Czym jest prąd elektryczny? Oto częste błędne wyobrażenia

[Wejmon]

Ciekawy artykuł, rzucający światło na zagadnienia związane z prądem elektrycznym, w nieco odmienny sposób

Zagłębiając się w schematy tłumaczące podstawowe aspekty elektroniki, polecam również zobaczyć pewien nietypowy model wodny zawarty w trójkącie Penrose’a. Nie został on wspomniany w artykule, a uważam, że jest bardzo interesujący [link]

Dodatkowo, poniżej podrzucam swój autorski film o podobnej nazwie, jako rozszerzenie artykułu o aspekty historyczne oraz definicję jednostki układu SI, jaką jest amper

[HenryIron]

Zastanawia mnie jak prąd, czymkolwiek to jest, ale jest ,zamienia się w diodach w światło? Energia najpierw w przewodzie metalowym potem półprzewodniku zamienia się w światło. Co powoduje że to coś co jest w metalu zaczyna pędzić z prędkością światła? 

 

[Treker (Damian Szymański)]

@HenryIron witam na forum  Aktualnie nie mamy jeszcze artykułu omawiającego działanie diod świecących, ale polecam obejrzenie np. poniższego wideo - powinno pomóc:

 

 

[VisualLab]

Dnia 8.09.2022 o 12:31, sebas86 napisał:

Analogie nadal są aktualne. Czy do przekazania energii łańcuchem pierwsze popchnięte ogniwo musi dotrzeć do końca? Nie, można powiedzieć, że za propagację energii odpowiada fala mechaniczna... Tak samo jest np. z dźwiękiem rozchodzącym się w różnych ośrodkach. Moim zdaniem analogie są nadal trafne i nie należy pochopnie się ich pozbywać, tak samo jak nie pozbyliśmy się mechaniki klasycznej, sporo uproszczeń nadal się świetnie sprawdza w życiu codziennym. Chodzenie i negowanie całego dorobku intelektualnego tylko dlatego, że nie możemy przeskoczyć jakiejś bariery pachnie po prostu nihilizmem, dobrze przypominać, że stosujemy uproszczenia, nie wiemy wszystkiego ale też nie ma co popadać w skrajność.

Artykuł Pana Góreckiego jest słuszny. Jednakże... zgadzam się ze stwierdzeniem przedmówcy (cytowanym przez mnie wyżej), że nie należy pochopnie pozbywać się pewnych analogii, które pozwalają łagodnie "wejść" w temat elektrotechniki i elektroniki. W trakcie czytania artykułu Pana Góreckiego (oraz oglądanego przez mnie wczoraj nagrania wideo na ten sam temat, które umieścił rok temu w portalu YouTube) nasunęły mi się te same skojarzenia o których pisze przedmówca - że należy uwzględniać to, jak przekazywana jest energia (mechaniczna, cieplna).

Druga kwestia to ta, że obwód hydrauliczny ze zbiornikiem płaskim wcale musi być pokazany w 2D. Też można go przestawić w 3D. Co więcej, gdy woda ze zbiornika się wyleje, to można to pokazać jako analogię do rozładowanej baterii (akumulatora). A samo wylewanie się wody to wyczerpywanie energii ogniwa elektrycznego. Można też za jego pomocą zobrazować ładowanie akumulatora, przez pokazanie, że pompujemy ciecz do zbiornika za pomocą pompy.

Co do analogii kondensatora w postaci pionowej rury - ma ona tę wadę, że ciecz przepływa przez niego (a w zasadzie pionowa rura gromadząca "ciecz-energię" jest obok "rury-przewodu"), co jest bardzo kiepską analogią. Dlatego właśnie w różnych książkach analogia kondensatora jest przedstawiana jako: "rura z gumową membraną". I ta analogia chyba lepiej się sprawdza (zwłaszcza w przypadku prądu zmiennego). Tak na dobrą sprawę trzeba by analogię kondensatora trochę poprawić. Natomiast całkiem dobrym analogiem cewki jest przykład z turbiną bierną. Co więcej, jak do wału tej turbiny dołączy się jakiś pędnik (silnik), to staje się ona pompą, co jest całkiem zgrabną analogią generatora prądu. Widać tu dobrze przekazywanie energii.

Oczywiście, koniec końców, analogia hydrauliczna nie wytłumaczy w pełni elektryczności. Ale na pewno przy dobrze przemyślanym opisie hydraulicznym, może on pomóc w początkowym etapie nauki o elektryczności. Trzeba tylko pamiętać, żeby podczas tłumaczenia elektryczności za pomocą modelu hydraulicznego wspomnieć o przekazywaniu energii (i o jej rozpraszaniu) w układzie. Tym bardziej, że Pan Piotr w swoich nagraniach wideo wyraźnie podkreśla konieczność zwracania uwagi na kwestię energii (oczywiście całkowicie słusznie). Co więcej, w hydraulice i mechanice też jest to kwestia kluczowa.

[PeterMilas]

Raczej nie wniosę nic pożytecznego do tematu a juz napewno nie z punktu widzenia fizyki. Otóż mnie jakos zupełnie nie dziwi że nikt nie wie czym jest prąd elektryczny tak naprawdę. Fizyka jest bardzo ograniczona pod tym względem bo tłumaczy tylko jak działa nasz wszechświat ale niestety nigdy albo prawie nigdy nie tłumaczy dlaczego to tak działa. Podobnie ma się chemia. Zgłębiając różne aspekty natury wszechświata zawsze będziemy dochodzili do momentu w którym napotkamy granicę naszych mozliwości tak jak na przykład nigdy nie będziemy w stanie zobaczyć części wszechświata którego światło jeszcze do nas nie dotarło. Uważam że nigdy nie będziemy w stanie całkowicie zgłębić natury wszechświata ponieważ zrozumienie pewnych kwestii wykracza po za nasze możliwości. Są one dla nas istot materialnych zwyczajnie nieuchwytne i jest to także powód dla którego wielu naukowców dochodzi do wniosku że musi istnieć coś potężniejszego lub ktoś potężniejszy niż cała materia jaka znajduje się we wszechświecie. Całe szczęście nie musimy wcale zgłębiać kwestii wykraczających po za nasze mozliwości abyśmy mogli korzystać w pełni z praw jakie rządzą naszym wszechświatem i patrząc na ciągle postepujący rozwój technologi świetnie radzimy sobie bez takiej wiedzy. Natomiast czy w kwestii prawdziwej natury prądu elektrycznego doszlismy do granicy naszych mozliwości? Tego nie wiem i chyba nikt nie jest w stanie na takie pytanie odpowiedzieć i to jest w tym wszystkim najciekawsze bo próbować można a moze nawet trzeba.

Edytowano Styczeń 30, 2025 przez PeterMilas

[Santiago]

@PeterMilas Jak się urodzisz daltonistą - to jak wytłumaczyć, co to są kolory ? Inne odcienie szarości ? I wtedy taki daltonista zacznie szukać , jak się oblicza inne odcienie szarości :). Po prostu ludzkość jest przystosowana do takiego a nie innego sposobu postrzegania świata i otaczającej jej rzeczywistości. Mamy całe naleciałości prymitywnych instynktów i sposobów postępowania. A nasze zmysły są bardzo zawodne. Za to nasze EGO - jest nad zwyczaj rozbudowane.

[Wloadek]

Mam dużo zastrzeżeń do treści artykułu, który zamiast coś wyjaśnić, pogłębia tylko wątpliwości czytelnika, oswajając go z przeświadczeniem, że to normalny stan, w którym nauka nie daje logicznych odpowiedzi, tylko zarzuca błędy w postawionych jej pytaniach. 

Autora nie znam, ale o fizyce i elektronice cos wiem.

Artykuł podważa stare dobre podstawy naukowe, nauczane jeszcze w szkole podstawowej w ubiegłym wieku.

Autor może przeprowadzać jeszcze bardziej przewrotne akrobacje myślowe (analogie, wg. autora) na temat prędkości przepływu prądu oraz czym jest ładunek elektryczny ruszający się w przewodach ze ślimaczą prędkością, ale dlaczego :

- nie wspomniał o iskrze elektrycznej towarzyszącej przepływowi prądu (np. przełącznikach, iskrownikach), która przeskakując nierzadko większe odległości niż 1 mm, czyni ten przepływ prądu w zjonizowanym powietrzu w czasie krótszym niż milisekundy? Prąd nagle w powietrzu przyspiesza?

- nie wspomniał o energii która dwoma lub trzema przewodami (drutami) płynie tylko w jednym kierunku, a prąd płynie tam i z powrotem? To do czego służą ślimaczo poruszające się "nośniki ładunku elektrycznego" w przewodniku, skoro energia "przepływa" błyskawicznie ("prawie z prędkością światła")?

Prąd elektryczny płynął w obwodach doświadczalnych uczonych, zanim wymyślono ograniczenie prędkości materii we Wszechświecie ("prędkość światła") na potrzeby teorii względności (XX w.), która nic odkrywczego nie wniosła dla rozwoju elektroniki (lampy elektronowe (XIX w.), ani nie wyjaśnia po dziś dzień (XXI w.).

To że współczesna nauka nie ma już pojęcia o podstawach fizyki martwi, ale że obecnie propaguje się nie myślenie, to zatrważa.

[Sylba]

19 godzin temu, Wloadek napisał:

Autora nie znam

Warto byś poznał.

 

19 godzin temu, Wloadek napisał:

Artykuł podważa stare dobre podstawy naukowe

Układ geocentryczny był starą dobrą podstawą, a niejaki Kopernik wywrócił wszystko do góry nogami i wymyślił heliocentryczny?

19 godzin temu, Wloadek napisał:

nie wspomniał o energii która dwoma lub trzema przewodami (drutami) płynie tylko w jednym kierunku, a prąd płynie tam i z powrotem?

Raczej wspomina. Wspomina o przepływie energii, którego nie tłumaczy dokładnie przepływ ładunków elektrycznych z klasycznej definicji prądu.

19 godzin temu, Wloadek napisał:

Prąd elektryczny płynął w obwodach doświadczalnych uczonych, zanim wymyślono ograniczenie prędkości materii we Wszechświecie

Prąd płynie całkiem od niedawna, wcześniej był eter lub fluid. 

 

19 godzin temu, Wloadek napisał:

To że współczesna nauka nie ma już pojęcia o podstawach fizyki martwi, ale że obecnie propaguje się nie myślenie, to zatrważa.

Zatrważające jest to, co wypisujesz.

[Preskaler]

19 godzin temu, Wloadek napisał:

Mam dużo zastrzeżeń do treści artykułu, który zamiast coś wyjaśnić, pogłębia tylko wątpliwości czytelnika....

Niestety, poznawanie świata było i jest nadal bardzo ograniczone. Mimo postępów w badaniach, fizyka to zbiór teorii bardziej lub mniej dokładnie tłumaczących zjawiska nas otaczające. Nie ma metody aby dokładnie przekazać pewną wiedzę drugiemu człowiekowi poza bardziej lub mniej zwulgaryzowanemu przedstawianiu wyobrażeń o tych zjawiskach. To co widzimy, czujemy (odczuwamy) słyszymy i możemy w jakiś sposób zmierzyć, policzyć i wydedukować nie do końca odpowiada rzeczywistości. Posiadamy co raz nowsze przyrządy badawcze i nasza wiedza poszerza się ale to nadal jest i nadal będzie jedynie "czubek góry lodowej". Wzbudzanie wątpliwości to też jest metoda pobudzania naszego umysłu do wysiłku i zagłębiania się w dane zagadnienie. Dawniej ludzie, natrafiając na zjawiska wykraczające poza ich zdolności pojmowania, tłumaczyli je siłami nadprzyrodzonymi. Pojęcie "bogów" tłumaczyło większość niezrozumiałych zjawisk. Obecnie coraz rzadziej używa się tej metody zastępuje się ją wszelkiego rodzaju teoriami. Teoria jest to zwykle doraźny sposób tłumaczenia tych niezrozumiałych zjawisk i dopóki tłumaczy ona wszystkie mechanizmy danego zjawiska jest używana. Jeśli zaczyna się w pewnym stopniu nie sprawdzać to wymyśla się inną. Tak jest np. z teorią światłą. Do tej pory istnieją 3 równoległe, tłumaczące (każda z osobna) pewne zachowania światła lecz żadna nie jest w stanie wytłumaczyć wszystkich zjawisk związanych z tym zagadnieniem. Podobnie było z teorią geocentryczną. W pewnym momencie była niewystarczająca, więc pewien ksiądz wymyślił inną - heliocentryczną, która z pewnymi poprawkami obowiązuje do dnia dzisiejszego. Teoria prądu elektrycznego też nie musi być ostatecznie obowiązującą i dopóki pewne jej poprawki i dodatki wystarczają to trzyma się dzielnie ale nie wyklucza to faktu, że niebawem może ktoś wymyśli lepszą. Może tym człowiekiem będzie kol. @Wloadek ? 

 

 

[Wloadek]

Dnia 15.02.2025 o 21:17, Sylba napisał:

Warto byś poznał.

 

Układ geocentryczny był starą dobrą podstawą, a niejaki Kopernik wywrócił wszystko do góry nogami i wymyślił heliocentryczny?

Raczej wspomina. Wspomina o przepływie energii, którego nie tłumaczy dokładnie przepływ ładunków elektrycznych z klasycznej definicji prądu.

Prąd płynie całkiem od niedawna, wcześniej był eter lub fluid. 

 

Zatrważające jest to, co wypisujesz.

Automat cytujący wpisy ładnie podsumował komentarz Pana Sylba. Brak merytorycznej treści, do której miałbym się ustosunkować.

Ad. "Kopernik"

Równie istotnym odkryciem kanonika było zauważenie oraz sformułowanie zależności: "Zły pieniądz wypiera dobry pieniądz". Ta zasada jak widać (i jak czytać, już od wieku) sprawdza się również w przypadku "mechanicznej teorii kwantów".

Ad. "klasycznej definicji prądu"

Zasada nieoznaczoności Heisenberga, a właściwie zasada nieokreśloności, też niczego nie tłumaczy dokładnie, a leży u podstaw "mechaniki kwantów" i jest przytoczona przez autora tekstu na poparcie swoich twierdzeń o prędkości przepływu prądu. Katastrofa w nadfiolecie nie nauczyła niczego zwolenników ograniczenia prędkości światła, a metoda zakazywania czegoś (paradoksów), które nie wpisują się w teorię względności, stała się standardem (patrz zakaz Pauliego). O namnażaniu się przeróżnych "stałych fizycznych" służących retuszowaniu postulowanych wcześniej reguł (wzorów, praw) już nie wspominając.

Ad. "Prąd płynie całkiem od niedawna,"

Lampę elektronową zbudowano na początku XX wieku, a wcześniej używano jeszcze "butelka lejdejskiej" (XVIII wiek)

Jeżeli Pan Sylba powie czego nie rozumie o przepływie prądu, chętnie uzupełnię jego wiedzę (w miarę moich możliwości).

[Wloadek]

Dnia 15.02.2025 o 22:08, Preskaler napisał:

... Nie ma metody aby dokładnie przekazać pewną wiedzę drugiemu człowiekowi poza bardziej lub mniej zwulgaryzowanemu przedstawianiu wyobrażeń o tych zjawiskach. ...

...Może tym człowiekiem będzie kol. @Wloadek ? 

Trudno nie zgodzić się z trafnym spostrzeżeniem o zwulgaryzowaniu przez ludzi prezentacji swoich wyobrażeń. Zwulgaryzowanie sposobu obrazowania swoich myśli to połowa problemu, gorzej gdy zaczyna się narzucać innym swój wątły sposób rozumowania.

Niestety ta degeneracja logicznego myślenia dotyka nie tylko obecnego poziomu wiedzy naukowej, ale również innych dziedzin życia, gdzie podstawowa zasadą jest odrzucenie "dotychczasowego" (porządku, przekonań, wiary) w celu narzucenia "nowoczesnego" (bezpostaciowego, bezpłciowego, nijakiego) obrazu świata (oraz życia).

Kiedyś, może nawet bym się nie zgodził z twierdzeniem Pana Preskalera, że nie ma metody aby dokładnie przekazać swoją wiedzę, ponieważ uważałem, że każdy człowiek ma rozum i go używa, a wiec próbowałem. Obecnie doszedłem do smutnego wniosku, że myślenie musi sprawiać ból, skoro ludzie wolą wygodnie pogrążyć się w swojej bezmyślności.

Z tego właśnie powodu, kolega "Wloadek" nie zamierza już zawracać kijem Wisły, choć przykro przyglądać się promocji (propagandzie) sfalsyfikowanych hipotez (teorii naukowych), które zamiast coś wyjaśniać, tylko ściemnieją, robiąc młodym ludziom wodę z mózgu.

[VisualLab]

15 godzin temu, Wloadek napisał:

Ad. "Prąd płynie całkiem od niedawna,"

Lampę elektronową zbudowano na początku XX wieku, a wcześniej używano jeszcze "butelka lejdejskiej" (XVIII wiek)

Ale o co chodzi z lampą elektronową i butelką lejdejską? O ile ja pamiętam, to lampa elektronowa jest rodzajem "zaworu elektrycznego" z przepływem strumienia elektronów regulowanym przez pole elektryczne siatki (lub siatek). Zatem prąd przez nią płynie. Natomiast butelka lejdejska to kondensator. Przez niego prąd nie płynie. Co prawda niektórzy ludzie "przysięgają" i/lub "zaklinają się" (albo na odwrót: "odgrażają się"), że przez kondensator płynie prąd zmienny. Ale to rodzaj uproszczenia, dziwacznego skrótu myślowego.

Natomiast to co opisują podręczniki fizyki (i elektroniki), to pewne modele. W szczególności tzw. modele matematyczne, tj. wzory matematyczne wiążące ze sobą pewne parametry fizyczne w określonych relacjach. I oczywiście są one pewnym przybliżeniem. Jedne dokładniejsze, inne mniej dokładne. Sam prąd elektryczny płynie od dawna. Tylko ludzie dowiedzieli się o tym od całkiem niedawna (jak na przedział czasu od którego istnieje ludzkość). Można się spierać o punkt zwrotny na osi czasu. Czy należy go liczyć od chwili gdy Volta zademonstrował swój stos, czy wcześniej?

Co do nagrań wideo prowadzonych przez Pana Góreckiego. Jest znanym popularyzatorem elektroniki. Rzekłbym, że jest takim elektronicznym odpowiednikiem Stefana Sękowskiego (znany ongiś popularyzator chemii - przydałby się taki teraz). Jedyne co mam mu do zarzucenia, to przekazanie niejasnych treści dotyczących przepływu energii elektrycznej przez przewodniki, które umieścił w jednym z nagrań. Powiedział wtedy coś w rodzaju: "energia przepływa w powietrzu". Pytanie czy to jest skrót myślowy? Jak go w takim razie rozumieć? Moim zdaniem, w nagraniach popularyzujących wiedzę absolutnie należy wystrzegać się utartych skrótów myślowych i żargonu. Na to mogą sobie pozwolić wyjadacze znający daną dziedzinę od podszewki, podczas rozmowy we własnym gronie. Natomiast co do reszty treści przekazywanej w nagraniach Pana Góreckiego, uważam że całkiem zgrabnie to zrobił.

[Preskaler]

1 minutę temu, VisualLab napisał:

Ale o co chodzi z lampą elektronową i butelką lejdejską?

....

Też nie załapałem o co tu chodzi?

3 minuty temu, VisualLab napisał:

 Natomiast butelka lejdejska to kondensator. Przez niego prąd nie płynie. Co prawda niektórzy ludzie "przysięgają" i/lub "zaklinają się" (albo na odwrót: "odgrażają się"), że przez kondensator płynie prąd zmienny. Ale to rodzaj uproszczenia, dziwacznego skrótu myślowego.

...

Zdecydowanie tak jest. Ja twierdzę, że prąd zmienny sprawia wrażenie przepływania przez kondensator. Po prostu - elektrony są raz odpychane z jednej okładziny a raz z drugiej i w ten sposób drgają w obwodzie sprawiając tym samym wrażenie płynięcia prądu. Dla tłumaczenia jednak działania pewnych obwodów wygodniej jest stwierdzać, że ten prąd, przez kondensator, płynie. Dla obwodów bliźniaczych, w których w pierwszym jest wstawiony kondensator szeregowy, prawie jet tak samo poza wprowadzoną w obwód opornością pojemnościową (capacitancją) która powoduje przesunięcie fazowe pomiędzy napięciem i prądem.  Jest to więc  takie uproszczenie myślowe, Jak słusznie zauważyłeś.  

 

 

[Wloadek]

2 godziny temu, VisualLab napisał:

Ale o co chodzi z lampą elektronową i butelką lejdejską? ...

Kol. Sylba (15.02.2025 o 21:17) napisał:

"...Prąd płynie całkiem od niedawna, wcześniej był eter lub fluid. ..."

Wskazałem na fakt historyczny, że prąd elektryczny płynie od bardzo dawna, a na pewno na długo przed narodzinami teorii względności i mechaniki kwantowej.

Obecne próby wytłumaczenia wszystkich zjawisk w przyrodzie hipotezą o kwantach, a zwłaszcza przepływu energii elektrycznej, nie powinny podważać dotychczasowej podstaw tej wiedzy (potwierdzonej wielowiekowymi doświadczeniami), jeżeli nie ma nic lepszego do zaproponowania nauce o przepływie "prądu elektrycznego", poza "prawdopodobieństwem" i falowością".

[Santiago]

@Wloadek prąd płynął od zawsze, po prostu kolega napisał jak to interpretowali ludzie. 

Obecne próby wytłumaczenia wszystkich zjawisk w przyrodzie hipotezą o kwantach, a zwłaszcza przepływu energii elektrycznej, nie powinny podważać dotychczasowej podstaw tej wiedzy (potwierdzonej wielowiekowymi doświadczeniami), jeżeli nie ma nic lepszego do zaproponowania nauce o przepływie "prądu elektrycznego", poza "prawdopodobieństwem" i falowością".

A tego już całkowicie nie rozumiem , 'wielowiekowe doświadczenie' ????  biedny Kopernik - wielowiekowe doświadczenie było inne, Einstein też nigdy nobla nie otrzymał za swoją teorię...