В електричному ланцюзі, що включає джерело струму і споживач електроенергії, виникає електричний струм. Але в якому напрямку виникає цей самий струм? Традиційно вважається, що у зовнішній ланцюга 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 частинок. У разі, якщо провідник виготовлений з металу, такими частками служать електрони - негативно заряджені частинки. 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 діод підключений катодом в сторону мінуса. З цього випливає, що за напрям електричного струму в ланцюзі приймають напрямок протилежне реального руху електронів.
Якщо простежити історію становлення електротехніки як самостійної науки, можна зрозуміти, звідки виник такий парадоксальний підхід.
Американський дослідник Бенжамін Франклін висунув свого часу 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 наелектризованими тіла стає лише тоді, коли в них має місце надлишок або недолік електричної рідини (електричного флюїду). Недолік електричного флюїду (по Франкліну) означав негативну електризацію, а надлишок - позитивну.
Так було покладено початок поняттям позитивного заряду і негативного заряду. У момент з'єднання тел заряджених позитивно з тілами, зарядженими негативно, електрична рідина перетікає від тіла з великою кількістю електричної рідини до тіл зі зниженим її кількістю. Це схоже на систему сполучених посудин. У 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 дослідником природи Робертом Сіммером на підставі дослідів Шарля Дюфе.
При натирання, з метою електризації, електрізуемость тел, зарядженим стає не тільки натирати тіло, але і натирають. Дуалістична теорія стверджувала, що в звичайному стані в тілах містяться два роду електричного флюїду і в різних кількостях, які нейтралізують один одного. Пояснювалася електризація зміною співвідношення негативних і позитивних електрики в електрізуемость тілах.
Як гіпотеза Франкліна, так і гіпотеза Сіммера успішно пояснювали електростатичні явища і навіть конкурували між собою.
Винайдений в 1799 році вольтів стовп і відкриття явища електролізу привели до висновків про те, що при електролізі розчинів і рідин в них спостерігається два протилежних по напрямку руху зарядів - негативне і позитивне. Це було торжество дуалістичної теорії, адже при розкладанні води тепер можна було спостерігати, як на позитивних пластинах відбувається виділення бульбашок 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 в глухий кут. Тоді хіміки ще не мали уявлення про те, що в молекулі води присутні два атома водню і всього один атом кисню.
Але в 1820 році Андре-Марі Ампер в роботі, представленої членам 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 по напрямку токах обох електрики, щоб уникнути зайвих повторень, Ампер вирішив за напрямок електричного струму строго прийняти напрямок руху саме позитивного електрики. Так, вперше Ампером було введено до сих пір загальноприйняте правило напряму електричного струму.
Цього положення дотримувався пізніше і сам Максвелл, який придумав правило «гвинта», 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 напрямки струмів. Але це лише зручний засіб.
Після відкриття Фарадеєм електромагнітної індукції, з'явилася необхідність визначати напрямок індукованого струму. український фізик Ленц дав правило: якщо металевий провідник рухається поблизу струму або магніту, то в ньому виникає гальванічний струм. І напрямок виникає струму таке, що нерухомий провід прийшов би від його дії в рух, протилежне вихідного переміщенню. Просто, що полегшує розуміння правило.
Навіть після відкриття електрона, ця умовність існує понад півтора століття. 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.