كما هو معروف من دورة المدرسة في الفيزياء ، فيعملية الهيئات المكهربة تلبي قانون الحفاظ على الشحنات الكهربائية. للوهلة الأولى قد يبدو أن معرفة هذه الحقيقة مجردة للغاية بحيث لا تتداخل معها في الحياة اليومية. دعونا نتحدث اليوم عما إذا كان هذا هو حقا ، وأين يمكنك العثور على قانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية.
النظريات الموجودة حول الهيكليقول microworld أن حاملة الشحنة هي إلكترون ، هي واحدة من أكثر الجزيئات استقرارا. الطاقة لا يمكن أن تختفي: في الكون كله ، فقط يحدث تحولها. وبالتالي ، يتم الوفاء بقانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية. لنفترض أن الإلكترون تحت ظروف معينة يمكن أن يقسم إلى جسيمات أخرى تشكل (على سبيل المثال ، الفوتون و neutrino بعيد المنال) ، مع إجمالي الشحنة المقابلة. ومع ذلك ، حتى الآن ، نفى العلم الرسمي مثل هذا الاحتمال ، لأن التجارب العملية (والتي تم تنفيذها بشكل متكرر) لم تكن ناجحة. لا عجب أن يقولوا أن الإلكترون غير قابل للتجزئة ، إنه لا ينضب ... إن العمر النظري لهذا الجسيم لا يقل عن 10 إلى قوة 22.
ليس سراً لأحد أن الشحنة الكلية للذرةيساوي الصفر. هذا لأن القدرة السلبية لكل الإلكترونات يتم تعويضها بالشحنة الموجبة للبروتونات في النواة. يتم التحييد المتبادل ، وبالتالي فإن الذرة ككل محايدة كهربيًا. وبطبيعة الحال، إذا كان توفير طاقة إضافية (على سبيل المثال، تسخين المواد لدرجات حرارة عالية أو أن تؤثر على المجال المغناطيسي بالتناوب)، الإلكترونات في المدارات الخارجية (التكافؤ) يمكن أن تترك "مكانها الشرعي". في هذه الحالة ، يتم الحصول على مادة أيون وإلكترون حر. ولكن ، كقاعدة عامة ، تنبعث الطاقة التي يكتسبها الجسيم في شكل كمّات ويتم استعادة البنية المستقرة للذرة. حالة معينة هي ربط العناصر ، عندما تكون بعض الجسيمات مشتركة بين ذرتين (أو أكثر). كما يتم استيفاء قانون الحفظ بالكامل.
ومع ذلك ، دعونا نعود من مجال microworld إلى المزيدالحياة العملية. يستخدم قانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية بنشاط في حسابات الهندسة الكهربائية. على سبيل المثال ، يكفي استدعاء القاعدة الأولى لـ Kirchhoff. في الواقع ، فإنه يؤكد قانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية. على سبيل المثال ، في دوائر التيار المتناوب ثلاثي الأطوار ، غالباً ما تستخدم طريقة توصيل الموصلات بنجم. في هذه الحالة ، ترتبط موصلات الطور الثلاث في عقدة. قد يبدو من الحتمي أن تحدث دارة قصيرة مع تيار متزايد وأن مادة الموصل ستحترق. في الواقع ، يحدث ما يلي: في كل عقدة من هذا القبيل ، مجموع التيارات هو صفر. في الحسابات (الشرعية) ، تعتبر التيارات القادمة إيجابية ، وتكون التيارات الصادرة سلبية. بمعنى آخر: I1 + I2 + I3 = 0 ، أو ، وهو صحيح أيضاً ، I2 = I1-I3 وهكذا. بعبارات بسيطة ، لا يمكن أن تتجاوز الرسوم الواردة الكمية القادمة من العقدة. إذا لم يعمل قانون حفظ الرسوم مع مثل هذا الربط للموصلات ، فسيتم تسجيل تراكم الجسيمات المشحونة في الموقع ، لكن هذا لا يحدث.
الهندسة الكهربائية والذرات بعيدة كل البعد عن الوجودالمجالات الوحيدة التي يعمل فيها قانون حفظ الشحن. علم الأحياء وعلم النبات أيضا لا ينسى. مع عملية التمثيل الضوئي الشهيرة (إنشاء المواد العضوية في حبوب الكلوروفيل تحت تأثير ضوء الشمس) في لحظة امتصاص كمية من الضوء ، يترك بنية النسيج إلكترونًا واحدًا. ومع ذلك ، بما أن جزيء الكلوروفيل يكتسب شحنة موجبة ، فإن "المكان الشاغر" يملأ قريباً بأحد الجسيمات الحرة. في الواقع ، بفضل قانون الحفاظ على التهمة ، فإن وجود الكون ممكن في الشكل الذي اعتدنا عليه جميعنا.
