewodnikach metalowych albo w powietrzu (próżni). Nośnikami ładunku takiego prądu są elektrony, które niestety oznaczono jako minusowe. Przez te ustalenia zwrot prądu jest przeciwny do zwrotu prędkości tych nośników.
Teraz wszyscy muszą ciągle główkować, że nośniki płyną w tę a prąd płynie we wtę.
Niestety nie widzę możliwości aby ten stan rzeczy (tę pomyłkę ludzkości) można było naprawić. Sprawy zaszły za daleko.
