закон сохранения электрического заряда

Question

закон сохранения электрического заряда

Артем Ризаханов Ученик (95), закрыт 11 лет назад

Answer 1

Это закон, согласно которому алгебраическая сумма электрических зарядов всех частиц изолированной системы не меняется при всех происходящих в системе процессах. Закон сохранения заряда установлен в 18 в. (экспериментально доказан Фарадеем) и является одним из самых фундаментальных законов природы: не известно ни одного случая его нарушения.
Заряд любого макроскопически заряженного тела кратен элементарному электрическому заряду, равному по величине заряду электрона. Поэтому в тех физических явлениях, в которых не происходит взаимопревращений частиц, закон сохранения заряда можно рассматривать как следствие сохранения числа частиц. При электризации макроскопических тел число заряженных частиц не меняется, а происходит лишь их перераспределение в пространстве. Так, если тела заряжаются в результате трения (электризация трением) , заряженные частицы переносятся с одного тела на другое (заряд, который приобретает одно тело, теряет другое) ; таким образом, оба тела, первоначально электрически нейтральные, заряжаются равными, но противоположными зарядами.
Экспериментальная проверка закона сохранения заряда в физике элементарных частиц основывается на проверке стабильности электрона и нулевой массы покоя фотона. На микроскопическом уровне это также прослеживается по ядерным реакциям. Частицы с электрическим зарядом могут рождаться или исчезать, но при этом исчезают или рождаются частицы с равным по величине, но обратным по знаку зарядом. Рождение новой заряженной частицы возможно лишь либо при одновременном исчезновении "старой" частицы с таким же зарядом, либо в паре с другой частицей, имеющей заряд противоположного знака (напр. , в процессе рождения пар частица-античастица) . Напр. , в случае реакции аннигиляции электрона "е-" с отрицательным зарядом и позитрона "е+" с положительным зарядом образуются два нейтральных фотона. При этом суммарный заряд до и после реакции равен нулю.
Строгое равенство по абсолютной величине зарядов электрона и протона также служит подтверждением закона сохранения заряда.

Answer 2

Зако́н сохране́ния электри́ческого заря́да гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.

q_1+q_2+q_3+...+ q_n = const

Закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. На данный момент его происхождение объясняют следствием принципа калибровочной инвариантности [1][2]. Требование релятивистской инвариантности приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу. В изначальной формулировке был бы возможен следующий процесс: заряд исчезает в одной точке пространства и мгновенно возникает в другой. Однако такой процесс был бы релятивистски неинвариантен: из-за относительности одновременности в некоторых системах отсчёта заряд появился бы в новом месте до того, как исчез в предыдущем, а в некоторых — заряд появился бы в новом месте спустя некоторое время после исчезновения в предыдущем. То есть был бы отрезок времени, в течение которого заряд не сохраняется. Требование локальности позволяет записать закон сохранения заряда в дифференциальной и интегральной форме.