co to znaczy być/mieć ładunek ujemny?

decyzja o nazwaniu jednego rodzaju ładunku dodatnim i jednego rodzaju ładunku ujemnym jest całkowicie arbitralna.

wszystkie ładunki elektryczne są dodatnie lub ujemne.

wygodnie jest wyrażać ładunek w kategoriach liczb wymiernych (najmniejszy teoretycznie możliwy ładunek w modelu standardowym to +1/3 lub -1/3 w jednostkach ładunku elektronu), ale nie ma podstawowego powodu, dla którego musimy używać tej terminologii. Możemy nazwać ładunki takie jak te w protonie „ładunkami zachodnimi „i ładunki takie jak te w elektronie” ładunkami wschodnimi”, na przykład, bez zmiany znaczenia.

innymi słowy, w kontekście ładunków elektrycznych, dodatnie i ujemne są „kierunkami” w przestrzeni ładunkowej. Ładunki ujemne są odwrotnością ładunków dodatnich, ale nie są one „mniejsze niż” ładunki dodatnie. Ładunek elektryczny zerowy oznacza po prostu, że coś jest elektromagnetycznie „neutralne”, tj. w równej odległości między dodatnim i ujemnym.

ale ładunek elektryczny nie jest jak np. Masa, dla której masa ujemna jest niefizyczna. Według naszej najlepszej wiedzy nie ma czegoś takiego jak masa ujemna, która jest czymś, czego nigdy nie zaobserwowaliśmy, a która jest zdefiniowana tylko matematycznie. Ale prawdziwy fizyczny wszechświat jest pełen dodatnio i ujemnie naładowanych cząstek, w prawie dokładnie takich samych ilościach.

sto osiemdziesiąt lat temu, kiedy elektromagnetyzm stał się nauką, ktoś po prostu przyjął konwencję znaków, która zakłada, że ładunek elektronu wynosi -1 w jednostkach ładunku elektronu, a ładunek protonu wynosi +1 w jednostkach ładunku elektronu. Gdyby fizycy w dżungli amazońskiej rozwinęli elektromagnetyzm niezależnie od fizyków w Europie, a fizycy Amazońscy uznali, że ładunek elektronu an wynosi +1, a ładunek protonu -1, ich obliczenia dałyby dokładnie takie same przewidywania dotyczące sił elektromagnetycznych między obiektami, jak europejscy fizycy. Kierunek znaku jest całkowicie arbitralną regułą drogi.

:

w 1839 roku Michael Faraday wykazał, że pozorny podział na elektryczność statyczną, prądową i bioelektryczność był nieprawidłowy, a wszystko to było konsekwencją zachowania jednego rodzaju elektryczności pojawiającej się w przeciwnych biegunach. To arbitralne, która polaryzacja nazywa się dodatnia, a która negatywna. Ładunek dodatni można zdefiniować jako ładunek pozostawiony na pręcie szklanym po przetarciu jedwabiem.

nie wiedzieliśmy, dlaczego dodatnie ładunki mają dodatnie ładunki, a ujemne ładunki mają ujemne ładunki, aż znacznie później. Elektron został odkryty w 1874 roku przez George 'a Johnstone’ a Stoney 'a, a model elektron-proton atomu został zaproponowany w 1911 roku przez Antoniusa van den Broeka i udowodniony eksperymentalnie w 1913 roku przez Henry 'ego Moseley’ a. Ale do 1913 roku Konwencja o znakach ładunku elektrycznego miała już 74 lata.

zgodnie z Prawem Coulomba, ładunek dodatni i ładunek dodatni odpychają się nawzajem, ładunek ujemny i ładunek ujemny odpychają się nawzajem, a ładunek dodatni i ładunek ujemny przyciągają się nawzajem.

(siła tego przyciągania lub odpychania jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Tak więc, jeśli siła siły elektromagnetycznej między dwoma identycznymi ładunkami w odległości 1 jednostki wynosi 16, Siła siły elektromagnetycznej między nimi w odległości 2 jednostek wynosi 4, a siła siły elektromagnetycznej między nimi w odległości 3 jednostek wynosi 16/9 (tj. około 1,78), dla dowolnych jednostek, które wybierzesz.)

kiedy mówimy, że coś ma dodatni ładunek elektryczny, po prostu mamy na myśli, że ma taki sam rodzaj ładunku jak proton. Kiedy mówimy, że coś ma ujemny ładunek elektryczny, mamy na myśli po prostu, że ma taki sam rodzaj ładunku jak elektron.