Ingen har endnu defineret den faktiske betydning af en ladning, eller hvorfor en negativ ladning er forskellig fra en positiv ladning.
-
Alle ved, at positiv ladning skyldes protoner, og negativ ladning skyldes elektroner, men hvad betyder ladningen?
-
Hvorfor blev negative og positive afgifter så udpeget?
-
Var det også en mulighed for at kalde ladningen af en elektron positiv og ladningen af en proton negativ?
Kommentarer
- " Charge " er en egenskab for objekter. Den samlede ladning og ladningsfordelingen for et objekt bestemmer dets opførsel i elektromagnetiske felter. " positiv " og " negativ " er (historiske) konventioner, ligesom " steg " og " tulipan ". Hvis vi ville bytte disse vilkår, kunne vi stadig adskille afgifterne (og blomsterne). I den forstand er der ingen absolut mening for nogen af dem. Den meget vigtigere kendsgerning er, at der er to forskellige polariteter af ladninger, der findes i lige store antal.
- HVORFOR spørgsmål i fysikken om grundlæggende definitioner ender på postulaterne og love, der skal antages, så en matematisk model passer til eksisterende data og forudsiger nye observationer. Postulaterne og lovene er valgt til den matematiske model som ekstra aksiomer, FOR DET begrænser matematikken til observationer og korrekte forudsigelser. Et af de implicitte postulater fra data er eksistensen af to modsatte ladninger, og tegnet er en vilkårlig konvention.
- Relateret: physics.stackexchange.com/ q / 17109/2451 og links deri.
- Med hensyn til spørgsmål 2 er det ' udelukkende fordi Benjamin Franklin traf en vilkårlig beslutning om hvilken man skal kalde " negativ " versus " positiv " baseret på utilstrækkelig information (elektroner og protoner var ' ikke blevet opdaget endnu). Det ville sandsynligvis have gjort elektronik og fysik lidt enklere og mere intuitiv, hvis han havde truffet det modsatte valg, hvilket resulterede i, at elektroner blev kaldt " positive " og protoner " negative ". En relevant tegneserie: xkcd.com/567
Svar
I kvanteteori om elementære partikler (i en følelse af irreducerbar repræsentation af Poincare-gruppen med masse $ m $ og spin (helicitet) $ s $), hvis en eller anden operatør $ \ hat {Q} $ af intern symmetri pendler (som elektrisk opladning) med Hamiltonian $ \ hat {H} $ af den givne feltteori, skal der være $$ [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} ^ {\ dolk} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = q_ {A} \ hat {\ varphi} ^ {\ dolk} _ {A} (\ mathbf p), \ quad [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = -q_ {A} \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p). $$ Her er $ \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} (x) $ et felt, der skaber partikler, mens $ \ hat {\ varphi} (x) $ er et felt, der skaber antipartikler.
Så du kan se to fakta: partiklen har ladning, der er lig med ladningen for den tilsvarende antipartikel med minustegn; indstillingen af partikeltegnets ladning er formel. Vi kan indstille positronladningen som negativ, fysikken ændrer sig ikke.
Opladning er kun et mål for interaktion. Lad os se dette på det enkle eksempel.
Vi ved, at der er interaktion mellem to elektroner, som ikke kan beskrives som tyngdekraft (de afvises). Vi ved også, at proton og elektron tiltrækkes (denne interaktion kan også ikke beskrives som tyngdekraft, fordi den er stærkere end den). Derefter ved vi, at denne interaktionskraft i det enkleste tilfælde ligger ved siden af $ \ frac {1} {r ^ {2}} $ -loven, og målingen af interaktion er konstant i tiden. Vi er nødt til at opbygge teorien med disse egenskaber. Opladningen af den givne partikel, som (for enkelheds skyld) massen i tilfælde af tyngdekraftsinteraktion, siger os om dens deltagelse i interaktion.
Kommentarer
- Jeg stillede et lignende spørgsmål for nogle måneder siden i håb om noget indblik. Det ser ud til, at vi ikke har ' " tyngdekraften-er-den-bøjning-af-rum-tid " forklaring på opladning endnu. Vi kan beskrive hvad, men ikke hvorfor. Fantastisk samlet spørgsmål!
- Dit første afsnit kan skræmme nogle læsere, men de andre er rigtig gode.+1
- @Shookster Teorien om generel relativitetsteori er en undtagelse i dens udseende, da den syntes længe før der var data til at bekræfte dens forudsigelser. HVORFOR ender fysiske spørgsmål om grundlæggende definitioner på postulater og love, der skal antages, så en matematisk model passer til eksisterende data og forudsiger nye observationer. Postulaterne og lovene er valgt til den matematiske model som ekstra aksiomer, FOR DET begrænser matematikken til observationer og korrekte forudsigelser. Et af de implicitte postulater fra data er eksistensen af to modsatte ladninger.
Svar
Hvis vi gentager udpege alle positive elektriske ladninger som negative og omvendt, mens den absolutte værdi bibeholdes, ville den resulterende fysik være den samme. Så nøjagtigt valg er kun et spørgsmål om konvention.
Det betyder kun, at den elektriske ladning af proton og elektron er modsat ($ Q_ \ text {proton} = – Q_ \ text {elektron} $). Gebyret er additiv, hvilket betyder, at hvis du har et system med gebyr $ Q_1 $ og et andet system med gebyr $ Q_2 $, har det kombinerede system gebyret $ Q_1 + Q_2 $ (summen af disse gebyrer).
Opladning af elektron er modsat den for proton, så kombinationen af det samme antal protoner og elektroner har total ladning nul, dvs. den er elektrisk neutral. En sådan kombination (op til yderligere andre partikler (neutroner)) er det sædvanlige (ikke ioniserede) atom.
Svar
begrebet elektrisk ladning introduceres for at forklare eksperimenter (oprindeligt fra statisk elektricitet). Det konstateres, at kun to typer afgifter er nødvendige, og for at skelne mellem dem og for at skelne mellem får de etiketter. Den mest bekvemme etiket er positiv og negativ (det har nogle matematiske fordele). Det er en ren konvention, at protoner tildeles en positiv ladning, og elektroner tildeles som negative.
Det viser sig, at alle ladninger af samme type frastøder hinanden, mens ladninger af forskellige typer tiltrækker hinanden. p>
Svar
Alle partikler ser ud til at være grupperet under to forskellige polariteter baseret på tiltræknings- eller frastødningsmetoden. Disse partikler, der afviser hinanden, siges at have lignende ladninger. De, der tiltrækker hinanden, har forskellige ladninger. At være en positiv eller negativ ladning er et spørgsmål om konvention, der allerede er accepteret af verdens videnskabelige samfund.
En ladning er en egenskab, som et legeme besidder, når der er intern ubalance mellem antallet af partikler, der bærer forskellige polariteter, baseret på tiltrækning eller frastødning.