Що таке закон збереження електричного заряду

Відео: Електричний заряд і закон Кулона

Як відомо зі шкільного курсу фізики, в процесі електризації тіл виконується закон збереження електричних зарядів. На перший погляд може здатися, що знання цього факту дуже абстрактно, щоб мати справу з ним в повсякденному житті. Давайте ж сьогодні поговоримо про те, чи так це насправді, і де можна зустріти закон збереження електричного заряду.

Відео: 44 Електричний заряд і елементарні частинки Закон збереження електричної заряду

Існуючі в даний час теорії будову мікросвіту стверджують, що носій заряду - електрон, є однією з найстабільніших частинок. Енергія не може зникнути: у всьому Всесвіті відбувається лише її перетворення. Таким чином, виконується закон збереження електричного заряду. Припустимо, що електрон в певних умов може ділитися на інші, складові його частки (наприклад, фотон і невловиму нейтрино) з відповідним сумарним зарядом. Однак до сих пір офіційна наука заперечує подібну можливість, так як практичні досліди (а вони проводилися неодноразово) не увінчалися успіхом. Недарма кажуть, що електрон неподільний, він невичерпний…Теоретичне час існування даної частки становить не менше 10 в ступені 22.

Ні для кого не секрет, що сумарний заряд атома дорівнює нулю. Це відбувається тому, що негативний потенціал всіх електронів компенсується позитивним зарядом протонів в ядрі. Виконується взаємна нейтралізація, тому атом в цілому електрично нейтральний. Зрозуміло, якщо йому повідомити додаткову енергію (наприклад, нагріти матеріал до високих температур або впливати змінним магнітним полем), то електрони на зовнішніх орбітах (валентні) можуть залишати свої «законні місця». У цьому випадку виходить іон речовини і вільний електрон. Але, як правило, придбана часткою енергія випромінюється у вигляді квантів і стійка структура атома відновлюється. Окремий випадок - з`єднання елементів, коли деякі частинки спільні для двох (і більше) атомів. Закон збереження також виконується в повній мірі.

Відео: Лекція 9: Закони збереження

Однак повернемося з області мікросвіту до більш практичною життя. Закон збереження електричного заряду активно використовується в розрахунках електротехніки. Приміром, досить вшанують першу правило Кірхгофа. Фактично, воно підтверджує закон збереження електричного заряду. Наприклад, в ланцюгах змінного трифазного струму часто використовується спосіб з`єднання провідників в зірку. При цьому три фазних проводи з`єднуються в сайті. Здавалося б, неминуче коротке замикання з ростом струму і перегорання провідного матеріалу. Насправді ж відбувається наступне: в кожному такому вузлі сума струмів дорівнює нулю. У розрахунках (умовність) втікає струми вважаються позитивними, а виходять - негативними. Іншими словами: I1 + I2 + I3 = 0, або, що також вірно, I2 = I1-I3 і таке інше. Говорячи простою мовою, що надходить заряд не може перевищувати суму виходить з вузла. Якби при подібному з`єднанні провідників законзбереження зарядів не працював, то фіксувалося б накопичення заряджених частинок в вузлі, а цього немає.

Відео: Фізика 41. Електричний заряд. Провідники і діелектрики - Академія цікавих наук

Електротехніка та атоми - це далеко не єдині області, де діє закон збереження заряду. Біологія і ботаніка також не забута. при знаменитому процесі фотосинтезу (Виробництво органічних речовин в хлорофілових зернах під дією сонячного світла) в момент поглинання кванта світла структуру тканини залишає одне електрон. Однак так як хлорофіловий молекула при цьому набуває позитивний заряд, то «вакантне місце» незабаром заповнюється однією з вільних частинок. Фактично, саме завдяки закону збереження заряду можливе існування Всесвіту в тому вигляді, до якого ми всі звикли.