Вопрос внутри параграфа, страница 4, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Предлагаем вам порассуждать о том, какой на самом деле смысл скрыт под терминами “положительный” и “отрицательный” заряды. Что известно из опыта, что мы сами придумали для удобства?

Рассуждения о смысле терминов "положительный" и "отрицательный" заряд можно разделить на две части: то, что является объективным, наблюдаемым в опытах фактом, и то, что является условным соглашением (конвенцией), введенным людьми для удобства описания этих фактов.

Экспериментально установленные, объективные свойства электрических зарядов, не зависящие от наших определений:

1. В природе существует два типа электрических зарядов. Это фундаментальное свойство нашего мира.

2. Заряды одного типа отталкиваются друг от друга, а заряды разных типов — притягиваются.

3. При взаимодействии двух тел, обладающих равными по величине, но разными по типу зарядами, происходит их взаимная нейтрализация. Суммарный заряд такой системы становится равным нулю.

4. Выполняется закон сохранения заряда: в изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной. Заряд не может исчезнуть или появиться из ничего, он может лишь передаваться от одного тела к другому или появляться парами (например, рождение пары электрон-позитрон), где суммарный заряд новорожденных частиц равен нулю.

5. Электрический заряд квантуется. Это означает, что он существует только в виде дискретных порций. Существует минимальный (элементарный) заряд, обозначаемый $\text{e}$, который несет, например, электрон. Любой заряд $\text{q}$ в природе кратен этой величине: $q = N \cdot e$, где $\text{N}$ — целое число.

Условности, введенные человеком для построения математической модели электрических явлений:

1. Названия. Сами термины "положительный" и "отрицательный" — это условность. Их ввел в середине XVIII века Бенджамин Франклин. Он мог бы назвать их "А" и "Б", "красный" и "синий" или "стеклянный" и "смоляной" (по материалам, на которых эти заряды легко получить), но выбор пал на математические термины, что оказалось невероятно удачным.

2. Присвоение знаков. Выбор того, какой из двух типов заряда считать положительным, а какой — отрицательным, был абсолютно произвольным. Франклин условно договорился считать заряд, возникающий на стеклянной палочке при натирании ее о шелк, положительным. Соответственно, заряд, полученный на эбонитовой палочке при натирании ее о мех, оказался отрицательным. Уже значительно позже было установлено, что носителями элементарного отрицательного заряда являются электроны, а положительного — протоны. Если бы исторический выбор Франклина был обратным, то сегодня мы бы считали заряд электрона положительным, а протона — отрицательным.

3. Математический аппарат. Использование знаков `+` и `-` позволяет применять для описания электрических явлений простейшие правила алгебры, что очень удобно:

• Процесс нейтрализации зарядов описывается как арифметическое сложение: $(+q) + (-q) = 0$.
• Закон сохранения заряда становится законом сохранения алгебраической суммы.
• Закон Кулона, описывающий силу взаимодействия $F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$, автоматически дает правильный результат: для одноименных зарядов произведение $q_1 q_2$ положительно (отталкивание), а для разноименных — отрицательно (притяжение).

Единственным небольшим неудобством, возникшим из-за этого исторического выбора, стало то, что в электротехнике за направление тока принято направление движения положительных зарядов. В то же время в наиболее распространенных проводниках — металлах — ток представляет собой упорядоченное движение отрицательно заряженных электронов, которые движутся в сторону, противоположную "официальному" направлению тока.

Ответ: Из опыта известно, что в природе существует два типа зарядов, которые взаимодействуют по определенным законам (одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются), а также, что заряд сохраняется и существует только в виде дискретных порций (квантуется). Придуманными для удобства являются сами названия "положительный" и "отрицательный", а также соответствующая им математическая модель со знаками `+` и `-`. Эта условность (конвенция) оказалась чрезвычайно полезной, так как позволила описывать сложные физические явления простым языком алгебры.