Согласно унитарной теории Бенджамина Франклина, положившей, по сути, начало понятиям отрицательного и положительного зарядов, электрический ток — это невесомая жидкость, способная вытекать из одних объектов и накапливаться в других. С тех пор считается, что во внешней электрической цепи ток движется по направлению от положительного поля источника питания к минусу, тогда как внутри источника — напротив, от отрицательного поля к плюсу.

Действительно, электрический ток образуется за счет упорядоченного движения заряженных частиц. В металлическом проводнике в роли таких заряженных частиц выступают электроны — частицы с отрицательным зарядом. Однако перемещение электронов во внешней цепи происходит именно от минуса к плюсу, но не наоборот.

Так, при подключении ко внешней электроцепи полупроводникового диода становится очевидно, что ток появляется только при условии, что диод подключен катодом в направлении минуса. Ввиду этого факта получается, что направление тока в электроцепи ошибочно принимается направление, противоположное движению электронов, которое происходит в действительности.

1

Данный парадокс возник все по той же теории, предложенной Франклином. Согласно ей, электрическая жидкость присутствует во всех объектах, но фактически они электризуются только в том случае, если они испытывают избыток или нехватку электрической жидкости (флюида). По Франклину следует, что при недостатке электрического флюида тело приобретает отрицательный заряд, при переизбытке — положительный. В момент соединения положительно заряженных тел с отрицательными телами, электрический флюид перетекает от объекта с повышенным количеством тока к объекту с пониженным зарядом. В целом, схема движения электрической жидкости повторяет принцип системы сообщающихся сосудов.

Эта гипотеза великого западного ученого предварила теорию электронной проводимости, но, как стало известно позже, она не является верной на все 100 процентов. Французом Шарлем Дюфе было обнаружено, что в реальности существуют два типа электрического тока, которые по отдельности соответствуют теории Франклина, но при совместном прикосновении взаимно нейтрализуются. Так родилась новая двойственная теория электричества — благодаря опытам физика Дюфе ее выдвинул естествоиспытатель Роберт Симмер.

При натирании двух тел, заряженными становятся оба тела — и натираемое, и натирающее. Согласно двойственной теории, в обычном состоянии в объектах находится два типа нейтрализующих друг друга электрических жидкостей и в разных объемах. Но как же тогда объяснить факт электризации двух таких тел? В этом случае данное явление объяснялось изменением соотношения в электризуемых телах положительных и отрицательных электронов.

2

И старая гипотеза Франклина, и новая гипотеза Симмера одинаково утвердительно объясняли электростатические явления, конкурируя друг с другом.

В 1799-ом году был изобретен «вольтов столб», а вместе с тем было сделано открытие явление электролиза, благодаря чему выяснилось, что в процессе электролиза в жидкостях и растворах образуются два обратных по направлению движения тока — положительный ток и отрицательный. Результаты исследований говорили о торжестве двойственной теории, поскольку при разложении воды отчетливо наблюдалось, как на отрицательном электроде выделяются пузырьки водорода, а на положительном — кислорода.

Однако и эта теория оказалась не безупречной, ведь газа водорода выделялось вдвое большем количестве по сравнению с количеством кислорода. На тот момент данный факт ставил физиков в тупик, потому что о наличии в молекуле воды двух атомов водорода и лишь одного атома кислорода тогда еще не знали. Но это уже другая история.

3

В 1820-ом году физик Андре-Мари Ампер внес отчасти внес ясность в сложившуюся ситуацию, когда выбрал в одной из своих работ одно основное направление течение тока, а затем дал правило, по которому точно определяется влияние на электрический ток магнитов.

За основное направление (чтобы избежать лишних повторений и сложностей) Ампер выбрал строго направление течения положительного заряда. И именно это правило является общепринятым до сих пор, хотя вопрос, куда же на самом деле течет ток, открыт до сих пор. Введенное Ампером правило, устанавливающее в качестве основного направления тока положительный заряд, является лишь условным.

Эта условность действует уже более 150 лет. С изобретением таких приборов, как электронные лампы, с повсеместным внедрением полупроводников, в понимании направления токов стали возникать характерные сложности. Но электротехника все еще продолжает оперировать старыми определениями, что зачастую вызывает нешуточную путаницу. Тем не менее, внесение коррективов в сложившееся положение дел вызвало бы еще больше неудобств.