Lagen om bevarande av elektrisk laddning
Vad som än händer i världen finns det en viss total elektrisk laddning i universum, vars storlek alltid förblir oförändrad. Även om avgiften av någon anledning upphör att existera på ett ställe, kommer den säkerligen att hamna på en annan plats. Det gör att laddningen inte kan försvinna för alltid.
Detta faktum fastställdes och undersöktes av Michael Faraday. Han reste en gång en enorm ihålig metallkula i sitt laboratorium, till vars yttre yta han kopplade en ultrakänslig galvanometer. Storleken på bollen gjorde det möjligt att placera ett helt laboratorium inuti den.
Och det gjorde Faraday också. Han började föra in den mest varierande elektriska utrustningen till sitt förfogande och började sedan experimentera. När han var i bollen började han gnugga glasstavar med päls, starta elektrostatiska maskiner etc. Men hur mycket Faraday än försökte ökade inte laddningen av bollen. På inget sätt lyckades forskaren skapa en laddning.
Och vi förstår detta eftersom när du gnuggar en glasstav med en päls, trots att staven får en positiv laddning, får pälsen omedelbart en negativ laddning med samma mängd, och summan av laddningen på pälsen och staven är noll .
En galvanometer utanför bollen skulle förvisso återspegla faktumet av en ändring av ledningen om en "extra" laddning dök upp i Faradays laboratorium, men inget sådant hände. Full laddning sparas.
Ett annat exempel. En neutron är från början en oladdad partikel, men en neutron kan sönderfalla till en proton och en elektron. Och även om neutronen i sig är neutral, det vill säga dess laddning är noll, bär partiklarna som föds till följd av dess sönderfall elektriska laddningar med motsatt tecken och lika många. Universums totala laddning har inte förändrats alls, den förblir konstant.
Ett annat exempel är en positron och en elektron. Positronen är elektronens antipartikel, den har motsatt laddning av elektronen och är i huvudsak en spegelbild av elektronen. När de väl möts utplånar elektronen och positronen varandra när ett gamma-kvantum (elektromagnetisk strålning) föds, men den totala laddningen förblir åter oförändrad. Den omvända processen är också sant (se figuren ovan).
Lagen för bevarande av elektrisk laddning är formulerad enligt följande: den algebraiska summan av laddningar i ett elektriskt slutet system bevaras. Eller så här: med varje interaktion mellan kropparna förblir deras totala elektriska laddning oförändrad.
Elektriska laddningsförändringar i delar (kvantiserade)
Elektrisk laddning har en ovanlig egenskap - den förändras alltid i delar. Tänk på en laddad partikel. Dess laddning kan till exempel vara en del av laddningen eller två delar av laddningen, minus en eller minus två delar.En elementär (minst faktiskt existerande långlivade partiklar) negativ laddning har en elektron.
Elektronladdningen är 1,602 176 6208 (98) x 10-19 hängande. Denna mängd laddning är den minsta delen (ett kvantum av elektrisk laddning). De små bitarna av elektrisk laddning kan röra sig i olika mängder från en plats i rymden till en annan, men den totala laddningen är alltid och överallt bevarad, och kan i princip mätas som antalet av dessa små bitar.
Elektriska laddningar är källor till elektriska och magnetiska fält
Det är värt att notera att elektriska laddningar är källor till elektriska och magnetiska fält… Därför gör det elektriska tillvägagångssättet det möjligt att bestämma mängden laddning på en eller annan av dess bärare. Laddning är också ett mått på interaktionen mellan en laddad kropp och ett elektriskt fält. Som ett resultat kan elektricitet hävdas vara ett fenomen som är förknippat med laddningar i vila (statisk elektricitet, elektriskt fält) eller rörliga (ström, magnetfält).