قانون حفظ الشحنة الكهربائية
مهما حدث في العالم ، هناك شحنة كهربائية إجمالية معينة في الكون ، وحجمها لا يتغير دائمًا. حتى إذا لم تعد الرسوم لسبب ما موجودة في مكان ما ، فسينتهي بها الأمر بالتأكيد في مكان آخر. هذا يعني أن الشحنة لا يمكن أن تختفي إلى الأبد.
تم إثبات هذه الحقيقة والتحقيق فيها بواسطة مايكل فاراداي. قام ذات مرة بنصب كرة معدنية مجوفة ضخمة في مختبره ، والتي قام بتوصيل سطحها الخارجي بجلفانومتر فائق الحساسية. جعل حجم الكرة من الممكن وضع مختبر كامل بداخلها.
وكذلك فعل فاراداي. بدأ في إحضار أكثر المعدات الكهربائية تنوعًا الموجودة تحت تصرفه إلى الكرة ، ثم بدأ في التجربة. نظرًا لكونه في الكرة ، بدأ في فرك قضبان الزجاج بالفراء ، وبدء تشغيل الآلات الكهروستاتيكية ، وما إلى ذلك. ولكن بغض النظر عن مدى صعوبة محاولة فاراداي ، فإن شحنة الكرة لم تزد. لم ينجح العالم بأي حال من الأحوال في إنشاء شحنة.
ونحن نفهم هذا لأنه عندما تقوم بفرك قضيب زجاجي بفرو ، على الرغم من أن القضيب يحصل على شحنة موجبة ، فإن الفراء يحصل على الفور على شحنة سالبة بنفس المقدار ، ومجموع الشحنة على الفراء والقضيب يساوي صفرًا .
سيعكس الجلفانومتر خارج الكرة بالتأكيد حقيقة التغيير في الشحنة إذا ظهرت شحنة "إضافية" في مختبر فاراداي ، لكن لم يحدث شيء من هذا القبيل. يتم حفظ الشحن الكامل.
مثال آخر. النيوترون هو في البداية جسيم غير مشحون ، لكن النيوترون يمكن أن يتحلل إلى بروتون وإلكترون. وعلى الرغم من أن النيوترون نفسه محايد ، أي أن شحنته تساوي صفرًا ، فإن الجسيمات المولودة نتيجة تحللها تحمل شحنات كهربائية ذات علامة معاكسة ومتساوية في العدد. لم تتغير الشحنة الكلية للكون على الإطلاق ، فهي لا تزال ثابتة.
مثال آخر هو البوزيترون والإلكترون. البوزيترون هو الجسيم المضاد للإلكترون ، وله شحنة معاكسة للإلكترون وهو في الأساس صورة معكوسة للإلكترون. بمجرد أن يلتقي الإلكترون والبوزيترون ، يدمر كل منهما الآخر مع ولادة جاما-كوانتوم (الإشعاع الكهرومغناطيسي) ، لكن الشحنة الكلية تبقى دون تغيير مرة أخرى. العملية العكسية صحيحة أيضًا (انظر الشكل أعلاه).
تمت صياغة قانون حفظ الشحنة الكهربائية على النحو التالي: يتم الحفاظ على المجموع الجبري لشحنات نظام مغلق كهربائيًا. أو على هذا النحو: مع كل تفاعل بين الأجسام ، تظل شحنتها الكهربائية الكلية دون تغيير.
تغيرات الشحنة الكهربائية في الأجزاء (الكمية)
الشحنة الكهربائية لها خاصية غير عادية - فهي تتغير دائمًا في الأجزاء. ضع في اعتبارك الجسيم المشحون. يمكن أن تكون شحنتها ، على سبيل المثال ، جزءًا واحدًا من الشحنة أو جزأين من الشحنة ، مطروحًا منها جزء أو ناقص جزأين.تحتوي الشحنة السالبة الأولية (الحد الأدنى من الجسيمات طويلة العمر الموجودة بالفعل) على إلكترون.
شحنة الإلكترون هي 1.602176 6208 (98) × 10-19 قلادة. هذا المقدار من الشحنة هو الحد الأدنى للجزء (كمية الشحنة الكهربائية). يمكن للقطع الدقيقة من الشحنة الكهربائية أن تتحرك بكميات متفاوتة من مكان في الفضاء إلى آخر ، ولكن الشحنة الكلية محفوظة دائمًا وفي كل مكان ، ومن حيث المبدأ يمكن قياسها بعدد هذه القطع الدقيقة.
الشحنات الكهربائية هي مصادر المجالات الكهربائية والمغناطيسية
ومن الجدير بالذكر أن الشحنات الكهربائية هي مصادر المجالات الكهربائية والمغناطيسية... لذلك ، فإن النهج الكهربائي يجعل من الممكن تحديد مقدار الشحنة على واحدة أو أخرى من ناقلاتها. أيضًا ، الشحنة هي مقياس لتفاعل جسم مشحون مع مجال كهربائي. نتيجة لذلك ، يمكن القول بأن الكهرباء ظاهرة مرتبطة بالشحنات في حالة السكون (الكهرباء الساكنة ، المجال الكهربائي) أو الحركة (التيار ، المجال المغناطيسي).