Qui (et pourquoi) a lancé la “ les électrons sont négatifs, les protons sont positifs ” convention? [dupliquer]

Le libellé de la question suggère que les électrons ont été les premiers objets ou particules dont la charge a obligé les gens à établir la convention de signe. Mais ce nest évidemment pas le cas.

Lélectron a été découvert par JJ Thomson en 1897 mais pendant bien plus dun siècle avant ce moment, les gens avaient déjà étudié les phénomènes électriques (et magnétiques), même quantitativement , et ils avaient déjà fixé une convention selon laquelle les objets chargés ou les côtés dune batterie sont positifs et lesquels dentre eux sont négatifs.

Parce que cette convention était déjà établie, il ny avait absolument aucune liberté dans la décision concernant le signe de la charge de lélectron. Il était simplement mesuré dans les rayons cathodiques, etc. et il sest avéré être négatif.

Historiquement, le premier homme à décider dune convention de signe pour la charge électrique était probablement Benjamin Franklin au 18ème siècle. Son modèle délectricité supposait que les objets chargés contiennent du fluide – cest la charge électrique de type continu (la similitude avec le phlogistique, le fluide que lon croyait personnifier la chaleur, ne peut pas être négligée). Sil y a trop de ce fluide, qui sidentifie naturellement au signe plus, il parlerait de la charge électrique positive et vice versa.

Jusquau moment où les particules élémentaires ont été découvertes, il ny avait aucun moyen de prouver que lune des deux conventions de signe était meilleure que dautres. En fait, même aujourdhui, il nest pas vrai que la convention de signe opposé serait «meilleure» en aucun sens. Les électrons pourraient porter une charge positive dans la convention opposée, mais les protons et les noyaux (et les quarks up) qui sont tout aussi importants (et, dans le cas des quarks up, tout aussi fondamentaux) seraient chargés négativement alors quils «sont bien chargés positivement dans le monde autour de nous.

Une fois quune convention est fixée pour la charge électrique, une convention naturelle émerge pour le signe du courant, de la tension et de nombreuses autres observables électriques. Il se trouve simplement que dans les circuits, le les flèches pour le courant ont la direction opposée aux vitesses des électrons, mais cette différence nest devenue visible quune fois que les gens ont su que les courants étaient composés délectrons chargés négativement, ce qui était longtemps – un siècle – après le réglage de Benjamin Franklin du convention. Cet écart apparent ne pose aucun problème tant que nous le suivons attentivement et réalisons (et, si nécessaire, soulignons) que les flèches représentent le courant selon les conventions établies et non la vitesse des électrons.

Il faut soulignent également quil existe des conducteurs dont la conductivité est garantie par des porteurs chargés positivement (ou les deux), par exemple dans des solutions (ions chargés positivement) ou des semi-conducteurs (trous). Dans ces conducteurs, les signes du courant concordent avec le signe de la vitesse des porteurs (chargés positivement).

Commentaires

• Excellente réponse! Je pense que les symboles aident sur largument que lautre convention de signe ne le ferait pas be " better ": le courant (local) peut sécrire $ \ vec {I} = nq \ vec {v} A $, où $ n $ est la densité de porteuse (locale), $ q $ la charge de porteuse, $ \ vec {v} $ la vitesse de porteuse (instantanée, nette) et $ A $ la surface perpendiculaire à $ \ ve c {v} $.
• Puisquil ' est appelé " électricité ", il semble plus judicieux que les " électrons " soient définis comme ayant une charge positive. Je suppose que nous pourrions aussi commencer à lappeler " protonity " … mais isn ' Est-ce le flux délectrons du noyau au noyau qui crée le courant électrique?
• Un utilisateur anonyme a tenté de modifier larticle pour ajouter un commentaire. Je ' je posterai le commentaire ici: Dans lavant-dernier et dernier paragraphe, où " vitesse des électrons " est mentionné, lauteur ' peut vouloir dire " les flèches pour le courant sont dessinées dans la direction opposée au mouvement des électrons ", même si ni cette phrase ni celle quil utilise na de sens, car il ny a quun seul " signe " pour la vitesse, car il n’existe pas de " vitesse négative ". Je pense que l’auteur devrait correctement établir ce qu’il veut dire, modifier son entrée, puis supprimer ce premier paragraphe.
• continue: Deuxièmement, " porteurs chargés positivement " est un terme déroutant, où le terme correct est " porteurs de charges positifs ". Et dans le cas des semi-conducteurs, les " trous " ne sont pas capables de voyager par eux-mêmes; cest une paire électron-trou que lon appelle dans ce cas le porteur de charge, cest-à-dire lorsquun électron est excité de la bande de valence dans la bande de conduction,
• @intuited Le mot " electron " a été inventé 245 ans après le mot " électricité ". Lélectricité était à lorigine une propriété dun matériau (comme " élasticité "), plus précisément, " la capacité dun matériau à prendre une charge électrique, comme un morceau dambre ( electrum en grec) ". Donc, pendant longtemps " electrick " était un nom, signifiant " un isolant ", tandis que " un non-électrique " était chef dorchestre.