Az elektromos töltés megmaradásának törvénye
Bármi is történik a világban, az univerzumban van egy bizonyos teljes elektromos töltés, amelynek mérete mindig változatlan marad. Még ha a töltés valamilyen oknál fogva egy helyen megszűnik is, minden bizonnyal más helyre kerül. Ez azt jelenti, hogy a töltés nem tűnhet el örökre.
Ezt a tényt Michael Faraday állapította meg és vizsgálta meg. Egyszer a laboratóriumában felállított egy hatalmas üreges fémgolyót, amelynek külső felületére ultraérzékeny galvanométert kötött. A labda mérete lehetővé tette egy egész laboratórium elhelyezését benne.
És így tett Faraday is. Elkezdte behozni a bálba a rendelkezésére álló legkülönfélébb elektromos berendezéseket, majd kísérletezni kezdett. Mivel a labdában volt, elkezdte dörzsölni az üvegrudakat szőrmével, beindította az elektrosztatikus gépeket stb. De bármennyire is próbálkozott Faraday, a labda töltése nem nőtt. A tudósnak semmi esetre sem sikerült töltést létrehoznia.
És ezt megértjük, mert amikor egy üvegrudat dörzsölünk egy szőrmével, annak ellenére, hogy a rúd pozitív töltést kap, a szőr azonnal ugyanannyival negatív töltést kap, és a bundán és a rúdon lévő töltés összege nulla .
A golyón kívüli galvanométer minden bizonnyal a töltés változásának tényét tükrözné, ha Faraday laboratóriumában "extra" töltés jelenne meg, de semmi ilyesmi nem történt. A teljes töltés mentve van.
Egy másik példa. A neutron kezdetben töltetlen részecske, de a neutron protonra és elektronra bomlik. S bár maga a neutron semleges, vagyis töltése nulla, a bomlása következtében megszületett részecskék ellentétes előjelű és azonos számú elektromos töltéseket hordoznak. Az univerzum teljes töltése mit sem változott, állandó marad.
Egy másik példa a pozitron és egy elektron. A pozitron az elektron antirészecskéje, az elektron ellentétes töltése van, és lényegében az elektron tükörképe. Amikor találkoznak, az elektron és a pozitron megsemmisíti egymást, miközben gamma-kvantum (elektromágneses sugárzás) születik, de a teljes töltés ismét változatlan marad. A fordított folyamat is igaz (lásd a fenti ábrát).
Az elektromos töltés megmaradásának törvénye a következőképpen fogalmazódik meg: egy elektromosan zárt rendszer töltéseinek algebrai összege megmarad. Vagy így: a testek minden egyes interakciójával a teljes elektromos töltésük változatlan marad.
Elektromos töltésváltozások az alkatrészekben (kvantált)
Az elektromos töltésnek szokatlan tulajdonsága van – mindig részenként változik. Tekintsünk egy töltött részecskét. Töltése lehet például a töltés egy része vagy a töltés két része, mínusz egy vagy mínusz két rész.Egy elemi (minimum ténylegesen létező hosszú élettartamú részecskék) negatív töltésnek van elektronja.
Az elektrontöltés 1,602 176 6208 (98) x 10-19 Pendant. Ez a töltésmennyiség a minimális rész (az elektromos töltés egy kvantuma). Az elektromos töltés parányi darabjai változó mennyiségben mozoghatnak a tér egyik helyéről a másikra, de a teljes töltés mindig és mindenhol megmarad, és elvileg ezeknek a parányi daraboknak a számában mérhető.
Az elektromos töltések elektromos és mágneses mezők forrásai
Érdemes megjegyezni, hogy az elektromos töltések forrásai elektromos és mágneses mezők… Ezért az elektromos megközelítés lehetővé teszi az egyik vagy másik hordozóján lévő töltés mértékének meghatározását. Ezenkívül a töltés a töltött test és az elektromos tér kölcsönhatásának mértéke. Ennek eredményeként az elektromosságról úgy lehet vitatkozni, hogy nyugalmi (statikus elektromosság, elektromos tér) vagy mozgásban (áram, mágneses tér) töltésekkel kapcsolatos jelenség.