Định luật bảo toàn điện tích

Bài viết về định luật bảo toàn điện tích

Mọi vật chất trong vũ trụ đều được cấu tạo từ các nguyên tử. Nguyên tử được cấu tạo từ proton, neutron và electron. Proton mang điện tích dương; electron mang điện tích âm, neutron không mang điện tích. Bên trong nguyên tử có một số electron, proton và neutron. Nếu số electron bằng số proton, tổng điện tích của nguyên tử bằng không. Những nguyên tử như vậy trung hòa về điện. Nếu số electron nhiều hơn số proton, thì nguyên tử mang điện tích âm. Nếu số electron ít hơn số proton, thì nguyên tử mang điện tích dương.

Mỗi vật chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử, vì vậy nếu các nguyên tử cấu tạo nên một vật thể có số electron bằng số proton, thì vật thể đó không tích điện hoặc trung tính. Ngược lại, nếu các nguyên tử có nhiều electron hơn proton, thì vật thể đó mang điện tích âm. Tương tự, nếu các nguyên tử có ít electron hơn proton, thì vật thể đó mang điện tích dương.

Nhiều vật dụng trong cuộc sống hàng ngày không mang điện. Tuy nhiên, những vật dụng này có thể được chuyển đổi thành vật mang điện. Việc chuyển đổi các vật trung tính thành vật mang điện có thể được thực hiện bằng ma sát hoặc bằng cảm ứng. Trong phương pháp ma sát, các vật cần mang điện được tiếp xúc với các vật khác.

Ngược lại, trong phương pháp cảm ứng, các vật thể mang điện tích không tiếp xúc trực tiếp mà chỉ ở gần các vật thể khác cũng mang điện tích.

Một vật liệu nhựa ban đầu trung tính sẽ bị nhiễm điện sau khi cọ xát với tóc khô. Bằng chứng cho thấy nhựa đã bị nhiễm điện là hai thanh nhựa đã được cọ xát với tóc khô trước đó, chúng đẩy nhau. Cả hai thanh nhựa đẩy nhau vì chúng mang điện tích cùng dấu. Như đã giải thích trong chủ đề về điện tích, theo thỏa thuận dựa trên lời khuyên của Benjamin Franklin (1706-1790), điện tích mà nhựa mang được xác định là điện tích âm. Nhựa mang điện tích âm vì tổng số electron trong nhựa nhiều hơn số proton. Ở nhựa trung tính, có thể kết luận rằng lượng electron dư thừa mà nhựa có lúc này đến từ tóc. Các electron trong tóc di chuyển sang nhựa trong quá trình ma sát giữa nhựa và tóc. Tóc ban đầu trung tính nên khi các electron di chuyển sang nhựa, tóc thiếu electron và có proton dư thừa. Nhựa trở nên nhiễm điện âm, và tóc trở nên nhiễm điện dương.

Không có điện tích nào bị mất đi trong quá trình ma sát; điện tích không được tạo ra trong quá trình ma sát, mà là sự truyền điện tích. Nhựa trở nên tích điện âm, và tóc trở nên tích điện dương.

Định luật bảo toàn điện tích phát biểu rằng trong một hệ kín, điện tích không được tạo ra hay bị phá hủy, mà chỉ được di chuyển từ vật này sang vật khác. Tổng lượng điện tích được tạo ra trong bất kỳ quá trình nào đều bằng không.

Khi một vật tích điện dương, đồng thời một vật khác tích điện âm, trong đó mỗi vật có cùng điện tích tổng cộng. Hệ kín trong phát biểu trên được minh họa như sau. Ví dụ, khi nhựa và tóc cọ xát vào nhau, người ta cho rằng sự truyền điện tích chỉ xảy ra giữa nhựa và tóc, không liên quan đến không khí.

Bình luận