Что является более фундаментальным, электрический ток или заряд?

Ниже приведены некоторые утверждения, касающиеся электричества, которые часто встречаются в научной и технической литературе.

Если нужна очень большая точность измерения, то ток (амперы) намного легче измерить, чем заряд (кулоны). Время (секунды) также легко измеряется. Поэтому, в физике принято считать, что ток и время являются измеряемыми величинами, а заряд это производная от них величина.

К сожалению, эта концепция оказывает значительное влияние на процесс изучения и понимания одного из основных разделов физики. Часто, она преподносится в виде утверждения, что ток более «реальная» величина, чем заряд.

Во многих школьных учебниках можно встретить такую формулировку: «количество электричества» измеряется в амперах, а не в кулонах. Там же утверждается, что ток это основа электричества и что ток течет по проводам.

Такая же ситуация наблюдается и в учебниках для учебных заведений более высокого уровня. Студенты знакомятся с понятиями «электрический ток» и «ампер» не имея при этом достаточно информации, что бы связать амперы с движением зарядов. Это происходит из-за того, что разделы, касающиеся зарядов и движения электронов в металлах, преподаются после изучения электрического тока.

Данная концепция просматривается и в не научной литературе электротехнической тематики. Авторы обычно фокусируют внимание на токе и амперах, при этом электрические заряды и их движение в проводнике даже не рассматривается.

Следствием такого подхода к изучению электричества является широко распространенное заблуждение, что заряд это какая-то абстрактная величина, а ток это материальная субстанция.
Так же принято считать, что электрические заряды проявляют себя только в эффектах связанных со статическим электричеством (прилипание заряженных предметов, различные виды электрических разрядов и т.д.). В то время как электрический ток применяется практически во всех современных электротехнических устройствах.

Я долго думал, откуда берутся эти ошибочные утверждения, и пришёл к выводу, что они имеют общий источник. Я полагаю, что за основу должен быть взят метод стандартизации физических величин. Общей нитью всех этих ошибочных рассуждений является утверждение о том, что амперы более фундаментальны, чем кулоны, где слово «фундаментальны» подразумевает популярность и не имеет никакого отношения к способу стандартизации физических величин.

Используя термин «фундаментальные величины» мы подразумеваем, что базовые величины более фундаментальны, чем их производные. Например, килограммы более фундаментальны, чем кг/с, количество какой либо величины более фундаментально, чем ее изменение (производная), расстояние более фундаментально, чем скорость, джоули более фундаментальны, чем ватты. Поэтому, не имеет смысл давать студентам определение скорости, если они имеют слабое представление о расстоянии и времени.

Однако, когда дело касается электротехники почему то многие авторы продолжают упорно доказывать, что ток (амперы) это фундаментальная величина, а заряд (кулоны) производная от тока. Они преподают электрический ток студентам, которые не имеют понятия об электрическом заряде. При этом указывают, что «электричество» измеряется в амперах, а заряд это просто абстрактная величина, тяжёлая для понимания и измеряемая в каких-то странных единицах (А·с).

Моё мнение полностью противоположно. Кулоны это фундаментальные единицы, а амперы – просто удобное сокращение для «кулонов в секунду». Да, кулоны вычисляют после определения ампер. Но, тем не менее: электрический заряд это основа электричества, а электрический ток это просто величина потока заряда.

Может показаться, что это противоречит утверждению, что «амперы это фундаментальная единица измерения, а кулоны вторичная». На самом деле этот постулат говорит о том, что ток в амперах может быть измерен непосредственно, а заряд определяется с помощью ампер и секунд. Он не говорит, что амперы более фундаментальны, а просто определяет какую величину легче измерить с высокой точностью.

Я предлагаю, чтобы изучение электричества основывалось на понятиях «кулон» и «кулон в секунду». Термин «амперы» должен рассматриваться просто как сокращенная запись для «кулонов в секунду» и преподаваться на более поздних курсах.