Ninguém ainda definiu o significado real de uma carga, ou porque uma carga negativa é diferente de uma carga positiva.
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Todo mundo sabe que a carga positiva é devida aos prótons e a carga negativa aos elétrons, mas o que a carga significa?
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Por que as cargas negativas e positivas foram designadas dessa forma?
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Era também uma possibilidade de chamar a carga de um elétron de positiva e a carga de um próton de negativa?
Comentários
- " Cobrança " é uma propriedade de objetos. A quantidade total de carga e a distribuição de carga de um objeto determinam seu comportamento em campos eletromagnéticos. " positivo " e " negativo " são convenções (históricas), assim como " rose " e " tulip ". Se trocássemos esses termos, ainda poderíamos diferenciar as cargas (e as flores). Nesse sentido, também não há nenhum significado absoluto. O fato muito mais importante é que existem duas polaridades diferentes de cargas que existem em números iguais.
- POR QUE as questões da física sobre as definições fundamentais terminam nos postulados e nas leis que devem ser assumidas para que uma o modelo se ajusta aos dados existentes e prevê novas observações. Os postulados e as leis foram escolhidos para o modelo matemático como axiomas extras PORQUE eles restringem a matemática a observações e previsões corretas. Um dos postulados implícitos dos dados é a existência de duas cargas opostas e o sinal é uma convenção arbitrária.
- Relacionado: physics.stackexchange.com/ q / 17109/2451 e seus links.
- Com relação à pergunta 2, ' é puramente porque Benjamin Franklin tomou uma decisão arbitrária quanto a qual chamar " negativo " versus " positivo " com base em informações inadequadas (elétrons e prótons não ' foram descobertos ainda). Provavelmente teria tornado a eletrônica e a física um pouco mais simples e intuitivas se ele tivesse feito a escolha oposta, resultando em elétrons sendo chamados de " positivos " e prótons " negativos ". Um desenho animado relevante: xkcd.com/567
Resposta
Na teoria quântica de partículas elementares (no sentido de representação irredutível do grupo de Poincaré com massa $ m $ e spin (helicidade) $ s $) se algum operador $ \ hat {Q} $ de simetria interna comutar (como carga elétrica) com o hamiltoniano $ \ hat {H} $ da teoria de campo dada, deve haver $$ [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = q_ {A} \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} _ {A} (\ mathbf p), \ quad [\ hat {Q}, \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p)] | \ rangle = -q_ {A} \ hat {\ varphi} _ {A} (\ mathbf p). $$ Aqui $ \ hat {\ varphi} ^ {\ dagger} (x) $ é um campo que cria partículas enquanto $ \ hat {\ varphi} (x) $ é um campo que cria antipartículas.
Então você pode ver dois fatos: a partícula tem carga igual à carga da antipartícula correspondente com sinal menos; a configuração do sinal da carga da partícula é formal. Podemos definir a carga do pósitron como negativa, a física não muda.
A cobrança é apenas a medida da interação. Vejamos isso no exemplo simples.
Sabemos que há interação entre dois elétrons que não podem ser descritos como gravitacionais (eles são repelidos). Também sabemos que próton e elétron são atraídos (essa interação também não pode ser descrita como gravitacional porque é mais forte do que ela). Então sabemos que essa força de interação no caso mais simples coincide com a lei $ \ frac {1} {r ^ {2}} $, e a medida da interação é constante no tempo. Precisamos construir a teoria com essas propriedades. A carga de determinada partícula, como (para simplificar) a massa no caso de interação gravitacional, nos diz sobre sua participação na interação.
Comentários
- Fiz uma pergunta semelhante há alguns meses, na esperança de obter algum insight. Parece que não ' t temos a " gravidade é a curvatura do espaço-tempo " explicação para a cobrança ainda. Podemos descrever o quê, mas não o porquê. Ótima pergunta geral!
- Seu primeiro parágrafo pode assustar alguns leitores, mas os outros são realmente bons.+1
- @Shookster A teoria da relatividade geral é uma exceção em sua aparência, pois apareceu muito antes de haver dados para confirmar suas previsões. Por que questões em física sobre definições fundamentais terminam em postulados e leis que devem ser assumidos para que um modelo matemático se ajuste aos dados existentes e preveja novas observações. Os postulados e as leis foram escolhidos para o modelo matemático como axiomas extras PORQUE eles restringem a matemática a observações e previsões corretas. Um dos postulados implícitos dos dados é a existência de duas cargas opostas.
Resposta
Se voltarmos designar todas as cargas elétricas positivas como negativas e vice-versa, mantendo seu valor absoluto, a física resultante seria a mesma. Portanto, a escolha exata é apenas uma questão de convenção.
Só importa que a carga elétrica do próton e do elétron sejam opostas ($ Q_ \ text {proton} = – Q_ \ text {electron} $). A cobrança é aditiva, o que significa que se você tiver um sistema com cobrança $ Q_1 $ e outro sistema com cobrança $ Q_2 $, o sistema combinado terá a cobrança $ Q_1 + Q_2 $ (soma dessas cobranças).
A carga do elétron é oposta à do próton, então a combinação de igual número de prótons e elétrons tem carga total zero, ou seja, é eletricamente neutra. Uma dessas combinações (até outras partículas adicionais (nêutrons)) é o átomo usual (não ionizado).
Resposta
O conceito de carga elétrica é introduzido para explicar experimentos (originalmente de eletricidade estática). Verifica-se que apenas dois tipos de cargas são necessários e para distingui-los e distingui-los são dados rótulos. O rótulo mais conveniente é positivo e negativo (que tem algumas vantagens matemáticas). É pura convenção que os prótons são atribuídos a uma carga positiva e os elétrons são atribuídos como negativos.
É descoberto que todas as cargas do mesmo tipo se repelem, enquanto cargas de diferentes tipos se atraem.
Resposta
Todas as partículas parecem ser agrupadas em duas polaridades distintas com base na forma de atração ou repulsão. Diz-se que essas partículas que se repelem têm cargas semelhantes. Aqueles que se atraem têm cargas diferentes. Ser uma carga positiva ou negativa é uma questão de convenção já aceita pela comunidade científica mundial.
Uma carga é uma propriedade possuída por um corpo quando há desequilíbrio interno do número de partículas carregando polaridades diferentes com base na atração ou repulsão.