מה ההבדל בין חיוב שלילי לחיוב חיובי?


תשובה 1:

אין הבדל ככזה. את המינוח נתן בנימין פרנקלין במאה ה -18 באמריקה. מאז אנו עוקבים אחר זה. מטענים זהים דוחים, ומטענים הפוכים מושכים. זה מהותי. אבל כדי ללמוד מדע, עלינו להסכים על הגדרה. כך שכל אחד יכול להבין. זו הסיבה שכולנו סיכמנו על אלקטרונים שיטענו באופן שלילי ופרוטון להיות טעון חיובי.

טעינה חשמלית וזרם - היסטוריה קצרה


תשובה 2:

ההבדל בין מטען שלילי למטען חיובי הוא שמטען שלילי הוא הקוטביות ההפוכה של מטען חיובי וכי מטענים של קוטביות הפוכים מושכים זה את זה בעוד מטענים של אותה קוטביות דוחים זה את זה.

הרבה מזה נובע מהזיכרון ואני מניח שסיפור המוצא יכול להיות אפוקריפי ולא עובדה טהורה. אם יש שם פיזיקאים שיכולים להיות יותר ספציפיים או נכונים מבחינה היסטורית, אני מוכן לתקן בכל פרט ספציפי.

בנימין פרנקלין ביצע כמות גדולה מהניסויים הראשונים בחשמל וגילוי המטען החשמלי. הוא טבע רבים מהמונחים איתם מתואר חשמל, כולל חיובי ושלילי לשני הקוטביות ההפוכות של מטען חשמלי.

הניסויים הקשורים ביותר למונחים אלה קשורים לחשמל סטטי המושרה על מוטות זכוכית. הוא שפשף מוטות זכוכית במשי ולמד ששני מוטות כאלה דוחים זה את זה. הוא שפשף מוטות זכוכית בפרווה ולמד שמוטות כאלה ידחו זה את זה אך מושכים אליהם מוטות שפשפו במשי.

קיומו של האלקטרון כחלקיק הגופני העיקרי הנע-חופשי החשבון על שינויים אלה לא היה ידוע באותה עת. התיאוריה של פרנקלין על המתרחש בכדי לגרום לשינוי זה לא התבססה על האלקטרון. הוא היה צריך לתאר את שני המטענים ההפוכים בדרך כלשהי והוא בחר לטבע את המונחים חיוביים ושליליים כדי לייצג אותם.

מכיוון שלא היה ידוע כי העברת חלקיק פיזי יחיד הוא שגרם לחוסר איזון המטען בין שני מוטות הזכוכית, הוא נאלץ לבחור את הקוטביות של אחד המוטות להיות חיוביים והשני להיות שלילי, בהתחשב בתנאים שהוא נטבע. זה פשוט קורה שהמטען על מוט הזכוכית שהוא מכנה חיובי אינו המטען של האלקטרון. במקום זאת, המטען של הפרוטונים הלא מאוזנים בגרעיני האטומים שכבר אינם מאוזנים על ידי האלקטרונים החסרים.

אז, הבחירה השרירותית במקצת של פרנקלין במוסכמה החיובית והשלילית נקבעה כבר בזמן שהתגלה האלקטרון והמטען שלו. על פי מוסכמה זו המטען על האלקטרון היה שלילי, והמטען השווה וההפוך של הפרוטון - החלקיק בתוך גרעין האטום - הוא חיובי. ברמה האטומית, המטענים ההפוכים הללו הם המחזיקים אלקטרונים במסלול סביב גרעין האטום.

אנו יודעים כעת כי למוט זכוכית שנשפשף במשי יש יותר אלקטרונים ממה שהתחיל איתו. החיוב הכולל אפוא שלילי. מוט זכוכית שפשף בפרווה יש פחות אלקטרונים ממה שהוא התחיל איתו. המטען הכללי אפוא חיובי. לכל מוט מוטען חשמלי נטו הפוך בקוטביות לשני ולכן הם מושכים זה את זה.

המונחים חיוביים ושליליים עצמם היו שרירותיים. הבחירה באיזו משתי הקוטביות ההפוכות נקרא חיובי ואשר נקרא שלילי הייתה שרירותית. הדבר המשמעותי באלקטרומגנטיות הוא שישנן שתי קוטביות של מטען חשמלי וכי האופי ההפוך של שתי הקוטביות גורם לאינטראקציות בין עצמים שיש להם מטענים לא מאוזנים, לא נייטרליים.