Ki (és miért) indította el az “ elektronokat negatív, a protonokat pozitív ” konvenciót? [duplicate]

A kérdés megfogalmazása azt sugallja, hogy az elektronok voltak az első tárgyak vagy részecskék, amelyek töltése megkövetelte az emberektől a jelmegállapodás megalkotását. De nyilvánvalóan nem ez a helyzet.

Az elektront JJ Thomson fedezte fel 1897-ben, de az a pillanat előtt jóval több mint egy évszázaddal az emberek már kvantitatívan is tanulmányozták az elektromos (és a mágneses) jelenségeket. , és már rögzítettek valamilyen megállapodást, amely szerint a feltöltött tárgyak vagy az akkumulátor oldala pozitív, és melyik negatív.

Mivel ez a konvenció már létrejött, a jelzésről szóló döntésben egyáltalán nem volt szabadság. az elektron töltésének. Egyszerűen a katódsugarakban stb. Mérték, és negatívnak bizonyult.

Történelmileg valószínűleg Benjamin Franklin volt a 18. században az ember, aki az elektromos töltés előjeléről döntött. Villamosenergia-modellje azt feltételezte, hogy a töltött tárgyak tartalmaznak valamilyen folyadékot – ez egy folyamatos típusú elektromos töltés (nem hagyható figyelmen kívül a hasonlóság a fllogistonnal, azzal a folyadékkal, amelyről azt hitték, hogy személyeskedik a hővel). Ha túl sok van ebben a folyadékban, amelyet természetesen a plusz előjellel azonosítanak, akkor a pozitív elektromos töltésről és fordítva beszél.

Az elemi részecskék felfedezésének pillanatáig, semmilyen módon nem tudtuk bizonyítani, hogy a két jelmegállapodás egyike jobb, mint mások. Valójában még ma sem igaz, hogy az ellenkező előjelű konvenció bármilyen értelemben “jobb” lenne. Az elektronok az ellentétes konvencióban pozitív töltést hordozhatnak, de az ugyanolyan fontos protonok és magok (és fel kvarkok) (és felfelé kvarkok esetében ugyanolyan alapvetőek) negatív töltésűek, miközben “szépen pozitívan töltődnek fel a világon” körülöttünk.

Amint az elektromos töltéshez egy egyezményt rögzítettek, létrejön egy természetes egyezmény az áram, a feszültség és sok más elektromos megfigyelhetőség jegyére. Csak az történik, hogy az áramkörökben a az áram nyilai az ellenkező irányba mutatnak, mint az elektronok sebessége, de ez az eltérés csak akkor vált láthatóvá, amikor az emberek tudták, hogy az áramok negatív töltésű elektronokból állnak, ami hosszú ideig – egy évszázaddal – volt azután, hogy Benjamin Franklin beállította a egyezmény. Ez a látszólagos eltérés nem okoz problémát mindaddig, amíg gondosan követjük és rájövünk (és ha szükséges, hangsúlyozzuk), hogy a nyilak az áramot a kialakult konvenciók szerint képviselik, és nem az elektronok sebességét.

Meg kell tenni rámutat arra is, hogy vannak olyan vezetők, ahol a vezetőképességet pozitív töltésű hordozók (vagy mindkettő) garantálják, például oldatokban (pozitív töltésű ionok) vagy félvezetőkben (furatok). Ezekben a vezetőkben az áram jelei megegyeznek a a (pozitív töltésű) hordozók sebessége.

Kommentárok

• Remek válasz! Szerintem a szimbólumok segítenek abban az érvben, hogy a másik előírás nem légy " jobb ": a (helyi) áramot $ \ vec {I} = nq \ vec {v} A $, ahol $ n $ a (helyi) hordozó sűrűsége, $ q $ a hordozó díja, $ \ vec {v} $ a (pillanatnyi, nettó) hordozó sebessége és $ A $ a $ \ ve-re merőleges felület c {v} $.
• Mivel ' " villamos energia " ésszerűbbnek tűnik, ha az " elektronokat " pozitív töltésnek kell meghatározni. Azt hiszem, alternatív megoldásként elkezdhetjük hívni " protonitás " … de nem ' t az elektron áramlása a magról a magra, amely létrehozza az elektromos áramot?
• Egy névtelen felhasználó megpróbálta szerkeszteni a bejegyzést, hogy megjegyzést fűzzen hozzá. I ' ide teszem a megjegyzést: A második-utolsó és utolsó bekezdésben, ahol " elektronsebesség " említésre kerül, a szerző ' s azt jelentheti, hogy azt mondja, hogy " az áram nyilai be vannak húzva ellentétes irányú, mint az elektronok mozgása ", bár ennek a mondatnak és annak sem van értelme, mert csak egy létezik " jel " a sebességre, mivel nincs olyan, hogy " negatív sebesség ". Úgy gondolom, hogy a szerzőnek helyesen meg kell határoznia, mit akar mondani, szerkesztenie kell a bejegyzését, majd törölnie kell ezt az első bekezdést.
• folytatja: Másodszor, " pozitív töltésű hordozók " egy zavaros kifejezés, ahol a helyes kifejezés " pozitív töltéshordozó ". A félvezetők esetében pedig az " lyukak " nem képesek önmagukban utazni; ez egy elektron-lyuk pár, amelyet ebben az esetben töltéshordozónak nevezünk, azaz amikor egy elektron gerjesztődik a vegyérték sávból a vezetési sávba,
• @intuited A szó Az " elektron " 245 évvel az " elektromosság . A villamos energia eredetileg egy anyag tulajdonsága volt (például " rugalmasság "), konkrétan a " az a képesség, hogy egy anyag elektromos töltést vegyen fel, mint egy borostyánkő (görögül electrum ) ". Tehát sokáig " electrick " főnév volt, jelentése " szigetelő ", míg " egy nem elektrikus " vezető volt.