Ingen har ennå definert den faktiske betydningen av en ladning, eller hvorfor en negativ ladning er forskjellig fra en positiv ladning.
-
Alle vet at positiv ladning skyldes protoner og negativ ladning skyldes elektroner, men hva betyr ladningen?
-
Hvorfor ble negative og positive ladninger utpekt så?
-
Var det også en mulighet å kalle ladningen til et elektron positivt og ladningen av et proton negativt?
Kommentarer
- " Charge " er en egenskap for objekter. Den totale ladningsmengden og ladningsfordelingen til et objekt bestemmer dets oppførsel i elektromagnetiske felt. " positiv " og " negativ " er (historiske) konvensjoner, akkurat som " rose " og " tulipan ". Hvis vi ville bytte disse vilkårene, kunne vi fremdeles skille anklagene (og blomstene) fra hverandre. Slik sett er det ingen absolutt mening for noen av dem. Det mye viktigere faktum er at det er to forskjellige polariteter av ladninger som eksisterer i like mange.
- HVORFOR spørsmål i fysikk om grunnleggende definisjoner havner på postulatene og lovene som må antas slik at en matematisk modellen passer til eksisterende data og forutsier nye observasjoner. Postulatene og lovene er valgt for den matematiske modellen som ekstra aksiomer FORDER de begrenser matematikken til observasjoner og rette spådommer. Et av de implisitte postulatene fra data er eksistensen av to motsatte ladninger, og tegnet er en vilkårlig konvensjon.
- Relatert: physics.stackexchange.com/ q / 17109/2451 og lenker deri.
- Når det gjelder spørsmål 2, er det ' bare fordi Benjamin Franklin tok en vilkårlig beslutning om hvilken som skal kalles " negativ " versus " positiv " basert på utilstrekkelig informasjon (elektroner og protoner hadde ikke ' ikke blitt oppdaget ennå). Det ville trolig ha gjort elektronikk og fysikk litt enklere og mer intuitivt hvis han hadde tatt det motsatte valget, og resulterende elektroner ble kalt " positive " og protoner " negative ". En relevant tegneserie: xkcd.com/567
Svar
I kvanteteori om elementære partikler (i en forstand av irredusibel representasjon av Poincare-gruppen med masse $ m $ og spinn (helisitet) $ s $) hvis noen operatører $ \ hat {Q} $ av intern symmetri pendler (som elektrisk ladning) med Hamiltonian $ \ hat {H} $ av gitt feltteori, må det være $$ [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} ^ {\ dolk} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = q_ {A} \ hat {\ varphi} ^ {\ dolk} _ {A} (\ mathbf p), \ quad [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = -q_ {A} \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p). $$ Her er $ \ hat {\ varphi} ^ {\ dolk} (x) $ et felt som skaper partikler mens $ \ hat {\ varphi} (x) $ er et felt som lager antipartikler.
Så du kan se to fakta: partikkelen har ladning som er lik ladningen til tilsvarende antipartikkel med minustegn; innstillingen av partikkelens ladning er formell. Vi kan sette positronladningen som negativ, fysikken endres ikke.
Ladning er bare mål for interaksjon. La oss se dette på det enkle eksemplet.
Vi vet at det er samspill mellom to elektroner som ikke kan beskrives som gravitasjon (de blir frastøtt). Vi vet også at proton og elektron tiltrekkes (denne interaksjonen kan ikke betegnes som gravitasjon fordi den er sterkere enn den). Så vet vi at denne interaksjonskraften i det enkleste tilfellet er mynter med $ \ frac {1} {r ^ {2}} $ lov, og måling av interaksjon er konstant i tid. Vi må bygge teorien med disse egenskapene. Ladningen av gitt partikkel, som (for enkelhets skyld) massen i tilfelle gravitasjonsinteraksjon, sier oss om at den deltar i interaksjon.
Kommentarer
- Jeg stilte et lignende spørsmål for noen måneder siden i håp om litt innsikt. Det ser ut til at vi ikke har ' t " tyngdekraften-er-den-bøyning-av-rom-tid " forklaring for gebyr ennå. Vi kan beskrive hva, men ikke hvorfor. Flott overordnet spørsmål!
- Ditt første avsnitt kan skremme noen lesere, men de andre er veldig gode.+1
- @Shookster Teorien om generell relativitetsteori er et unntak i utseendet, da det dukket opp lenge før det var noen data for å bekrefte dets spådommer. HVORFOR spørsmål i fysikk om grunnleggende definisjoner havner på postulatene og lovene som må antas slik at en matematisk modell passer til eksisterende data og forutsier nye observasjoner. Postulatene og lovene er valgt for den matematiske modellen som ekstra aksiomer FORDER de begrenser matematikken til observasjoner og rette spådommer. Et av de implisitte postulatene fra data er eksistensen av to motsatte ladninger.
Svar
Hvis vi gjenspeiler betegne alle positive elektriske ladninger som negative og omvendt, mens den absolutte verdien holdes, vil den resulterende fysikken være den samme. Så nøyaktig valg er bare et spørsmål om konvensjon.
Det betyr bare at elektrisk ladning av proton og elektron er motsatt ($ Q_ \ text {proton} = – Q_ \ text {elektron} $). Avgiften er additiv, noe som betyr at hvis du har ett system med avgift $ Q_1 $ og et annet system med avgift $ Q_2 $, har det kombinerte systemet avgiften $ Q_1 + Q_2 $ (summen av disse kostnadene).
Elektronladning er motsatt den for proton, så kombinasjonen av like mange protoner og elektroner har total ladning null, dvs. den er elektrisk nøytral. En slik kombinasjon (opptil ytterligere andre partikler (nøytroner)) er det vanlige (ikke ioniserte) atomet.
Svar
begrepet elektrisk ladning introduseres for å forklare eksperimenter (opprinnelig fra statisk elektrisitet). Det er funnet at bare to typer ladninger er nødvendige og å skille dem og å skille mellom de får etiketter. Den mest praktiske merkingen er positiv og negativ (det har noen matematiske fordeler). Det er en ren konvensjon at protoner tildeles en positiv ladning og elektroner tildeles som negative.
Det er funnet at alle ladninger av samme type frastøter hverandre, mens ladninger av forskjellige typer tiltrekker hverandre. p>
Svar
Alle partikler ser ut til å være gruppert under to forskjellige polariteter basert på måten å tiltrekke eller frastøte på. De partiklene som avviser hverandre, sies å ha samme ladninger. De som tiltrekker hverandre har forskjellige ladninger. Å være en positiv eller negativ ladning, er et spørsmål om konvensjon som allerede er akseptert av verdens vitenskapelige samfunn.
En ladning er en egenskap som et legeme besitter når det er indre ubalanse i antall partikler som bærer forskjellige polariteter basert på tiltrekning eller frastøt.