Każda materia we wszechświecie składa się zasadniczo z atomów . Atomy składają się z protonów, neutronów i elektronów. Protony mają ładunek dodatni, elektrony mają ładunek ujemny, a neutrony są obojętne. Atom zawiera określoną liczbę elektronów, protonów i neutronów. Jeśli liczba elektronów jest równa liczbie protonów, całkowity ładunek elektryczny atomu wynosi zero. Taki atom jest elektrycznie obojętny. Jeśli liczba elektronów przekracza liczbę protonów, atom ma nadmiar elektronów, co czyni go naładowanym ujemnie. Jeśli liczba elektronów przekracza liczbę protonów, atom ma nadmiar protonów, co czyni go naładowanym dodatnio.
Każdy materiał składa się zasadniczo z atomów, więc jeśli atomy tworzące obiekt jako całość mają tyle samo elektronów, co protonów, to obiekt nie ma ładunku lub jest neutralny. Z drugiej strony, jeśli atomy tworzące obiekt jako całość mają więcej elektronów niż protonów, to obiekt ma ładunek ujemny. Analogicznie, jeśli atomy tworzące obiekt jako całość mają mniej elektronów niż protonów, to obiekt ma ładunek dodatni.
Wiele przedmiotów spotykanych w życiu codziennym jest zasadniczo elektrycznie obojętnych. Można je jednak naładować. Zmiana elektrycznie obojętnego przedmiotu w naładowany może nastąpić poprzez tarcie lub indukcję. W eksperymencie z ładunkiem elektrycznym wyjaśniliśmy, jak zmienić obojętny przedmiot w naładowany elektrycznie poprzez tarcie z innym przedmiotem. W eksperymencie z ładowaniem przedmiotu przez indukcję omówiliśmy również proces zmiany obojętnego przedmiotu w naładowany elektrycznie przez indukcję. W metodzie tarcia przedmiot, który ma zostać naładowany elektrycznie, jest dotykany przez inny przedmiot, natomiast w metodzie indukcji przedmiot, który ma zostać naładowany elektrycznie, nie jest dotykany, lecz po prostu zbliżany do innego naładowanego elektrycznie przedmiotu.
Plastik, który początkowo był neutralny, naładowuje się elektrycznie po potarciu suchym futrem lub włosami. Dowodem na naładowanie plastiku jest fakt, że dwa plastikowe pręty, które wcześniej potarto suchym futrem lub włosami, odpychają się wzajemnie. Dwa plastikowe pręty odpychają się, ponieważ oba mają taki sam ładunek. Jak wyjaśniono w temacie ładunku elektrycznego , zgodnie z porozumieniem opartym na sugestii Benjamina Franklina (1706-1790), ładunek elektryczny plastiku jest ujemny. Plastik jest naładowany ujemnie, ponieważ całkowita liczba elektronów w plastiku jest większa niż liczba protonów. Początkowo plastik jest neutralny, więc można wnioskować, że nadmiar elektronów, który plastik obecnie posiada, pochodzi z suchego futra lub włosów. Elektrony w futrze lub włosach przemieszczają się do plastiku podczas tarcia między plastikiem a futrem lub włosami. Futro jest początkowo neutralne, więc kiedy jego elektrony przemieszczają się do plastiku, futro nie ma elektronów i ma nadmiar protonów. Futro ma nadmiar protonów, więc staje się naładowane dodatnio. W wyniku tarcia plastik zostaje naładowany ujemnie, a futro staje się dodatnio.
Liczba elektronów przenoszonych z futra na plastik jest taka sama, jak liczba elektronów traconych przez plastik. Po tarciu plastik ma nadmiar elektronów, więc naładowuje się ujemnie, podczas gdy włos ma niedobór elektronów, więc naładowuje się dodatnio. Suma ładunków na plastiku = liczba elektronów – liczba protonów. Podobnie, suma ładunków pióra = liczba protonów – liczba elektronów. Podczas tarcia nie tracimy ładunku, ani nie powstaje ładunek podczas tarcia, następuje jedynie transfer ładunku. Plastik naładowuje się ujemnie, a pióro naładowuje się dodatnio. Zatem ładunek elektryczny jest wieczny.
Prawo zachowania ładunku elektrycznego Stwierdza, że w układzie zamkniętym ładunek elektryczny nie jest ani tworzony, ani niszczony, lecz jedynie przenoszony z jednego obiektu na drugi. Gdy jeden obiekt zostaje naładowany dodatnio, inny obiekt jednocześnie zostaje naładowany ujemnie, przy czym każdy obiekt ma taki sam ładunek wypadkowy. Układ zamknięty w powyższym stwierdzeniu jest zilustrowany w następujący sposób. Na przykład, gdy plastik i futro ocierają się o siebie, zakłada się, że przenoszenie ładunku elektrycznego zachodzi tylko między plastikiem a futrem. Zatem tylko futro i plastik oddziałują ze sobą. W rzeczywistości wokół nas znajduje się powietrze, więc oczywiście powietrze jest również zaangażowane w proces tarcia między plastikiem a futrem. Jeśli uwzględnimy również powietrze, prawo zachowania ładunku nadal obowiązuje dla plastiku, futra i powietrza. Jeśli po tarciu plastik zostaje naładowany ujemnie na przykład 5, a futro ujemnie na przykład 3, to otaczające powietrze również zostaje naładowane ujemnie 2. Zatem całkowity ładunek elektryczny między tymi trzema oddziałującymi obiektami wynosi zero. Jeśli tylko plastik i futro oddziałują na siebie, to gdy plastik naładuje się ujemnie o 5, futro naładuje się dodatnio o 5, więc całkowity ładunek elektryczny plastiku i futra wynosi zero. Ładunki 2, 3 lub 5 to tylko przykłady. W rzeczywistości ilość ładunku elektrycznego nie jest aż tak duża, a raczej wielokrotność ładunku elektronu lub protonu. Proszę zapoznać się z tematem. ładunek elektryczny aby wyjaśnić, jak rozumiesz pojęcie ładunku elektrycznego danego obiektu.
