Nadie ha definido aún el significado real de una carga, o por qué una carga negativa es diferente de una carga positiva.
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Todo el mundo sabe que la carga positiva se debe a los protones y la carga negativa a los electrones, pero ¿qué significa la carga?
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¿Por qué se designaron así las cargas negativas y positivas?
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¿Era también una posibilidad llamar positiva a la carga de un electrón y negativa a la carga de un protón?
Comentarios
- " Charge " es una propiedad de los objetos. La cantidad total de carga y la distribución de carga de un objeto determinan su comportamiento en campos electromagnéticos. " positivo " y " negativo " son convenciones (históricas), como " rose " y " tulip ". Si intercambiáramos estos términos, aún podríamos diferenciar los cargos (y las flores). En ese sentido, tampoco hay un significado absoluto. El hecho mucho más importante es que hay dos polaridades diferentes de cargas que existen en igual número.
- POR QUÉ las preguntas en física sobre definiciones fundamentales terminan en los postulados y leyes que deben asumirse para que una matemática El modelo se ajusta a los datos existentes y predice nuevas observaciones. Los postulados y leyes se han elegido para el modelo matemático como axiomas adicionales PORQUE restringen las matemáticas a observaciones y predicciones correctas. Uno de los postulados implícitos de los datos es la existencia de dos cargas opuestas, y el signo es una convención arbitraria.
- Relacionado: physics.stackexchange.com/ q / 17109/2451 y sus enlaces.
- Con respecto a la pregunta 2, es ' simplemente porque Benjamin Franklin tomó una decisión arbitraria en cuanto a cuál llamar " negativo " versus " positivo " basado en información inadecuada (los electrones y protones no se habían ' aún no descubiertos). Probablemente habría hecho que la electrónica y la física fueran un poco más simples e intuitivas si hubiera tomado la decisión opuesta, los electrones resultantes se llamarían " positivos " y protones " negativos ". Una caricatura relevante: xkcd.com/567
Respuesta
En la teoría cuántica de partículas elementales (en un sentido de representación irreducible del grupo de Poincaré con masa $ m $ y giro (helicidad) $ s $) si algún operador $ \ hat {Q} $ de simetría interna conmuta (como una carga eléctrica) con $ \ hat {H} $ hamiltonianos de la teoría de campo dada, debe haber $$ [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = q_ {A} \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A} (\ mathbf p), \ quad [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = -q_ {A} \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p). $$ Aquí $ \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} (x) $ es un campo que crea partículas, mientras que $ \ hat {\ varphi} (x) $ es un campo que crea antipartículas.
Entonces puede ver dos hechos: la partícula tiene carga que es igual a la carga de la antipartícula correspondiente con signo menos; la configuración del signo de la carga de la partícula es formal. Podemos establecer la carga del positrón como negativa, la física no cambia.
El cargo es solo la medida de la interacción. Veamos esto en un ejemplo simple.
Sabemos que hay una interacción entre dos electrones que no pueden describirse como gravitacionales (son repelidos). También sabemos que el protón y el electrón son atraídos (esta interacción tampoco puede describirse como gravitacional porque es más fuerte que ella). Entonces sabemos que esta fuerza de interacción en el caso más simple co-lados con ley $ \ frac {1} {r ^ {2}} $, y la medida de interacción es constante en el tiempo. Necesitamos construir la teoría con estas propiedades. La carga de una partícula dada, como (para simplificar) la masa en caso de interacción gravitacional, nos dice acerca de su participación en la interacción.
Comentarios
- Hice una pregunta similar hace algunos meses con la esperanza de conocer algo. Parece que no ' t tenemos la " gravedad-es-la-flexión-del-espacio-tiempo " explicación del cargo todavía. Podemos describir el qué pero no el por qué. ¡Excelente pregunta general!
- Su primer párrafo podría asustar a algunos lectores, pero los otros son realmente buenos.+1
- @Shookster La teoría de la relatividad general es una excepción en su apariencia, ya que apareció mucho antes de que existieran datos para confirmar sus predicciones. POR QUÉ las preguntas en física sobre definiciones fundamentales terminan en los postulados y leyes que deben asumirse para que un modelo matemático se ajuste a los datos existentes y prediga nuevas observaciones. Los postulados y leyes han sido elegidos para el modelo matemático como axiomas adicionales PORQUE restringen las matemáticas a observaciones y predicciones correctas. Uno de los postulados implícitos de los datos es la existencia de dos cargas opuestas.
Respuesta
Si volvemos a designar todas las cargas eléctricas positivas como negativas y viceversa, manteniendo su valor absoluto, la física resultante sería la misma. Así que la elección exacta es simplemente una cuestión de convención.
Lo único que importa es que la carga eléctrica del protón y el electrón sean opuestas ($ Q_ \ text {proton} = – Q_ \ text {electron} $). El cargo es aditivo, lo que significa que si tiene un sistema con cargo $ Q_1 $ y otro sistema con cargo $ Q_2 $, el sistema combinado tiene el cargo $ Q_1 + Q_2 $ (suma de esos cargos).
La carga del electrón es opuesta a la del protón, por lo que la combinación de igual número de protones y electrones tiene una carga total cero, es decir, es eléctricamente neutra. Una de esas combinaciones (hasta otras partículas adicionales (neutrones)) es el átomo habitual (no ionizado).
Respuesta
El Se introduce el concepto de carga eléctrica para explicar experimentos (originalmente a partir de electricidad estática). Se encuentra que sólo son necesarios dos tipos de cargas y para distinguirlas y distinguir entre ellas se les dan etiquetas. La etiqueta más conveniente es positiva y negativa (que tiene algunas ventajas matemáticas). Es pura convención que a los protones se les asigne una carga positiva y a los electrones se les asigne una carga negativa.
Se encuentra que todas las cargas del mismo tipo se repelen entre sí, mientras que las cargas de diferentes tipos se atraen entre sí.
Respuesta
Todas las partículas parecen estar agrupadas bajo dos polaridades distintas según la forma de atracción o repulsión. Se dice que las partículas que se repelen entre sí tienen cargas similares. Aquellos que se atraen tienen diferentes cargas. Al ser una carga positiva o negativa, es una cuestión de convención ya aceptada por la comunidad científica mundial.
Una carga es una propiedad que posee un cuerpo cuando hay un desequilibrio interno de la cantidad de partículas que llevan diferentes polaridades en función de la atracción o la repulsión.