第7节传统的电流方向与电子流动方向

1. 电子电荷的正负
2. 常规电流方向
3. 电子流方向标记法
4. 常规电流表示法与电子流表示法
5. 极化和非极化（有方向和无方向要求)
6. 您应该使用常规电流符号还是电子流？
7. 原文参考
8. 总结
9. 总目录

“标准的好处在于有很多标准可供选择。” ——Andrew S. Tanenbaum，计算机科学教授

# 1. 电子电荷的正负

当本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）就电荷流动的方向（从光滑的蜡到粗糙的羊毛）提出他的猜想时，他开创了至今仍存在的电符号的先例，尽管我们知道电子是电荷的组成单位，当这两种物质摩擦在一起时，它们会从羊毛转移到蜡——而不是从蜡转移到羊毛。这就是为什么说电子带负电荷的原因：因为富兰克林假设电荷的移动方向与实际相反，所以他称之为“负”的物体（代表电荷不足）实际上有多余的电子。

当电子流的真正方向被发现时，“正”和“负”的命名法在科学界已经非常成熟，以至于没有努力改变它，尽管称电子为“正”在指代“过量”电荷时会更有意义。。你看，“积极”和“消极”这两个词是人类的发明，因此除了我们自己的语言和科学描述惯例之外，没有绝对的意义。富兰克林可以很容易地将多余的电荷称为“黑色”，将不足的电荷称为“白色”，在这种情况下，科学家们会说电子具有“白色”电荷。

# 2. 常规电流方向

然而，由于我们倾向于将“正”一词与“过剩”联系起来，将“负”与“不足”联系起来，正因为如此，许多工程师决定保留旧的电概念，用“正”表示电荷过剩，并相应地标记电荷流（电流）。这被称为传统的电流表示法：

常规流量符号

# 3. 电子流方向标记法

其他人则选择根据电路中电子的实际运动来指定电荷流。这种形式的符号被称为电子流标记法：

电子流记法

在传统的电流符号中，我们根据 + 和 - 的（技术上不正确的）标签显示电荷的运动。这样标签是有意义的，但电荷流的方向是不正确的。在电子流表示法中，我们遵循电路中电子的实际运动，我们如何指定电路中的电荷流真的很重要吗？不是真的，只要我们在使用我们的符号时保持一致。就电路分析而言，您可以遵循想象的电流方向（常规电流流动方向）或实际（电子流动）方向，都能解决实际问题。电压、电流、电阻、连续性的概念，甚至诸如欧姆定律（第 2 章）和基尔霍夫定律（第 6 章）等数学处理的概念对于任何一种表示法都同样有效。

# 4. 常规电流表示法与电子流表示法

您会发现大多数电气工程师遵循的传统电流符号，并且在大多数工程教科书中都有说明。电子流最常出现在介绍性教科书和专业科学家的著作中，尤其是关注物质中电子实际运动的固态物理学家。因为某些群体发现以某些方式设想电流运动是有利的。由于大多数电路分析不依赖于对电荷流的技术准确描述，因此在传统电流符号和电子流符号之间进行选择是任意的。. . 。

# 5. 极化和非极化（有方向和无方向要求)

许多电气设备可以承受任一方向的实际电流，而在操作上没有区别。例如，白炽灯（使用细金属灯丝在足够电流下发出白热光的类型）无论电流方向如何都能以相同的效率产生光。它们甚至在交流电 (AC) 上也能很好地发挥作用，因为交流电的方向会随着时间的推移而迅速变化。导体和开关也不受电流方向的影响。这种与电荷流无关的技术术语是非极化。我们可以说，白炽灯、开关和电线是非极化组件。相反，任何在不同方向的电流上发挥不同作用的设备都称为极化设备。

在电路中使用了许多这样的极化器件。它们中的大多数是由所谓的半导体制成的物质，因此直到本书系列的第三卷才详细研究。与开关、灯和电池一样，这些设备中的每一个都在示意图中由唯一的符号表示。正如人们可能猜测的那样，极化设备符号通常在其中某个地方包含一个箭头，以指定首选或专有的电流方向。这是传统和电子流的竞争符号真正重要的地方。因为很久以前的工程师就已经将传统流程确定为他们的“文化”标准符号，并且因为工程师是发明电气设备和代表它们的符号的同一个人，所以这些设备符号中使用的箭头都指向传统的电流方向，而不是电子流动方向。

极化器件最好的例子可能是二极管。二极管是电流的单向“阀门”，对于熟悉管道和液压系统的人来说，类似于止回阀。理想情况下，二极管为一个方向的电流提供畅通无阻的流动（阻力很小或没有阻力），但阻止另一方向的电流流动（无限阻力）。其原理图符号如下所示：

流量用二极管