Плюс – минус, юг-север

Чтобы найти ответ на выше сформулированный вопрос, проанализируем работу плазмоэлектролитической ячейки (Патент № 2157862, рис. 107).

Рис. 107. Схема плазмоэлектролитической ячейки: 1-катод и входной патрубок для

раствора; 2-анод в виде цилиндра; 3 - выпускной патрубок парогазовой смеси;

Р-Р – зона плазмы

Сущность процесса работы плазмоэлектролитической ячейки (рис. 107) заключается в следующем. Так как площадь поверхности катода 1 в десятки раз меньше площади поверхности анода, то большая плотность тока на поверхности катода 1 формирует поток положительных ионов раствора, направленных к нему. В этом потоке есть и положительно заряженные протоны атомов водорода, отделившиеся от молекул воды. Они взаимодействуют с электронами, пришедшими из сети и испущенными катодом, образуют атомы водорода, совокупность которых формирует в растворе, в зоне Р катода 1, плазму атомарного водорода с температурой от 2700 С до 10000 С (рис. 107).

Отрицательно заряженные ионы собираются у анода. Они передают лишние электроны аноду и те движутся по проводу от плюса (+) к минусу (-). Поскольку соседство свободных электронов и свободных протонов заканчивается формированием атомов водорода, которые существуют лишь в плазменном состоянии (рис. 107, зона Р..Р), то исключается одновременное существование свободных протонов и свободных электронов в проводе, по которому течёт ток. По проводу движутся только электроны.

Таким образом, анализ электролитического процесса, протекающего в электролитической ячейке (рис. 107), показывает, что в электролитическом растворе электроны движутся от минуса к плюсу, а в проводе - от плюса к минусу.

Если источником питания является аккумулятор или батарея, то знаки плюс (+) и минус (-) принадлежат их клеммам. Тут всё понятно. А если источником постоянного напряжения является выпрямитель, подключённый к сети переменного тока или электрогенератора, то появление плюса и минуса на клеммах выпрямителя формирует серию вопросов.

Генератор электростанции генерирует переменное напряжение, носителями которого, как мы уже показали, являются только электроны. Откуда же тогда на клеммах выпрямителя появляются знаки плюс и минус? Это вопрос электрикам и электронщикам. Почему они мирятся с описанным противоречием? Но мы не имеем права игнорировать его, так как отсутствие ответа на этот важный вопрос формирует искажённые представления о сути процессов, протекающих в электротехнических и электронных устройствах.

Итак, наличие модели электрона (рис. 106) позволяет нам приступить к поиску ответа на поставленный вопрос. Вполне естественно, что его надо базировать на экспериментальных данных. Начнём с самого простого эксперимента – изучения процесса и причин отклонения стрелки компаса, положенного на провод или под провод, по которому течёт ток.

На рис. 108 показана электрическая схема, направления проводов которой сориентированы на север (N). При отсутствии тока в проводе направление стрелок компасов А, В, С и D совпадают с направлением правого и левого проводов на север N. При включении тока вокруг провода возникает магнитное поле и стрелки компасов отклоняются.

Рис. 108. Схема эксперимента по формированию магнитных полей электронами ,

движущимися по проводам

Когда электроны движутся по проводу в направлении с юга (S) на север (N), то стрелка компаса A, расположенного над проводом, отклоняется вправо, а стрелка компаса B, расположенного под проводом, – влево (табл. 40). Из этих результатов следует, что магнитное поле вокруг провода закручено против хода часовой стрелки, если смотреть с северного (N) конца провода, и имеет магнитный момент .

Таблица 40. Углы отклонения стрелок компасов A и B при различных токах

Ток, I A	, град.	, град
1,0 А	34,0	33,0
2,0 А	48,0	50,0
3,0 А	57,0	58,0

Те же электроны, которые движутся по правому проводу с севера (N) на юг (S), формируют вокруг него противоположно направленное магнитное поле и стрелки аналогичных компасов С и D отклоняются противоположно отклонению стрелок компасов А и В (рис. 108).

На рис. 109 представлена схема магнитного поля вокруг провода с током. Вполне естественно, что это поле формируют электроны, движущиеся по проводу (рис. 108). Из схемы магнитного поля вокруг провода (рис. 109) следует, что оно может быть сформировано лишь в том случае, если северные магнитные полюса электронов (рис. 109) направлены вверх, в сторону (северного) минусового конца провода, а южные - вниз, в сторону плюсового конца провода (рис. 108). Это означает, что плюсовой (+) конец провода эквивалентен южному магнитному полюсу (S), а минусовой (-) – северному (N).

Рис. 109. Схема движения электронов в проводе от плюса (+) к минусу (-) и формирования вокруг него магнитного поля, северный полюс (N) которого соответствует минусу (-), а

южный (s) – плюсу (+)

Итак, результаты эксперимента, представленные на рис. 108 и в табл. 40, показывают, что направление магнитного поля, формирующегося вокруг провода, совпадает с направлением вращения свободных электронов в нём (рис. 108, 109), поэтому направление тока совпадает с направлением движения электронов.

Таким образом, направление силовых линий магнитного поля, образующегося вокруг провода с током, соответствуют такой ориентации свободных электронов в нём, при которой они движутся от плюса к минусу, ориентируясь так, что южные полюса магнитных полей электронов оказываются направленными к плюсовому концу провода, а северные - к минусовому (рис. 109).

Этот простой эксперимент ярко демонстрирует, что, если источником питания является аккумулятор или батарея, то электроны движутся по проводам от плюса (рис. 108, 109) к минусу. Такая картина полностью согласуется со структурой электронов (рис. 106) и однозначно доказывает, что свободные электроны провода с постоянным напряжением повёрнуты южными магнитными полюсами к положительному концу провода, а северными – к отрицательному.В этом случае не требуется присутствие в проводах свободных протонов для формирования положительного потенциала, так как свободные электроны провода формируют на его концах не разноимённые электрические заряды, а разноимённые магнитные полюса.

Из новых представлений о поведении электронов в проводе следует необходимость заменить представления о плюсовом и минусовом концах проводов сети с постоянным напряжением на концы с северным и южным магнитными полюсами. Однако, процесс реализации этой необходимости будет длительный. Но он, как мы увидим дальше, неизбежен, так как углубление представлений о реальных электродинамических процессах невозможно без новых условностей в обозначении концов электрических проводов.