電子が負に帯電しているのはなぜですか?負電荷と正電荷の違いは何ですか?

電荷の実際の意味、または負の電荷が正の電荷と異なる理由はまだ誰も定義していません。

  1. 正電荷は陽子によるものであり、負電荷は電子によるものであることは誰もが知っていますが、電荷とはどういう意味ですか?

  2. なぜ負電荷と正電荷がそのように指定されたのですか?

  3. 電子の電荷を正、陽子の電荷を負と呼ぶことも可能でしたか?

コメント

  • "料金"はオブジェクトのプロパティです。物体の総電荷量と電荷分布によって、電磁界での物体の挙動が決まります。 "ポジティブ"および"ネガティブ"は、" rose "や" tulip

。これらの用語を交換する場合でも、料金(および花)を区別することができます。その意味でも絶対的な意味はありません。はるかに重要な事実は、等しい数で存在する電荷の2つの異なる極性があるということです。

  • 基本的な定義に関する物理学の質問は、数学的なものになるように仮定しなければならない仮定と法則に行き着きます。モデルは既存のデータに適合し、新しい観測値を予測します。仮説と法則は、数学を観測と正しい予測に制約するため、追加の公理として数学モデルに選択されています。データからの暗黙の仮定の1つは、2つの反対の電荷の存在であり、符号は任意の規則です。
  • 関連: physics.stackexchange.com/ q / 17109/2451 とその中のリンク。
  • 質問2に関しては、'純粋にベンジャミンフランクリンが恣意的な決定を下したためです。 "ネガティブ"と"ポジティブ不十分な情報に基づいています(電子と陽子はまだ発見されていません')。もし彼が反対の選択をしたなら、それはおそらく電子工学と物理学を少し単純でより直感的にし、その結果電子は"正"と呼ばれたでしょう。およびプロトン"ネガティブ"。関連する漫画: xkcd.com/567
  • 回答

    素粒子の量子論(質量$ m $とスピン(ヘリシティ)$ s $のポアンカレ群の既約表現の意味で)内部対称性のある演算子$ \ hat {Q} $が通勤する場合(電荷のように)与えられた場の理論のハミルトニアン$ \ hat {H} $では、$$ [\ hat {Q}、\ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A}(\ mathbf p)] | \ rangle = q_ {A} \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A}(\ mathbf p)、\ quad [\ hat {Q}、\ hat {\ varphi} _ {A}(\ mathbf p)] | \ rangle = -q_ {A} \ hat {\ varphi} _ {A}(\ mathbf p)。 $$ここで、$ \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger}(x)$は粒子を作成するフィールドであり、$ \ hat {\ varphi}(x)$は反粒子を作成するフィールドです。

    つまり、2つの事実がわかります。粒子の電荷は、対応する反粒子の電荷と等しく、マイナス記号が付いています。粒子の電荷の符号の設定は正式です。陽電子の電荷を負に設定できますが、物理学は変わりません。

    料金は相互作用の尺度にすぎません。簡単な例でこれを見てみましょう。

    重力として説明できない(反発する)2つの電子間に相互作用があることがわかっています。また、陽子と電子が引き付けられることもわかっています(この相互作用は、それよりも強いため、重力とは言えません)。次に、最も単純な場合のこの相互作用力は$ \ frac {1} {r ^ {2}} $の法則と一致し、相互作用の尺度は時間的に一定であることがわかります。これらの特性を使って理論を構築する必要があります。与えられた粒子の電荷は、(簡単にするために)重力相互作用の場合の質量として、相互作用に参加していることを示しています。

    コメント

    • 私は数ヶ月前に同様の質問をしました。 'に" gravity-is-the-bending-of-space-time まだ課金の説明。何を説明することはできますが、理由を説明することはできません。全体的に素晴らしい質問です!
    • 最初の段落は一部の読者を怖がらせる可能性がありますが、他の段落は本当に良いです。+1
    • @Shookster一般相対性理論は、その予測を確認するデータが存在するずっと前に登場したため、その外観は例外です。基本的な定義に関する物理学の質問が、数学モデルが既存のデータに適合し、新しい観測を予測するために仮定しなければならない仮定と法則に終わるのはなぜですか。仮説と法則は、数学を観測と正しい予測に制約するため、追加の公理として数学モデルに選択されています。データからの暗黙の仮定の1つは、2つの反対の電荷の存在です。

    回答

    すべての正の電荷を負として指定し、その逆も同様です。絶対値を維持しながら、結果の物理は同じになります。したがって、正確な選択は単なる慣例の問題です。

    陽子と電子の電荷が反対であることが重要です($ Q_ \ text {proton} = -Q_ \ text {electron} $)。料金は加算的です。つまり、あるシステムの料金が$ Q_1 $で、別のシステムの料金が$ Q_2 $の場合、結合されたシステムの料金は$ Q_1 + Q_2 $(これらの料金の合計)になります。

    電子の電荷は陽子の電荷と反対であるため、同じ数の陽子と電子の組み合わせでは、総電荷がゼロになります。つまり、電気的に中性になります。そのような組み合わせの1つ(追加の他の粒子(中性子)まで)は、通常の(イオン化されていない)原子です。

    回答

    電荷の概念は、実験を説明するために導入されています(元々は静電気から)。 2種類の料金のみが必要であり、それらを区別し、区別するためにラベルが付けられていることがわかります。最も便利なラベルは正と負です(これにはいくつかの数学的利点があります)。陽子には正の電荷が割り当てられ、電子には負の電荷が割り当てられるのは純粋な慣習です。

    同じタイプの電荷はすべて互いに反発し、異なるタイプの電荷は互いに引き付け合うことがわかります。

    回答

    すべての粒子は、引力または反発の方法に基づいて、2つの異なる極性にグループ化されているようです。互いに反発する粒子は、同じような電荷を持っていると言われています。お互いを引き付けるものは異なる料金を持っています。正または負の電荷であることは、世界の科学界によってすでに受け入れられている慣習の問題です。

    電荷は、引力または反発力に基づいて異なる極性を持つ粒子の数の内部不均衡がある場合に、物体が持つ特性です。

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