Hvad betyder det at være / have en negativ ladning?

beslutningen om at kalde en slags ladning positiv og en slags ladning negativ er helt vilkårlig.

alle elektriske ladninger er enten positive eller negative.

det er praktisk at udtrykke ladning med hensyn til rationelle tal (den mindste teoretisk mulige ladning i standardmodellen er +1/3 eller -1/3 i elektronladningsenheder), men der er ikke en grundlæggende grund til, at vi skal bruge denne terminologi. Vi kunne kalde afgifter som dem i protonen “Vestafgifter” og afgifter som dem i elektronen “Østafgifter”, for eksempel uden nogen ændring i betydning.

med andre ord, i forbindelse med elektriske ladninger er positive og negative “retninger” i ladningsrummet. Negative ladninger er det omvendte af positive ladninger, men de er ikke “mindre end” positive ladninger. En elektrisk ladning på nul betyder bare, at noget er elektromagnetisk “neutralt”, dvs.lige langt mellem positivt og negativt.

men elektrisk ladning er ikke som for eksempel masse, for hvilken en negativ masse er en ikke-fysisk. Så vidt vi ved, er der ikke sådan noget som negativ masse, hvilket er noget, vi aldrig har observeret, som kun er defineret matematisk. Men det virkelige fysiske univers er fuld af positive og negativt ladede partikler i næsten nøjagtigt de samme mængder.

for hundrede og firs år siden, da elektromagnetisme lige var ved at blive en videnskab, vedtog nogen simpelthen en tegnkonvention, der indebærer, at ladningen af en elektron er -1 i elektronladningsenheder, og ladningen af en proton er +1 i elektronladningsenheder. Hvis fysikere i junglen havde udviklet elektromagnetisme uafhængigt af fysikere i Europa, og de amasoniske fysikere besluttede, at ladningen en en elektron ville være +1 og ladningen af en proton ville være -1, ville deres beregninger producere nøjagtigt de samme forudsigelser om de elektromagnetiske kræfter mellem objekter som De Europæiske fysikere ville. Skiltets retning er en helt vilkårlig regel af vejen.

specifikt:

i 1839 viste Michael Faraday, at den tilsyneladende opdeling mellem statisk elektricitet, strømelektricitet og bioelektricitet var forkert, og alle var en konsekvens af opførelsen af en enkelt slags elektricitet, der optrådte i modsatte polariteter. Det er vilkårlig, hvilken polaritet der kaldes positiv, og som kaldes negativ. Positiv ladning kan defineres som ladningen tilbage på en glasstang efter at være blevet gnides med silke.

vi vidste ikke, hvorfor positive ladede ting havde positive ladninger og negativt ladede ting havde negative ladninger indtil meget senere. Elektronen blev opdaget i 1874 af George Johnstone Stoney, og atomets elektron-protonmodel blev foreslået i 1911 af Antonius van Den Broek og bevist eksperimentelt i 1913 af Henry Moseley. Men i 1913 var den elektriske ladningstegnkonvention allerede 74 år gammel.

i henhold til Coulombs lov afviser en positiv ladning og en positiv ladning hinanden, en negativ ladning og en negativ ladning afviser hinanden, og en positiv ladning og en negativ ladning tiltrækker hinanden.

(styrken af denne tiltrækning eller frastødning er omvendt proportional med kvadratet af afstanden mellem dem. Så hvis styrken af den elektromagnetiske kraft mellem to identiske ladninger i en afstand af 1 enheder er 16, er styrken af den elektromagnetiske kraft mellem dem i en afstand af 2 enheder 4, og styrken af den elektromagnetiske kraft mellem dem i en afstand af 3 enheder er 16/9. (dvs. omkring 1,78), for alle enheder, du vælger.)

når vi siger, at noget har en positiv elektrisk ladning, mener vi simpelthen, at det har den samme slags ladning som en proton. Og når vi siger, at noget har en negativ elektrisk ladning, mener vi simpelthen, at det har den samme slags ladning som en elektron.