Quem (e por que) iniciou a “ elétrons são negativos, prótons são positivos ” convenção? [duplicar]

A formulação da pergunta sugere que os elétrons foram os primeiros objetos ou partículas cuja carga exigiu que as pessoas estabelecessem a convenção de signos. Mas obviamente não é o caso.

O elétron foi descoberto por JJ Thomson em 1897, mas por muito mais de um século antes desse momento, as pessoas já estavam estudando fenômenos elétricos (e magnéticos), mesmo quantitativamente , e já haviam fixado alguma convenção de que objetos carregados ou lados de uma bateria são positivos e quais deles são negativos.

Como essa convenção já foi estabelecida, não havia absolutamente nenhuma liberdade na decisão sobre o sinal da carga do elétron. Foi simplesmente medido nos raios catódicos etc. e acabou sendo negativo.

Historicamente, o primeiro homem a decidir sobre uma convenção de sinais para a carga elétrica foi provavelmente Benjamin Franklin no século 18. Seu modelo de eletricidade assumiu que objetos carregados contêm algum fluido – é a carga elétrica de um tipo contínuo (a semelhança com o flogístico, o fluido que se acreditava personificar o calor, não pode ser ignorada). Se houver muito deste fluido, que é naturalmente identificado com o sinal de mais, ele falaria sobre a carga elétrica positiva e vice-versa.

Até o momento em que as partículas elementares foram descobertas, não havia como provar que uma das duas convenções de signos era melhor que as outras. Na verdade, ainda hoje, não é verdade que a convenção de signos opostos seria “melhor” em qualquer sentido. Elétrons poderiam carregar uma carga positiva na convenção oposta, mas prótons e núcleos (e quarks up) que são igualmente importantes (e, no caso de quarks up, igualmente fundamentais) seriam carregados negativamente enquanto eles “estão bem carregados positivamente no mundo ao nosso redor.

Uma vez que uma convenção é fixada para a carga elétrica, uma convenção natural surge para o sinal da corrente, voltagem e muitos outros observáveis elétricos também. Acontece que nos circuitos, o setas para a corrente têm a direção oposta às velocidades dos elétrons, mas essa discrepância só se tornou visível quando as pessoas souberam que as correntes eram compostas de elétrons carregados negativamente, o que foi muito tempo – um século – após Benjamin Franklin definir o convenção. Esta aparente discrepância não causa problemas, desde que a sigamos cuidadosamente e percebamos (e, quando necessário, enfatizemos) que as setas representam a corrente de acordo com as convenções estabelecidas e não a “velocidade dos elétrons”.

Deve-se Saliente ainda que existem condutores onde a condutividade é garantida por portadores carregados positivamente (ou ambos), por exemplo em soluções (iões carregados positivamente) ou semicondutores (orifícios) .Nesses condutores, os sinais da corrente coincidem com o sinal de a velocidade dos portadores (carregados positivamente).

Comentários

• Ótima resposta! Acho que os símbolos ajudam no argumento de que a outra convenção de sinais não seja " melhor ": a corrente (local) pode ser escrita como $ \ vec {I} = nq \ vec {v} A $, onde $ n $ é a densidade da portadora (local), $ q $ a carga da portadora, $ \ vec {v} $ a velocidade da portadora (instantânea, líquida) e $ A $ a superfície perpendicular a $ \ ve c {v} $.
• Uma vez que ' é chamado de " eletricidade ", parece mais sensato que " elétrons " sejam definidos como tendo uma carga positiva. Acho que, como alternativa, poderíamos começar a chamá-lo de " protonidade " … mas não é ' É o fluxo de elétrons de um núcleo a outro que cria a corrente elétrica?
• Um usuário anônimo tentou editar a postagem para adicionar um comentário. Eu ' postarei o comentário aqui: No penúltimo e último parágrafo, onde " velocidade do elétron " é mencionado, o autor ' s pode querer dizer " as setas para a corrente são desenhadas em a direção oposta do movimento dos elétrons ", embora nem essa frase nem a que ele usa façam sentido, porque há apenas um " assine " para velocidade, pois não existe algo como uma " velocidade negativa ". Acredito que o autor deve estabelecer corretamente o que quer dizer, editar sua entrada e, em seguida, excluir este primeiro parágrafo.
• continua: Em segundo lugar, " portadores com carga positiva " é um termo confuso, onde o termo correto é " portadores de carga positiva ". E no caso de semicondutores, " buracos " não são capazes de viajar por si próprios; é um par elétron-buraco que é referido como o portador de carga neste caso, ou seja, quando um elétron é excitado da banda de valência para a banda de condução,
• @intuited A palavra " elétron " foi cunhado 245 anos após a palavra " eletricidade ". Eletricidade era originalmente uma propriedade de um material (como " elasticidade "), especificamente, " a capacidade de um material receber uma carga elétrica, como um pedaço de âmbar ( electrum em grego) ". Portanto, por um longo tempo " eletrick " foi um substantivo, significando " um isolante ", enquanto " um não elétrico " era um condutor.