Hvem (og hvorfor) startet “ elektronene er negative, protoner er positive ” konvensjonen? [duplikat]

Ordlyden i spørsmålet antyder at elektronene var de første objektene eller partiklene hvis ladning krevde folket å etablere tegnkonvensjonen. Men det er tydeligvis ikke tilfelle.

Elektronen ble oppdaget av JJ Thomson i 1897, men i mye mer enn et århundre før det øyeblikket hadde folk allerede studert elektriske (og magnetiske) fenomener, til og med kvantitativt. , og de hadde allerede fikset en konvensjon som ladede gjenstander eller sider av et batteri er positive og hvilke av dem som er negative.

Fordi denne konvensjonen allerede var etablert, var det absolutt ingen frihet i beslutningen om tegnet av elektronens ladning. Det ble ganske enkelt målt i katodestrålene osv., Og det viste seg å være negativt.

Historisk sett var den første mannen som bestemte seg for en skiltkonvensjon for elektrisk ladning, sannsynligvis Benjamin Franklin på 1700-tallet. Hans elektrisitetsmodell antok at ladede gjenstander inneholder noe væske – det er den elektriske ladningen av en kontinuerlig type (likheten med phlogiston, væsken som antas å personifisere varme, kan ikke overses). Hvis det er for mye av denne væsken, som er naturlig identifisert med pluss tegnet, ville han snakke om den positive elektriske ladningen og omvendt.

Opp til øyeblikket da elementærpartiklene ble oppdaget, det var ingen måte å bevise at en av de to tegnkonvensjonene var bedre enn andre. Faktisk, selv i dag, er det ikke sant at motsatt tegnkonvensjon ville være «bedre» i noen forstand. Elektroner kan ha en positiv ladning i motsatt konvensjon, men protoner og kjerner (og opp kvarker) som er like viktige (og, når det gjelder oppkvarker, like grunnleggende), ville være negativt ladet mens de «er pent positivt ladet i verden rundt oss.

Når en konvensjon er løst for den elektriske ladningen, dukker det opp en naturlig konvensjon for tegnet på strømmen, spenningen og mange andre elektriske observasjoner også. Det skjer bare at i kretsene, pilene for strømmen har motsatt retning enn elektronenes hastigheter, men dette avviket ble først synlig når folk visste at strømmen var sammensatt av negativt ladede elektroner som var lenge – et århundre – etter Benjamin Franklins innstilling av konvensjon. Denne tilsynelatende avviket gir ingen problemer så lenge vi følger den nøye og innser (og, når det er nødvendig, understreker) at pilene representerer strømmen i henhold til de etablerte konvensjonene og ikke elektronenes hastighet.

Man bør påpeke også at det eksisterer ledere der ledningsevnen er garantert av positivt ladede bærere (eller begge deler), for eksempel i løsninger (positivt ladede ioner) eller halvledere (hull). I disse lederne stemmer tegnene på strømmen overens med tegnet på hastigheten til (positivt ladede) bærere.

Kommentarer

• Flott svar! Jeg tror symboler hjelper på argumentet om at den andre tegnkonvensjonen ikke ville vær " bedre ": den (lokale) strømmen kan skrives som $ \ vec {I} = nq \ vec {v} A $, der $ n $ er (lokal) bæreevne, $ q $ bærebelastning, $ \ vec {v} $ bærehastighet (øyeblikkelig, netto) og $ A $ overflaten vinkelrett på $ \ ve c {v} $.
• Siden den ' heter " elektrisitet " virker mer fornuftig for " elektroner " å bli definert til å ha en positiv ladning. Jeg antar at alternativt kan vi begynne å kalle det " protonitet " … men er ikke ' t det strømmen av elektroner fra kjerne til kjerne som skaper den elektriske strømmen?
• En anonym bruker prøvde å redigere innlegget for å legge til en kommentar. Jeg ' Jeg legger inn kommentaren her: I det siste til siste og siste avsnittet, der " elektronhastighet " er nevnt, forfatteren ' s kan si å si " pilene for strømmen er tegnet inn motsatt retning enn bevegelsen til elektronene ", selv om verken den setningen eller den han bruker gir mening, fordi det bare er en " tegn " for hastighet, da det ikke er noe som heter " negativ hastighet ". Jeg mener at forfatteren burde etablere hva han mener å si, redigere oppføringen, og deretter slette dette første avsnittet.
• fortsetter: For det andre, " positivt ladede bærere " er en forvirrende betegnelse, der den riktige termen er " positive ladningsbærere ". Og når det gjelder halvledere, er " hull " ikke i stand til å reise alene; det er et elektronhullspar som i dette tilfellet er referert til som ladningsbæreren, dvs. når et elektron eksiteres fra valensbåndet inn i ledningsbåndet,
• @intuited Ordet " elektron " ble laget 245 år etter ordet " elektrisitet ". Elektrisitet var opprinnelig en egenskap for et materiale (som " elastisitet "), spesielt " muligheten for et materiale å ta en elektrisk ladning, som et gult stykke ( electrum på gresk) ". Så lenge " electrick " var et substantiv, som betyr " en isolator ", mens " en ikke-electrick " var en leder.