Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung
Was auch immer auf der Welt passiert, es gibt im Universum eine bestimmte elektrische Gesamtladung, deren Größe immer unverändert bleibt. Selbst wenn die Gebühr aus irgendeinem Grund an einem Ort nicht mehr existiert, wird sie sicherlich an einem anderen Ort landen. Dies bedeutet, dass die Gebühr nicht für immer verschwinden kann.
Diese Tatsache wurde von Michael Faraday festgestellt und untersucht. In seinem Labor stellte er einmal eine riesige hohle Metallkugel auf, an deren Außenfläche er ein hochempfindliches Galvanometer anschloss. Die Größe der Kugel ermöglichte es, ein ganzes Labor darin unterzubringen.
Und Faraday auch. Er begann, die unterschiedlichsten elektrischen Geräte, die ihm zur Verfügung standen, auf den Ball zu bringen und begann dann zu experimentieren. Während er sich im Ball befand, begann er, Glasstäbe mit Fell zu reiben, elektrostatische Maschinen zu starten usw. Aber egal wie sehr Faraday es versuchte, die Ladung des Balls erhöhte sich nicht. Dem Wissenschaftler gelang es in keiner Weise, eine Ladung zu erzeugen.
Und wir verstehen das, denn wenn man einen Glasstab mit einem Fell reibt, erhält der Stab zwar eine positive Ladung, das Fell erhält jedoch sofort eine negative Ladung im gleichen Ausmaß, und die Summe der Ladungen auf dem Fell und dem Stab ist Null .
Ein Galvanometer außerhalb der Kugel würde sicherlich die Tatsache einer Ladungsänderung widerspiegeln, wenn in Faradays Labor eine „zusätzliche“ Ladung auftauchte, aber nichts dergleichen geschah. Die volle Ladung wird gespeichert.
Ein anderes Beispiel. Ein Neutron ist zunächst ein ungeladenes Teilchen, aber ein Neutron kann in ein Proton und ein Elektron zerfallen. Und obwohl das Neutron selbst neutral ist, das heißt, seine Ladung ist Null, tragen die durch seinen Zerfall entstehenden Teilchen elektrische Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen und gleicher Anzahl. Die Gesamtladung des Universums hat sich überhaupt nicht verändert, sie bleibt konstant.
Ein weiteres Beispiel sind ein Positron und ein Elektron. Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons, es hat die entgegengesetzte Ladung des Elektrons und ist im Wesentlichen ein Spiegelbild des Elektrons. Sobald sie aufeinandertreffen, vernichten sich Elektron und Positron gegenseitig, wodurch ein Gammaquant (elektromagnetische Strahlung) entsteht, die Gesamtladung bleibt jedoch wieder unverändert. Der umgekehrte Vorgang ist ebenfalls wahr (siehe Abbildung oben).
Das Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung wird wie folgt formuliert: Die algebraische Ladungssumme eines elektrisch geschlossenen Systems bleibt erhalten. Oder so: Bei jeder Wechselwirkung der Körper bleibt ihre elektrische Gesamtladung unverändert.
Elektrische Ladungsänderungen in Teilen (quantisiert)
Elektrische Ladung hat eine ungewöhnliche Eigenschaft: Sie ändert sich immer in Teilen. Betrachten Sie ein geladenes Teilchen. Seine Ladung kann beispielsweise ein Teil der Ladung oder zwei Teile der Ladung minus eins oder minus zwei Teile betragen.Eine elementare (mindestens tatsächlich vorhandene langlebige Teilchen) negative Ladung hat ein Elektron.
Die Elektronenladung beträgt 1,602 176 6208 (98) x 10-19 Pendant. Diese Ladungsmenge ist der minimale Teil (ein Quantum elektrischer Ladung). Die winzigen elektrischen Ladungsstücke können sich in unterschiedlichen Mengen von einem Ort im Raum zum anderen bewegen, aber die Gesamtladung bleibt immer und überall erhalten und kann im Prinzip als die Anzahl dieser winzigen Stücke gemessen werden.
Elektrische Ladungen sind Quellen elektrischer und magnetischer Felder
Es ist erwähnenswert, dass elektrische Ladungen Quellen sind elektrische und magnetische Felder… Daher ermöglicht der elektrische Ansatz die Bestimmung der Ladungsmenge auf dem einen oder anderen seiner Träger. Außerdem ist die Ladung ein Maß für die Wechselwirkung eines geladenen Körpers mit einem elektrischen Feld. Daher lässt sich argumentieren, dass Elektrizität ein Phänomen ist, das mit ruhenden (statische Elektrizität, elektrisches Feld) oder sich bewegenden (Strom, magnetisches Feld) Ladungen in Zusammenhang steht.