Nessuno ha ancora definito il significato effettivo di una carica o perché una carica negativa è diversa da una carica positiva.
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Tutti sanno che la carica positiva è dovuta ai protoni e la carica negativa agli elettroni, ma cosa significa la carica?
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Perché gli addebiti negativi e positivi sono stati designati in questo modo?
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Era anche la possibilità di chiamare positiva la carica di un elettrone e negativa la carica di un protone?
Commenti
- " Charge " è una proprietà degli oggetti. La quantità totale di carica e la distribuzione della carica di un oggetto determinano il suo comportamento nei campi elettromagnetici. " positivo " e " negativo " sono convenzioni (storiche), proprio come " rose " e " tulip ". Se scambiassimo questi termini, potremmo ancora distinguere le accuse (e i fiori). In questo senso non cè neanche un significato assoluto. Il fatto molto più importante è che ci sono due diverse polarità di cariche che esistono in numero uguale.
- PERCHÉ le domande in fisica sulle definizioni fondamentali finiscono sui postulati e le leggi che devono essere assunte in modo che un matematico il modello si adatta ai dati esistenti e prevede nuove osservazioni. I postulati e le leggi sono stati scelti per il modello matematico come assiomi extra PERCHÉ vincolano la matematica alle osservazioni e alle previsioni corrette. Uno dei postulati impliciti dei dati è lesistenza di due cariche opposte e il segno è una convenzione arbitraria.
- Correlato: physics.stackexchange.com/ q / 17109/2451 e i relativi link.
- Per quanto riguarda la domanda 2, ' è puramente perché Benjamin Franklin ha preso una decisione arbitraria in merito quale chiamare " negativo " rispetto a " positivo " basato su informazioni inadeguate (elettroni e protoni non erano ' ancora stati scoperti). Probabilmente avrebbe reso lelettronica e la fisica leggermente più semplici e intuitive se avesse fatto la scelta opposta, con il risultato che gli elettroni sarebbero stati chiamati " positivi " e protoni " negativi ". Una vignetta pertinente: xkcd.com/567
Risposta
Nella teoria quantistica delle particelle elementari (in un senso di rappresentazione irriducibile del gruppo di Poincaré con massa $ m $ e spin (elicità) $ s $) se qualche operatore $ \ hat {Q} $ di simmetria interna commuta (come la carica elettrica) con $ \ hat {H} $ hamiltoniano di una data teoria dei campi, devono esserci $$ [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = q_ {A} \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A} (\ mathbf p), \ quad [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = -q_ {A} \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p). $$ Qui $ \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} (x) $ è un campo che crea particelle mentre $ \ hat {\ varphi} (x) $ è un campo che crea antiparticelle.
Quindi puoi vedere due fatti: la particella ha carica che è uguale alla carica della corrispondente antiparticella con segno meno; limpostazione del segno della carica della particella è formale. Possiamo impostare la carica del positrone come negativa, la fisica non cambia.
Laddebito è solo la misura dellinterazione. Vediamo questo nel semplice esempio.
Sappiamo che esiste uninterazione tra due elettroni che non può essere descritta come gravitazionale (vengono respinti). Inoltre sappiamo che il protone e lelettrone sono attratti (anche questa interazione non può essere descritta come gravitazionale perché è più forte di essa). Allora sappiamo che questa forza di interazione nel caso più semplice coincide con la legge $ \ frac {1} {r ^ {2}} $, e la misura dellinterazione è costante nel tempo. Dobbiamo costruire la teoria con queste proprietà. La carica di una data particella, come (per semplicità) la massa in caso di interazione gravitazionale, ci dice della sua partecipazione allinterazione.
Commenti
- Ho fatto una domanda simile alcuni mesi fa sperando in qualche intuizione. Sembra che ' non abbiamo la " gravità-è-la-flessione-dello-spazio-tempo " ancora spiegazione delladdebito. Possiamo descrivere il cosa ma non il perché. Ottima domanda generale!
- Il tuo primo paragrafo potrebbe spaventare alcuni lettori, ma gli altri sono davvero buoni.+1
- @Shookster La teoria della relatività generale è uneccezione nel suo aspetto, poiché appariva molto prima che ci fossero dati per confermare le sue previsioni. PERCHÉ le domande in fisica sulle definizioni fondamentali finiscono sui postulati e sulle leggi che devono essere assunte in modo che un modello matematico si adatti ai dati esistenti e preveda nuove osservazioni. I postulati e le leggi sono stati scelti per il modello matematico come assiomi extra PERCHÉ vincolano la matematica alle osservazioni e alle previsioni corrette. Uno dei postulati impliciti dai dati è lesistenza di due accuse opposte.
Risposta
Se ri- designare tutte le cariche elettriche positive come negative e viceversa, pur mantenendo il loro valore assoluto, la fisica risultante sarebbe la stessa. Quindi la scelta esatta è solo una questione di convenzione.
Importa solo che la carica elettrica del protone e dellelettrone siano opposte ($ Q_ \ text {proton} = – Q_ \ text {electron} $). Laddebito è additivo, il che significa che se hai un sistema con addebito $ Q_1 $ e un altro sistema con addebito $ Q_2 $, il sistema combinato ha laddebito $ Q_1 + Q_2 $ (somma di tali addebiti).
La carica dellelettrone è opposta a quella del protone, quindi la combinazione di un numero uguale di protoni ed elettroni ha una carica totale pari a zero, cioè è elettricamente neutra. Una di queste combinazioni (fino ad altre particelle aggiuntive (neutroni)) è il solito atomo (non ionizzato).
Risposta
Il il concetto di carica elettrica viene introdotto per spiegare gli esperimenti (originariamente dallelettricità statica). Si è constatato che sono necessari solo due tipi di addebiti e per distinguerli e distinguerli vengono fornite etichette. Letichetta più conveniente è positiva e negativa (che presenta alcuni vantaggi matematici). È pura convenzione che ai protoni venga assegnata una carica positiva e agli elettroni venga assegnata una carica negativa.
Si è scoperto che tutte le cariche dello stesso tipo si respingono, mentre cariche di diverso tipo si attraggono.
Risposta
Tutte le particelle sembrano essere raggruppate sotto due polarità distinte in base al modo di attrazione o repulsione. Si dice che quelle particelle che si respingono a vicenda abbiano cariche simili. Quelli che si attraggono hanno cariche diverse. Essendo una carica positiva o negativa, è una convenzione già accettata dalla comunità scientifica mondiale.
Una carica è una proprietà posseduta da un corpo quando cè uno squilibrio interno del numero di particelle che trasportano polarità diverse in base allattrazione o alla repulsione.