Định luật bảo toàn điện tích

Bất cứ điều gì xảy ra trên thế giới, có một tổng điện tích nhất định trong vũ trụ, kích thước của nó luôn không thay đổi. Ngay cả khi phí vì lý do nào đó không còn tồn tại ở một nơi, chắc chắn nó sẽ kết thúc ở một nơi khác. Điều này có nghĩa là điện tích không thể biến mất mãi mãi.

Thực tế này đã được thành lập và điều tra bởi Michael Faraday. Anh ấy đã từng dựng lên một quả bóng kim loại rỗng khổng lồ trong phòng thí nghiệm của mình, với bề mặt bên ngoài mà anh ấy kết nối một điện kế siêu nhạy. Kích thước của quả bóng cho phép đặt cả một phòng thí nghiệm bên trong nó.

Và Faraday cũng vậy. Anh ấy bắt đầu mang vào quả bóng những thiết bị điện đa dạng nhất theo ý của mình, rồi bắt đầu thử nghiệm. Ở trong quả bóng, anh bắt đầu dùng lông cọ xát các thanh thủy tinh, khởi động máy tĩnh điện, v.v. Nhưng dù Faraday có cố gắng thế nào, điện tích của quả bóng vẫn không tăng. Không có cách nào nhà khoa học quản lý để tạo ra một điện tích.

Và chúng ta hiểu điều này bởi vì khi bạn cọ xát một thanh thủy tinh với một bộ lông, mặc dù thanh này đã nhiễm điện dương, nhưng ngay lập tức bộ lông sẽ nhiễm điện âm với cùng một lượng và tổng điện tích trên bộ lông và thanh bằng không .

Một điện kế bên ngoài quả bóng chắc chắn sẽ phản ánh thực tế về sự thay đổi điện tích nếu xuất hiện một điện tích "phụ" trong phòng thí nghiệm của Faraday, nhưng không có điều gì tương tự xảy ra. Sạc đầy được lưu.

Một vi dụ khac. Một neutron ban đầu là một hạt không tích điện, nhưng neutron có thể phân rã thành một proton và một electron. Và mặc dù bản thân neutron là trung tính, tức là điện tích của nó bằng 0, nhưng các hạt sinh ra do sự phân rã của nó mang điện tích trái dấu và bằng nhau về số lượng. Tổng điện tích của vũ trụ không hề thay đổi, nó không đổi.

Một ví dụ khác là một positron và một electron. Positron là phản hạt của electron, nó có điện tích trái dấu với electron và thực chất là ảnh phản chiếu của electron. Khi chúng gặp nhau, electron và positron sẽ hủy lẫn nhau khi lượng tử gamma (bức xạ điện từ) được sinh ra, nhưng tổng điện tích một lần nữa không thay đổi. Quá trình ngược lại cũng đúng (xem hình trên).

Định luật bảo toàn điện tích được phát biểu như sau: tổng đại số các điện tích của một hệ kín điện được bảo toàn. Hay như thế này: với mỗi lần tương tác của các vật, tổng điện tích của chúng không đổi.

Thay đổi điện tích trong các bộ phận (lượng tử hóa)

Điện tích có một tính chất khác thường - nó luôn thay đổi từng phần. Xét một hạt tích điện. Ví dụ, điện tích của nó có thể là một phần điện tích hoặc hai phần điện tích, trừ một hoặc trừ hai phần.Một điện tích âm cơ bản (tối thiểu thực sự tồn tại trong thời gian dài) có một điện tử.

Điện tích electron là 1,602 176 6208 (98) x 10-19 Mặt dây chuyền. Lượng điện tích này là phần cực tiểu (một lượng tử điện tích). Các mảnh điện tích nhỏ có thể di chuyển với lượng khác nhau từ nơi này sang nơi khác trong không gian, nhưng tổng điện tích luôn được bảo toàn và ở mọi nơi, và về nguyên tắc có thể được đo bằng số lượng các mảnh nhỏ này.

Điện tích là nguồn của điện trường và từ trường

Điều đáng chú ý là điện tích là nguồn gốc của điện trường và từ trường… Do đó, phương pháp điện cho phép xác định lượng điện tích trên một hoặc một trong các hạt tải điện của nó. Ngoài ra, điện tích là thước đo tương tác của một vật tích điện với điện trường. Kết quả là, điện có thể được coi là một hiện tượng liên quan đến các điện tích đứng yên (tĩnh điện, điện trường) hoặc chuyển động (dòng điện, từ trường).