宇宙に存在するすべての物質は、基本的に原子で構成されています。原子は陽子、中性子、電子から構成されています。陽子は正の電荷を持ち、電子は負の電荷を持ち、中性子は電荷を持ちません。原子は、一定数の電子、陽子、中性子を含んでいます。電子の数と陽子の数が等しい場合、原子の総電荷はゼロになります。このような原子は電気的に中性です。電子の数が陽子の数を超えると、原子は電子過剰となり、負に帯電します。電子の数が陽子の数を超えると、原子は陽子過剰となり、正に帯電します。
あらゆる物質は基本的に原子から構成されているため、物体全体を構成する原子の電子数と陽子数が等しい場合、その物体は電荷を持たない、つまり中性である。一方、物体全体を構成する原子の電子数が陽子数より多い場合、その物体は負の電荷を持つ。同様に、物体全体を構成する原子の電子数が陽子数より少ない場合、その物体は正の電荷を持つ。
日常生活で目にする多くの物体は、基本的に電気的に中性です。しかし、これらの物体を帯電させることも可能です。電気的に中性の物体を帯電させるには、摩擦または誘導を用いる方法があります。電荷に関する実験では、摩擦によって中性の物体を帯電させる方法を説明しました。誘導による帯電に関する実験では、誘導によって中性の物体を帯電させるプロセスについても説明しました。摩擦法では、帯電させたい物体を別の物体に接触させますが、誘導法では、帯電させたい物体を接触させるのではなく、単に帯電した別の物体に近づけるだけです。
最初は中性だったプラスチックは、乾燥した毛皮や髪の毛でこすると帯電します。プラスチックが帯電した証拠は、乾燥した毛皮や髪の毛でこすった2本のプラスチック棒が互いに反発することです。2本のプラスチック棒が反発するのは、両方とも同じ電荷を持っているからです。電荷のトピックで説明したように、ベンジャミン・フランクリン（1706-1790）の提案に基づく合意によれば、プラスチックが持つ電荷は負電荷であるとされています。プラスチックが負に帯電するのは、プラスチック中の電子の総数が陽子の数よりも多いからです。最初はプラスチックは中性なので、プラスチックが現在持っている余分な電子は乾燥した毛皮や髪の毛から来たと結論付けることができます。毛皮や髪の毛の電子は、プラスチックと毛皮や髪の毛の摩擦中にプラスチックに移動します。毛皮は最初は中性なので、その電子がプラスチックに移動すると、毛皮は電子が不足し、陽子が過剰になります。毛皮は陽子が過剰なので、毛皮は正に帯電します。摩擦によって、プラスチックは負に帯電し、毛皮は正に帯電する。
毛皮からプラスチックへ移動する電子の数は、プラスチックから失われる電子の数と同じです。摩擦後、プラスチックは電子が過剰になるため負に帯電し、毛皮は電子が不足するため正に帯電します。プラスチックの正味電荷は、電子の数－陽子の数です。同様に、羽毛の正味電荷は、陽子の数－電子の数です。摩擦中に電荷が失われることも、電荷が生成されることもなく、起こるのは電荷の移動です。プラスチックは負に帯電し、羽毛は正に帯電します。したがって、電荷は永遠です。
電荷保存の法則 閉鎖系では、電荷は生成も消滅もせず、ある物体から別の物体へ移動するだけであると述べられています。ある物体が正に帯電すると、同時に別の物体が負に帯電し、それぞれの物体の正味電荷は同じになります。上記の記述における閉鎖系は、次のように図示されます。たとえば、プラスチックと毛皮が互いに擦れ合う場合、電荷の移動はプラスチックと毛皮の間でのみ起こると想定されます。つまり、毛皮とプラスチックだけが相互作用します。実際には、私たちの周りには空気があるので、空気も当然、プラスチックと毛皮の間の摩擦過程に関与します。空気も考慮に入れると、電荷保存の法則はプラスチック、毛皮、空気にも適用されます。摩擦の後、たとえばプラスチックが負に5だけ帯電し、毛皮が負に3だけ帯電した場合、周囲の空気も負に2だけ帯電します。したがって、相互作用するこれら3つの物体間の総電荷はゼロになります。プラスチックと毛皮だけが相互作用する場合、プラスチックが負に5だけ帯電すると、毛皮は正に5だけ帯電するため、プラスチックと毛皮の合計電荷はゼロになります。2、3、5という電荷は単なる例です。実際には、電荷の量はそれほど大きくなく、電子または陽子の電荷の倍数になります。このトピックについてよく調べてください。 電荷 物体が持つ電荷の量についての理解を深めるため。
