Նկարագրեք էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքի էությունը: Լիցքի պահպանման օրենքը

Լիցքի պահպանման օրենքը

Ոչ բոլոր բնական երևույթները կարելի է հասկանալ և բացատրել մեխանիկայի հասկացությունների և օրենքների, նյութի կառուցվածքի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության և թերմոդինամիկայի հիման վրա։ Այս գիտությունները ոչինչ չեն ասում ուժերի բնույթի մասին, որոնք կապում են առանձին ատոմներն ու մոլեկուլները, նյութի ատոմներն ու մոլեկուլները ամուր վիճակում պահում միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա։ Ատոմների և մոլեկուլների փոխազդեցության օրենքները կարելի է հասկանալ և բացատրել այն գաղափարի հիման վրա, որ բնության մեջ գոյություն ունեն էլեկտրական լիցքեր։

Ամենապարզ և առօրյա երևույթը, որի դեպքում բնության մեջ էլեկտրական լիցքերի գոյության փաստը մարմինների էլեկտրիֆիկացումն է շփման ժամանակ։ Էլեկտրացման ժամանակ հայտնաբերված մարմինների փոխազդեցությունը կոչվում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն, իսկ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը որոշող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է էլեկտրական լիցք։ Էլեկտրական լիցքերի՝ ձգելու և վանելու ունակությունը վկայում է երկուսի առկայության մասին տարբեր տեսակներմեղադրանքներ՝ դրական և բացասական:

Էլեկտրական լիցքերը կարող են առաջանալ ոչ միայն էլեկտրականացման արդյունքում, երբ մարմինները շփվում են, այլ նաև այլ փոխազդեցությունների ժամանակ, օրինակ՝ ուժի ազդեցության տակ (պիեզոէլեկտրական էֆեկտ)։ Բայց միշտ փակ համակարգում, որը չի ներառում լիցքերը, մարմինների ցանկացած փոխազդեցության դեպքում բոլոր մարմինների էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական (այսինքն՝ հաշվի առնելով նշանը) գումարը մնում է հաստատուն։ Փորձնականորեն հաստատված այս փաստը կոչվում է էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենք։

Ոչ մի տեղ և երբեք բնության մեջ չեն առաջանում և անհետանում նույն նշանի էլեկտրական լիցքեր։ Դրական լիցքի առաջացումը միշտ ուղեկցվում է բացարձակ արժեքով հավասար, բայց նշանով հակառակ բացասական լիցքի առաջացմամբ։ Ոչ դրական, ոչ բացասական լիցքերը չեն կարող անհետանալ միմյանցից առանձին, եթե դրանք հավասար են բացարձակ արժեքով:

Մարմինների վրա էլեկտրական լիցքերի հայտնվելն ու անհետացումը շատ դեպքերում բացատրվում է տարրական լիցքավորված մասնիկների՝ էլեկտրոնների, մի մարմնից մյուսը անցումներով։ Ինչպես գիտեք, ցանկացած ատոմի կազմը ներառում է դրական լիցքավորված միջուկ և բացասական լիցքավորված էլեկտրոններ: Չեզոք ատոմում էլեկտրոնների ընդհանուր լիցքը ճիշտ հավասար է լիցքին ատոմային միջուկ. Չեզոք ատոմներից և մոլեկուլներից բաղկացած մարմնի ընդհանուր էլեկտրական լիցքը հավասար է զրոյի:

Եթե ​​որևէ փոխազդեցության արդյունքում էլեկտրոնների մի մասն անցնում է մի մարմնից մյուսը, ապա մի մարմին ստանում է բացասական էլեկտրական լիցք, իսկ երկրորդը՝ բացարձակ արժեքով հավասար դրական լիցք։ Երբ երկու հակառակ լիցքավորված մարմիններ շփվում են, սովորաբար էլեկտրական լիցքերը չեն անհետանում առանց հետքի, և էլեկտրոնների ավելցուկը բացասական լիցքավորված մարմնից անցնում է մի մարմին, որտեղ որոշ ատոմներ ունեին էլեկտրոնների թերի թաղանթ:

Հատուկ դեպք տարրական լիցքավորված հակամասնիկների հանդիպումն է, օրինակ՝ էլեկտրոնի և պոզիտրոնի։ Այս դեպքում դրական և բացասական էլեկտրական լիցքերը իսկապես անհետանում են, ոչնչացվում են, բայց էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքին լիովին համապատասխան, քանի որ. հանրահաշվական գումարէլեկտրոնի և պոզիտրոնի լիցքը զրո է։

Մարմինները էլեկտրականացնելիս. էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը. Այս օրենքը գործում է փակ համակարգի համար։ Փակ համակարգում բոլոր մասնիկների լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է անփոփոխ . Եթե ​​մասնիկների լիցքերը նշանակվում են q 1, q 2 և այլն, ապա

ք 1 + ք 2 + ք 3 + … + ք n= կոնստ.

Էլեկտրաստատիկայի հիմնական օրենքը Կուլոնի օրենքն է

Եթե ​​մարմինների միջև հեռավորությունը մի քանի անգամ մեծ է նրանց չափերից, ապա լիցքավորված մարմինների ոչ ձևը, ոչ չափը էապես չեն ազդում նրանց փոխազդեցության վրա։ Այս դեպքում այդ մարմինները կարող են դիտվել որպես կետային մարմիններ։

Լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժը կախված է լիցքավորված մարմինների միջև եղած միջավայրի հատկություններից։

Երկու կետային անշարժ լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժը վակուումում ուղիղ համեմատական ​​է լիցքավորման մոդուլների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։Այս ուժը կոչվում է Կուլոնի ուժ։

|ք 1 | և | ք 2 | - մարմինների լիցքավորման մոդուլներ,

r- նրանց միջև հեռավորությունը,

կ- համաչափության գործակիցը.

Ֆ- փոխազդեցության ուժ

Երկու անշարժ կետային լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժերն ուղղված են այդ մարմինները միացնող ուղիղ գծի երկայնքով։

Էլեկտրական լիցքի միավոր

Հոսանքի միավորը ամպերն է։

Մեկ կախազարդ(1 Cl) - սա լիցքն է, որն անցնում է 1 վրկ-ում հաղորդիչի խաչմերուկով 1 Ա հոսանքի ուժով

g [Coulomb=Cl]

e=1,610 -19 C

- էլեկտրական հաստատուն

ՄՈՏ ԵՎ ՀԵՌԱՎՈՐ ԳՈՐԾՈՂՈՒԹՅՈՒՆ

Այն ենթադրությունը, որ միմյանցից հեռու մարմինների փոխազդեցությունը միշտ իրականացվում է միջանկյալ օղակների (կամ միջավայրի) օգնությամբ, որոնք փոխազդեցությունը փոխանցում են կետից կետ, կարճ հեռահարության գործողության տեսության էությունը.Բաշխում վերջնական արագությամբ։

Ուղղակի գործողության տեսությունուղիղ դատարկության միջով հեռավորության վրա: Ըստ այս տեսության, գործողությունը փոխանցվում է ակնթարթորեն կամայականորեն մեծ հեռավորությունների վրա:

Երկու տեսություններն էլ փոխադարձաբար հակադրվում են միմյանց: Համաձայն հեռավորության վրա գործողության տեսություններմի մարմին մյուսի վրա գործում է անմիջապես դատարկության միջով, և այդ գործողությունը փոխանցվում է անմիջապես:

Կարճ հեռավորության տեսություննշում է, որ ցանկացած փոխազդեցություն իրականացվում է միջանկյալ գործակալների օգնությամբ և տարածվում է վերջավոր արագությամբ։

Փոխազդող մարմինների միջև տարածության մեջ որոշակի գործընթացի առկայությունը, որը տևում է վերջավոր ժամանակ, այն է հիմնական բանը, որն առանձնացնում է տեսությունըհեռավորության վրա գործողության տեսությունից կարճ հեռահար գործողություն:

Ֆարադեյի մտահղացմամբ էլեկտրական լիցքերը ուղղակիորեն չեն գործում միմյանց վրա:Նրանցից յուրաքանչյուրը շրջակա տարածության մեջ ստեղծում է էլեկտրական դաշտ: Մի լիցքի դաշտը գործում է մեկ այլ լիցքի վրա և հակառակը։ Երբ հեռանում եք լիցքից, դաշտը թուլանում է:

Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները տարածության մեջ պետք է տարածվեն սահմանափակ արագությամբ:

Էլեկտրական դաշտը գոյություն ունի իրականում, դրա հատկությունները կարելի է էմպիրիկորեն ուսումնասիրել, բայց չենք կարող ասել, թե ինչից է բաղկացած այս դաշտը։

Էլեկտրական դաշտի բնույթի մասին կարելի է ասել, որ դաշտը նյութական է. դա գոյական է։ անկախ մեզանից, դրա մասին մեր գիտելիքներից.

Դաշտն ունի որոշակի հատկություններ, որոնք թույլ չեն տալիս այն շփոթել շրջապատող աշխարհի որևէ այլ բանի հետ.

Էլեկտրական դաշտի հիմնական հատկությունը որոշակի ուժով էլեկտրական լիցքերի վրա նրա գործողությունն է.

Անշարժ լիցքերի էլեկտրական դաշտը կոչվում է էլեկտրաստատիկ. Ժամանակի հետ չի փոխվում։ Էլեկտրաստատիկ դաշտը ստեղծվում է միայն էլեկտրական լիցքերով։ Այն գոյություն ունի այդ լիցքերը շրջապատող տարածության մեջ և անքակտելիորեն կապված է դրա հետ:

Էլեկտրական դաշտի ուժը.

Դաշտի տվյալ կետում տեղադրված լիցքի վրա ազդող ուժի հարաբերությունը դաշտի յուրաքանչյուր կետի համար այս լիցքի նկատմամբ կախված չէ լիցքից և կարող է համարվել որպես դաշտի բնութագիր։

Դաշտի ուժգնությունը հավասար է այն ուժի հարաբերությանը, որով դաշտը գործում է կետային լիցքի վրա այս լիցքի նկատմամբ:

Կետային լիցքի դաշտի ուժը:

.

Կետային լիցքի դաշտի ուժի մոդուլը ք o հեռավորության վրա rդրանից հավասար է.

.

Եթե ​​տարածության տվյալ կետում տարբեր լիցքավորված մասնիկներ ստեղծում են էլեկտրական դաշտեր, որոնց ուժերը և այլն, ապա արդյունքում դաշտի ուժն այս պահին հետևյալն է.

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՍԵՆՏԱԼԻ ՀԱՂՈՐԴՆԵՐ.

ԼԻՑՎԱԾ ԳՆԴԱԿԻ ԴԱՇՏԻ ՈՒԺԵՂԸ

Էլեկտրական դաշտը, որի ինտենսիվությունը տարածության բոլոր կետերում նույնն է, կոչվում է միատարր.

Դաշտային գծերի խտությունն ավելի մեծ է լիցքավորված մարմինների մոտ, որտեղ դաշտի ուժգնությունը նույնպես ավելի մեծ է։

- կետային լիցքի դաշտի ուժը.

Հաղորդող գնդակի ներսում (r > R) դաշտի ուժը զրո է:

ՈՒՂԻՂՆԵՐ ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԴԱՇՏՈՒՄ.

Հաղորդիչները պարունակում են լիցքավորված մասնիկներ, որոնք կարող են շարժվել հաղորդիչի ներսում էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ։ Այս մասնիկների լիցքերը կոչվում են անվճար վճարներ:

Հաղորդավարի ներսում էլեկտրաստատիկ դաշտ չկա: Հաղորդավարի ամբողջ ստատիկ լիցքը կենտրոնացած է նրա մակերեսի վրա: Հաղորդավարի լիցքերը կարող են տեղակայվել միայն նրա մակերեսի վրա:

Վերցնենք երկու միանման էլեկտրոմետր և լիցքավորենք դրանցից մեկը (նկ. 1): Դրա լիցքը համապատասխանում է կշեռքի \(6\) բաժիններին։

Եթե ​​այս էլեկտրոմետրերը միացնեք ապակե ձողով, ապա ոչ մի փոփոխություն տեղի չի ունենա: Սա հաստատում է այն փաստը, որ ապակին դիէլեկտրիկ է: Եթե, այնուամենայնիվ, էլեկտրաչափեր միացնելու համար օգտագործեք մետաղյա ձող A (նկ. 2), այն պահելով ոչ հաղորդիչ B բռնակով, կարող եք տեսնել, որ սկզբնական լիցքը բաժանված է երկու հավասար մասերի. լիցքի կեսը առաջին գնդակից կփոխանցվի երկրորդին։ Այժմ յուրաքանչյուր էլեկտրոմետրի լիցքը համապատասխանում է սանդղակի \(3\) բաժանմանը: Այսպիսով, սկզբնական լիցքը չի փոխվել, այն միայն բաժանվել է երկու մասի։

Եթե ​​լիցքը լիցքավորված մարմնից տեղափոխվում է նույն չափի չլիցքավորված մարմին, ապա լիցքը կիսով չափ կիսվում է այս երկու մարմինների միջև։ Բայց եթե երկրորդ, չլիցքավորված մարմինն ավելի մեծ է, քան առաջինը, ապա կեսից ավելինգանձել։ Որքան մեծ է մարմինը, որին փոխանցվում է լիցքը, այնքան լիցքի մեծ մասը կփոխանցվի դրան:

Բայց ընդհանուր գումարըգանձումը չի փոխվի. Այսպիսով, կարելի է պնդել, որ լիցքը պահպանվում է։ Նրանք. բավարարված է էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը.

Փակ համակարգում բոլոր մասնիկների լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է անփոփոխ.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n \(=\) const,

որտեղ q 1, q 2 և այլն: մասնիկների լիցքերն են։

Փակ համակարգ է համարվում այն ​​համակարգ, որը չի ներառում դրսից գանձումներ, ինչպես նաև դուրս չի գալիս դրանից։

Փորձնականորեն հաստատվել է, որ երբ մարմինները էլեկտրականացվում են, կատարվում է նաև էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը։ Մենք արդեն գիտենք, որ էլեկտրիզացումը էլեկտրական լիցքավորված մարմիններ էլեկտրական չեզոք մարմիններից ստանալու գործընթացն է։ Այս դեպքում երկու մարմիններն էլ մեղադրվում են։ Օրինակ, երբ ապակե ձողը քսում են մետաքսե կտորով, ապակին դրական լիցք է ստանում, իսկ մետաքսը՝ բացասական լիցքավորված։ Փորձի սկզբում մարմիններից ոչ մեկին լիցքավորում չի եղել։ Փորձի ավարտին երկու մարմիններն էլ լիցքավորվում են։ Փորձնականորեն հաստատվել է, որ այդ լիցքերը նշանով հակառակ են, բայց թվային արժեքով նույնական են, այսինքն. դրանց գումարը զրո է։ Եթե ​​մարմինը բացասական լիցքավորված է, և երբ էլեկտրիֆիկացված է, այն դեռ բացասական լիցք է ստանում, ապա մարմնի լիցքը մեծանում է։ Բայց այս երկու մարմինների ընդհանուր լիցքը չի փոխվում։

Օրինակ:

Մինչ էլեկտրականացումը, առաջին մարմինն ունի լիցք \(-2\) c.u. (c.u.-ն լիցքի պայմանական միավոր է): Էլեկտրաֆիկացման ընթացքում այն ​​ձեռք է բերում ևս մեկ \(4\) բացասական լիցք։ Այնուհետև էլեկտրաֆիկացումից հետո նրա լիցքը հավասարվում է \(-2 + (-4) \u003d -6\) c.u. Երկրորդ մարմինը, էլեկտրաֆիկացման արդյունքում, արձակում է \(4\) բացասական լիցքեր, և նրա լիցքը հավասար կլինի \(+4\) c.u. Փորձի վերջում ամփոփելով առաջին և երկրորդ մարմինների լիցքը՝ ստանում ենք \(-6 + 4 = -2\) c.u. Եվ այդպիսի լիցք ունեին մինչ փորձարկումը։

Լիցքի պահպանման օրենքը բնության հիմնարար օրենքն է։ Այն ստեղծվել է փորձարարական տվյալների ընդհանրացման հիման վրա։ Հաստատվել է 1843 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Մ.Ֆարադեյի կողմից։

Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքի ձևակերպում

Ցանկացած փակ համակարգում լիցքերի հանրահաշվական գումարը հաստատուն արժեք է, անկախ նրանից, թե ինչ գործընթացներ են տեղի ունենում այս համակարգում։

որտեղ N-ը լիցքերի քանակն է:

Էլեկտրական լիցքը հարաբերականորեն անփոփոխ մեծություն է, ինչը նշանակում է, որ լիցքը անկախ է հղման համակարգից, այսինքն՝ լիցքի մեծությունը կախված չէ լիցքի շարժից կամ մնացորդից։

Էմպիրիկորեն (Ռ. Միլիկենի փորձերը) ապացուցվել է, որ էլեկտրական լիցքը դիսկրետ մեծություն է։ Ցանկացած մարմնի լիցքը էլեկտրոնի լիցքի բազմապատիկն է, որը կոչվում է տարրական լիցք։ Էլեկտրոնի լիցքը կազմում է

Մարմինների էլեկտրիֆիկացում

Բնության մարմինները կարող են ձեռք բերել էլեկտրական լիցք: Էլեկտրական լիցք ձեռք բերելու գործընթացը կոչվում է էլեկտրիֆիկացիա։ Էլեկտրաֆիկացումը կարող է իրականացվել տարբեր ճանապարհներՇփում, էլեկտրաստատիկ ինդուկցիայի կիրառում և այլն: Այնուամենայնիվ, մարմնի վրա լիցք ստանալու ցանկացած գործընթաց լիցքերի տարանջատում է: Այս դեպքում մի մարմին կամ դրա մի մասը ստանում է ավելորդ դրական լիցք, իսկ մյուս մարմինը (նրա մասը) ավելորդ բացասական լիցք ունի։ Երկու նշանների լիցքի գումարը, որոնք պարունակում են մարմինները, չի փոխվում, լիցքերը միայն վերաբաշխում են ապրում։

Երբ լիցքավորված հաղորդիչը միացված է չլիցքավորվածին, լիցքը վերաբաշխվում է երկու մարմինների միջև: Ենթադրենք, որ մեկ մարմին կրում է բացասական լիցք, այն կապված է չլիցքավորված մարմնի հետ։ Լիցքավորված մարմնի էլեկտրոնները փոխադարձ վանող ուժերի ազդեցությամբ անցնում են չլիցքավորված մարմին։ Այս դեպքում առաջին մարմնի լիցքը նվազում է, երկրորդի լիցքը մեծանում է մինչև հավասարակշռության հասնելը։

Եթե ​​դրական և բացասական լիցքերը միացված են, դրանք ջնջում են միմյանց: Սա նշանակում է, որ համադրելով հավասար բացասական և դրական լիցքեր, ստանում ենք չլիցքավորված մարմին։

Մարմինները էլեկտրիֆիկացնելիս, օգտագործելով շփում, տեղի է ունենում նաև լիցքերի վերաբաշխում։ Դրա հիմնական պատճառը էլեկտրոնների մի մասի փոխանցումն է մարմինների սերտ շփման ժամանակ մի մարմնից մյուսը։

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Առաջադրանքը	Երկու միանման հաղորդող գնդակներ ունեն լիցքեր և . Մի գնդակը դիպավ մյուսին, որից հետո ջարդեցին այն որոշակի հեռավորության վրա։ Ո՞րն էր յուրաքանչյուր գնդակի լիցքը շփումից հետո ():
Լուծում	Այս մեղադրանքը լուծելու հիմք է հանդիսանում լիցքի պահպանման օրենքը։ Ենթադրում ենք, որ երկու դիտարկվող գնդակների համակարգը փակ է։ Նախքան կապը, համակարգի լիցքը հետևյալն է. Քանի որ համակարգը փակ է, շփումից հետո այս երկու գնդակների ընդհանուր լիցքը չի փոխվի, այն կմնա հավասար։ Ըստ խնդրի վիճակի՝ գնդերը նույնն են, հետևաբար, շփվելիս մարմինների միջև լիցքը հավասարապես բաժանվում է երկու մասի, ստանում ենք.
Պատասխանել

ՕՐԻՆԱԿ 2

Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքընշում է, որ էլեկտրական փակ համակարգի լիցքերի հանրահաշվական գումարը պահպանված է։

Լիցքի պահպանման օրենքը միանգամայն ճիշտ է։ Ներկա պահին դրա ծագումը բացատրվում է որպես չափիչի անփոփոխության սկզբունքի հետևանք։ Հարաբերական անփոփոխության պահանջը հանգեցնում է նրան, որ լիցքի պահպանման օրենքը ունի տեղականնիշ. լիցքի փոփոխությունը ցանկացած կանխորոշված ​​ծավալում հավասար է լիցքի հոսքին իր սահմանով: Բնօրինակ ձևակերպմամբ դա հնարավոր կլիներ հաջորդ գործընթացըԼիցքը անհետանում է տարածության մի կետում և անմիջապես առաջանում մեկ այլ կետում: Այնուամենայնիվ, նման գործընթացը հարաբերականորեն ոչ ինվարիանտ կլիներ. միաժամանակյաության հարաբերականության պատճառով, որոշ հղման շրջանակներում, լիցքը կհայտնվեր նոր տեղում, նախքան նախորդում անհետանալը, իսկ ոմանց դեպքում լիցքը կհայտնվեր նոր վայր՝ նախորդում անհետանալուց որոշ ժամանակ անց: Այսինքն, կլինի երկար ժամանակ, որի ընթացքում լիցքը չի պահպանվում: Տեղայնության պահանջը թույլ է տալիս մեզ գրել լիցքի պահպանման օրենքը դիֆերենցիալ և ինտեգրալ ձևով:

Լիցքի և չափիչի անփոփոխության պահպանման օրենքը

Ֆիզիկական տեսությունը նշում է, որ պահպանման յուրաքանչյուր օրենք հիմնված է համապատասխան հիմնարար համաչափության սկզբունքի վրա։ Էներգիայի, իմպուլսի և անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքները կապված են տարածության և ժամանակի համաչափությունների հատկությունների հետ։ Էլեկտրական, բարիոնի և լեպտոնի լիցքերի պահպանման օրենքները կապված են ոչ թե տարածություն-ժամանակի հատկությունների, այլ համաչափության հետ։ ֆիզիկական օրենքներքվանտային մեխանիկական օպերատորների և վիճակի վեկտորների վերացական տարածության փուլային փոխակերպումների վերաբերյալ: Լիցքավորված դաշտերը դաշտի քվանտային տեսության մեջ նկարագրվում են բարդ ալիքային ֆունկցիայով, որտեղ x-ը տարածություն-ժամանակ կոորդինատն է։ Հակառակ լիցքերով մասնիկները համապատասխանում են դաշտային ֆունկցիաներին, որոնք տարբերվում են փուլի նշանով, որը կարելի է համարել անկյունային կոորդինատ ինչ-որ հորինված երկչափ «լիցքավորման տարածությունում»: Լիցքի պահպանման օրենքը հետևանք է Լագրանժի անփոփոխության՝ կապված տիպի գլոբալ չափիչի փոխակերպման հետ, որտեղ Q-ը դաշտի կողմից նկարագրված մասնիկի լիցքն է և կամայական իրական թիվ է, որը պարամետր է։ և կախված չէ մասնիկի տարածական ժամանակային կոորդինատներից։ Նման փոխակերպումները չեն փոխում ֆունկցիայի մոդուլը, ուստի դրանք կոչվում են ունիտար U(1):

Լիցքի պահպանման օրենքը ամբողջական ձևով

Հիշեցնենք, որ էլեկտրական լիցքի հոսքի խտությունը պարզապես ընթացիկ խտությունն է: Այն փաստը, որ ծավալի լիցքի փոփոխությունը հավասար է մակերևույթի միջով անցնող ընդհանուր հոսանքին, կարելի է գրել մաթեմատիկական ձևով.

Ահա մի քանի կամայական շրջան եռաչափ տարածություն, - այս տարածքի սահմանը, - լիցքի խտությունը, - հոսանքի խտությունը (էլեկտրական լիցքի հոսքի խտությունը) սահմանով:

Լիցքի պահպանման օրենքը դիֆերենցիալ ձևով

Անցնելով անվերջ փոքր ծավալի և անհրաժեշտության դեպքում օգտագործելով Սթոքսի թեորեմը, մենք կարող ենք վերաշարադրել լիցքի պահպանման օրենքը տեղական դիֆերենցիալ ձևով (շարունակականության հավասարում)

Էլեկտրոնիկայի մեջ լիցքի պահպանման օրենքը

Կիրխհոֆի հոսանքների կանոնները ուղղակիորեն բխում են լիցքի պահպանման օրենքից։ Հաղորդիչների և ռադիոէլեկտրոնային բաղադրիչների համակցությունը ներկայացված է որպես բաց համակարգ։ Գանձումների ընդհանուր ներհոսքը դեպի այս համակարգըհավասար է համակարգից գանձումների ընդհանուր թողարկմանը: Կիրխհոֆի կանոնները ենթադրում են, որ էլեկտրոնային համակարգը չի կարող էապես փոխել իր ընդհանուր լիցքը:

Փորձարարական ստուգում

Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքի լավագույն փորձնական ստուգումը նման քայքայման որոնումն է տարրական մասնիկներ, որը կթույլատրվեր լիցքի ոչ խիստ պահպանման դեպքում։ Նման քայքայումներ երբեք չեն նկատվել: Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքի խախտման հավանականության լավագույն փորձնական սահմանը գալիս է էներգիայով ֆոտոն փնտրելուց: mc 2/2 ≈ 255 կՎ, որը առաջանում է էլեկտրոնի հիպոթետիկ քայքայման ժամանակ նեյտրինոյի և ֆոտոնի:

Այնուամենայնիվ, կան տեսական փաստարկներ, որ նման մեկ ֆոտոնային քայքայումը չի կարող տեղի ունենալ նույնիսկ եթե լիցքը պահպանված չէ: Մեկ այլ անսովոր գործընթաց, որը չի պահպանում լիցքը, էլեկտրոնի ինքնաբուխ փոխակերպումն է պոզիտրոնի և լիցքի անհետացումը (անցում դեպի լրացուցիչ չափումներ, թունելի հեռացում բրենից և այլն): Լավագույն փորձարարական սահմանափակումները էլեկտրական լիցքի հետ միասին էլեկտրոնի անհետացման և առանց էլեկտրոնների արտանետման նեյտրոնի բետա քայքայման վերաբերյալ: