Legge di conservazione della carica elettrica
Qualunque cosa accada nel mondo, c'è una certa carica elettrica totale nell'universo, la cui dimensione rimane sempre invariata. Anche se la carica per qualche motivo cessa di esistere in un posto, finirà sicuramente in un altro posto. Ciò significa che la carica non può scomparire per sempre.
Questo fatto è stato stabilito e indagato da Michael Faraday. Una volta ha eretto un'enorme sfera di metallo cavo nel suo laboratorio, alla cui superficie esterna ha collegato un galvanometro ultrasensibile. Le dimensioni della sfera hanno permesso di collocare al suo interno un intero laboratorio.
E anche Faraday. Iniziò a portare nel pallone le più svariate apparecchiature elettriche a sua disposizione, per poi iniziare a sperimentare. Essendo nella palla, iniziò a strofinare le bacchette di vetro con la pelliccia, avviare macchine elettrostatiche, ecc. Ma per quanto Faraday ci provasse, la carica della palla non aumentava. In nessun modo lo scienziato è riuscito a creare una carica.
E lo capiamo perché quando strofini una bacchetta di vetro con una pelliccia, anche se la bacchetta riceve una carica positiva, la pelliccia riceve immediatamente una carica negativa della stessa quantità, e la somma della carica sulla pelliccia e sulla bacchetta è zero .
Un galvanometro fuori dalla sfera rifletterebbe certamente il fatto di un cambiamento di carica se nel laboratorio di Faraday apparisse una carica "extra", ma non accadde nulla del genere. La carica completa viene salvata.
Un altro esempio. Un neutrone è inizialmente una particella scarica, ma un neutrone può decadere in un protone e un elettrone. E sebbene il neutrone stesso sia neutro, cioè la sua carica sia zero, le particelle nate a seguito del suo decadimento portano cariche elettriche di segno opposto e di numero uguale. La carica totale dell'universo non è cambiata affatto, rimane costante.
Un altro esempio è un positrone e un elettrone. Il positrone è l'antiparticella dell'elettrone, ha la carica opposta dell'elettrone ed è essenzialmente un'immagine speculare dell'elettrone. Una volta che si incontrano, l'elettrone e il positrone si annichilano a vicenda e nasce un quantico gamma (radiazione elettromagnetica), ma la carica totale rimane di nuovo invariata. Vale anche il processo inverso (vedi figura sopra).
La legge di conservazione della carica elettrica è così formulata: si conserva la somma algebrica delle cariche di un sistema elettricamente chiuso. O così: ad ogni interazione dei corpi, la loro carica elettrica totale rimane invariata.
Variazioni di carica elettrica nelle parti (quantizzate)
La carica elettrica ha una proprietà insolita: cambia sempre in parti. Considera una particella carica. La sua carica può essere, ad esempio, una parte della carica o due parti della carica, meno una o meno due parti.Una carica negativa elementare (particelle minime effettivamente esistenti a vita lunga) ha un elettrone.
La carica dell'elettrone è 1.602 176 6208 (98) x 10-19 Pendente. Questa quantità di carica è la parte minima (un quanto di carica elettrica). I minuscoli frammenti di carica elettrica possono spostarsi in quantità variabili da un punto all'altro dello spazio, ma la carica totale è sempre e ovunque conservata, e in linea di principio può essere misurata come il numero di questi minuscoli frammenti.
Le cariche elettriche sono fonti di campi elettrici e magnetici
Vale la pena notare che le cariche elettriche sono fonti di campi elettrici e magnetici… Pertanto, l'approccio elettrico consente di determinare la quantità di carica su uno o l'altro dei suoi vettori. Inoltre, la carica è una misura dell'interazione di un corpo carico con un campo elettrico. Di conseguenza, si può sostenere che l'elettricità sia un fenomeno associato a cariche a riposo (elettricità statica, campo elettrico) o in movimento (corrente, campo magnetico).