В електричної ланцюга, що включає джерело струму і споживач електроенергії, виникає електричний струм. Але в якому напрямку виникає цей самий струм? Традиційно вважається, що в зовнішньому ланцюзі струм має напрямок від плюса джерела до мінуса в той час, як всередині джерела живлення ― від мінуса до плюса.
І дійсно, електричний струм ― це впорядкований рух електрично заряджених часток. У разі, якщо провідник виготовлений з металу, такими частками служать електрони ― негативно заряджені частки. Однак у зовнішній ланцюга електрони рухаються саме від мінуса (негативного полюса) до плюса (позитивного полюса), а не від плюса до мінуса.
Якщо включити в зовнішній ланцюг напівпровідниковий діод, то стане ясним, що струм можливий лише тоді, коли підключений діод катодом в бік мінуса. З цього випливає, що за напрям електричного струму в ланцюзі приймають напрям протилежний реальному руху електронів.
Якщо простежити історію становлення електротехніки як самостійної науки, можна зрозуміти, звідки виник такий парадоксальний підхід.
Американський дослідник Бенжамін Франклін висунув в свій час унітарну (єдину) теорію електрики. За цією теорією електрична матерія є невагомою рідиною, яка може випливати з одних тіл, при цьому накопичуватися в інших.
За Франкліну, електрична рідина є у всіх тілах, але наэлектризованными тіла стає лише тоді, коли в них має місце надлишок або недолік електричної рідини (електричного флюїду). Недолік електричного флюїду (за Франкліну) означав негативну електризацію, а надлишок – позитивну.
Так було покладено початок понять позитивного заряду і негативного заряду. У момент з'єднання тел заряджених позитивно з тілами, негативно зарядженими, електрична рідина перетікає від тіла з великою кількістю електричної рідини до тіл з пониженим її кількістю. Це схоже на систему сполучених посудин. В науку увійшло стійке поняття електричного струму, руху електричних зарядів.
Ця гіпотеза Франкліна передувала електронну теорію провідності, однак вона виявилася зовсім не бездоганною. Французький фізик Шарль Дюфе виявив, що в реальності є два види електрики, які окремо підпорядковується теорії Франкліна, однак при зіткненні взаємно нейтралізуються. З'явилася нова дуалістична (двоїста) теорія електрики, висунута натуралістом Робертом Симмером на підставі дослідів Шарля Дюфе.
При натирання, з метою електризації, электризуемых тіл, зарядженим стає не тільки натирати тіло, але і натирають. Дуалістична теорія стверджувала, що в звичайному стані в тілах містяться два роду електричного флюїду і у різних кількостях, які нейтралізують один одного. Пояснювалася електризація зміною співвідношення негативних і позитивних електрики в электризуемых тілах.
Як гіпотеза Франкліна, так і гіпотеза Симмера успішно пояснювали електростатичні явища і навіть конкурували між собою.
Винайдений в 1799 році вольтов стовп і відкриття явища електролізу призвели до висновків про те, що при електролізі розчинів і рідин у них спостерігається два протилежні по напрямку руху зарядів – негативне і позитивне. Це було торжество дуалістичної теорії, адже при розкладанні води тепер можна було спостерігати, як на позитивному електроді відбувається виділення пухирців кисню, в той же час на негативному – водню.
Але тут не все було гладко. Кількість виділених газів виходило різним. Водню виділялося вдвічі більше, ніж кисню. Це ставило фізиків у глухий кут. Тоді хіміки ще не мали уявлення про те, що в молекулі води присутні два атоми водню і всього один атом кисню.
Ці теорії не були зрозумілі всім.
Але в 1820 році Андре-Марі Ампер в роботі, представленої членів Паризької академії наук, спершу вирішує вибрати один з напрямків струмів в якості основного, але потім дає правило, згідно з яким можна точно визначити вплив магнітів на електричні струми.
Щоб весь час не говорити про двох протилежних за напрямом струмах обох електрику, щоб уникнути зайвих повторень, Ампер вирішив за напрям електричного струму суворо прийняти напрямок руху саме позитивного електрики. Так, вперше Ампером було введено досі загальноприйняте правило напряму електричного струму.
Цього положення дотримувався пізніше і сам Максвелл, який придумав правило «буравчика», що визначає напрямок магнітного поля котушки. Але питання про справжній напрямку електричного струму так і залишалося відкритим. Фарадей писав, що такий стан речей лише умовно, воно зручно вченим, і допомагає їм ясно визначати напрями струмів. Але це лише зручний засіб.
Після відкриття Фарадеєм електромагнітної індукції, з'явилася необхідність визначати напрямок індукованого струму. Російський фізик Ленц дав правило: якщо металевий провідник рухається поблизу струму або магніту, то в ньому виникає гальванічний струм. І напрям струму виникає таке, що нерухомий провід прийшов би від його дії в рух, протилежний вихідного переміщення. Просто, полегшує розуміння правило.
Навіть після відкриття електрона, ця умовність існує більше півтора століть. З винаходом такого пристрою, як електронна лампа, з широким впровадженням напівпровідників, стали виникати труднощі. Але електротехніка, як і раніше, оперує старими визначеннями. Часом це викликає справжню плутанину. Але внесення корективів викличе більше незручностей.
