חוק שימור מטענים חשמליים

לא משנה מה יקרה בעולם, ישנו מטען חשמלי כולל מסוים ביקום, שגודלו תמיד נשאר ללא שינוי. גם אם החיוב מסיבה כלשהי יפסיק להתקיים במקום אחד, הוא בוודאי יגיע למקום אחר. המשמעות היא שהמטען לא יכול להיעלם לנצח.

עובדה זו נקבעה ונחקרה על ידי מייקל פאראדיי. פעם הוא הקים במעבדה שלו כדור מתכת חלול ענק, למשטח החיצוני שלו חיבר גלוונומטר רגיש במיוחד. גודל הכדור אפשר להציב בתוכו מעבדה שלמה.

וכך גם פאראדיי. הוא החל להכניס לכדור את הציוד החשמלי המגוון ביותר שעמד לרשותו, ואז החל להתנסות. בהיותו בכדור, הוא התחיל לשפשף מוטות זכוכית בפרווה, להפעיל מכונות אלקטרוסטטיות וכו'. אבל לא משנה כמה פראדיי התאמץ, המטען של הכדור לא גדל. בשום אופן לא הצליח המדען ליצור מטען.

ואנחנו מבינים זאת כי כאשר משפשפים מוט זכוכית עם פרווה, למרות שהמוט מקבל מטען חיובי, הפרווה מיד מקבלת מטען שלילי באותה כמות, וסכום המטען על הפרווה והמוט הוא אפס. .

גלוונומטר מחוץ לכדור בהחלט ישקף את העובדה של שינוי מטען אם מטען "נוסף" יופיע במעבדה של פאראדיי, אבל שום דבר כזה לא קרה. טעינה מלאה נשמרת.

דוגמה אחרת. נויטרון הוא בתחילה חלקיק לא טעון, אבל נויטרון יכול להתפרק לפרוטון ואלקטרון. ולמרות שהנייטרון עצמו נייטרלי, כלומר המטען שלו הוא אפס, החלקיקים הנולדים כתוצאה מהדעיכה שלו נושאים מטענים חשמליים בעלי סימן הפוך ושווים במספר. המטען הכולל של היקום לא השתנה כלל, הוא נשאר קבוע.

דוגמה נוספת היא פוזיטרון ואלקטרון. הפוזיטרון הוא האנטי-חלקיק של האלקטרון, יש לו מטען הפוך מהאלקטרון והוא בעצם תמונת מראה של האלקטרון. ברגע שהם נפגשים, האלקטרון והפוזיטרון מחסלים זה את זה כשנולד גמא-קוונטי (קרינה אלקטרומגנטית), אבל המטען הכולל שוב נשאר ללא שינוי. התהליך ההפוך הוא גם נכון (ראה איור למעלה).

חוק שימור המטען החשמלי מנוסח כך: הסכום האלגברי של המטענים של מערכת סגורה חשמלית נשמר. או ככה: עם כל אינטראקציה של הגופים, המטען החשמלי הכולל שלהם נשאר ללא שינוי.

שינויים במטען חשמלי בחלקים (בכמות כמותית)

למטען חשמלי יש תכונה יוצאת דופן - הוא תמיד משתנה בחלקים. קחו בחשבון חלקיק טעון. המטען שלו יכול להיות, למשל, חלק אחד מהמטען או שני חלקים מהמטען, מינוס אחד או מינוס שני חלקים.למטען שלילי אלמנטרי (מינימום למעשה קיימים חלקיקים ארוכים) יש אלקטרון.

מטען האלקטרונים הוא 1.602 176 6208 (98) x 10-19 תליון. כמות המטען הזו היא החלק המינימלי (קוונטי של מטען חשמלי). חתיכות המטען החשמלי הקטנות יכולות לנוע בכמויות שונות ממקום אחד בחלל למקום אחר, אך המטען הכולל נשמר תמיד ובכל מקום, ובאופן עקרוני ניתן למדוד אותו כמספר חתיכות הדקות הללו.

מטענים חשמליים הם מקורות לשדות חשמליים ומגנטיים

ראוי לציין כי מטענים חשמליים הם מקורות של שדות חשמליים ומגנטים... לכן, הגישה החשמלית מאפשרת לקבוע את כמות המטען על אחד או אחר מהנשאים שלו. כמו כן, מטען הוא מדד לאינטראקציה של גוף טעון עם שדה חשמלי. כתוצאה מכך, ניתן לטעון כי חשמל הוא תופעה הקשורה למטענים במצב מנוחה (חשמל סטטי, שדה חשמלי) או נע (זרם, שדה מגנטי).