La definición indirecta de carga eléctrica

Esta es una conjetura sobre lo que el autor estaba pensando.

Tenemos las unidades SI fundamentales para longitud (m), masa (kg) y tiempo (s), que originalmente se definieron como una 40 millonésima parte de la circunferencia de la tierra, la masa de 0,001 m 3 de agua ^y 1 /86400 de un día. Este es el sistema MKS. No existe una forma natural de integrar el electromagnetismo en este sistema de unidades MKS y, en realidad, existen varias convenciones, la más común es MKSA (A para amperio) y la otra CGS-Gaussian (cm, g, s y un montón de unidades oscuras para el electromagnetismo ). La diferencia no está solo en los nombres de las unidades, sino también en las ecuaciones que describen el electromagnetismo. Por ejemplo, en CGS-Gaussian, la ecuación sería

Pero no iría tan lejos como para definir la carga a partir de la integral de superficie de la$E$campo, porque requeriría tener una forma de cuantificar los campos eléctricos sin involucrar cargas eléctricas. Tú mismo notaste esto.

Una definición más significativa de carga es comenzar con el amperio (1 culombio es 1 amperio por segundo), junto con la definición original del SI que vincula el amperio con el sistema MKS:

El amperio es la corriente constante que, si se mantiene en dos conductores paralelos rectilíneos de longitud infinita, de sección circular despreciable, y colocados en el vacío a un metro de distancia, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 × 10 −7 ^newtons por metro de longitud.

(La definición actual del SI define el culombio como un múltiplo fijo de la carga elemental).

Una explicación más realista de la elección de palabras es que los autores fueron descuidados. Tal vez el libro se escribió originalmente (en 1965) para unidades CGS-Gaussianas y la frase tenía más sentido en la explicación original.

No es circular en absoluto. Los primeros capítulos se ocupan de las cargas en reposo; aquí sus campos eléctricos están dados por la ley de Coulomb.

El capítulo donde aparece esta nueva definición es sobre los campos de cargas en movimiento , tema que aún no ha sido abordado. En este contexto más general, la ley de Coulomb ya no funciona, así que comenzamos de nuevo con nuevas definiciones. Antes, era trivial definir carga; ahora, no lo es, por lo que es útil comenzar con una definición de la misma.

Creo que se puede justificar porque solo podemos saber que hay cargos allí por el efecto en otros cargos. Y ese efecto se expresa matemáticamente por el campo eléctrico.

Entonces, usando cargas de prueba en el exterior a varias distancias, es posible evaluar el campo. Si bien las cargas son la fuente del campo, y por ende más fundamentales por así decirlo, sólo se conocen por sus efectos, por el campo que crean.

Un ejemplo donde podríamos imaginar que también se podría hacer, tomemos la masa como fuente del campo gravitatorio. De acuerdo con la ley de la gravedad de Newton, existe una aceleración fuera de cualquier masa$M$dada por:

La razón para no definir la masa como

Entonces, el efecto gravitatorio de la masa solo es significativo para masas enormes, en la escala de los planetas. Y su efecto principal en la vida normal no tiene nada que ver con su campo gravitatorio.

No es el caso de las cargas y el campo eléctrico. Este último es el único efecto de la carga y puede usarse como su definición.