關於電荷守恆定律的文章
宇宙中所有物質都由原子構成。原子由質子、中子和電子組成。質子帶正電;電子帶負電;中子不帶電。原子內部包含一定數量的電子、質子和中子。如果電子數等於質子數,則原子的總電荷為零。這樣的原子是電中性的。如果電子數大於質子數,則原子帶負電。如果電子數小於質子數,則原子帶正電。
每種物質都由原子構成,因此,如果構成物體的原子中的電子數與質子數相等,則該物體不帶電,呈電中性。反之,如果原子中的電子數多於質子數,則該物體帶負電。同樣地,如果原子中的電子數少於質子數,則該物體帶正電。
日常生活中許多物體本身是電中性的。然而,這些物體可以被改造為帶電物體。將不帶電的物體轉化為帶電物體可以透過摩擦或感應來實現。在摩擦法中,需要帶電的物體與其他物體接觸,
相反,在感應法中,帶電物體並不接觸,而只是靠近其他帶電物體。
原本中性的塑膠在與乾頭髮摩擦後會帶電。塑膠帶電的證據是:兩根之前用乾髮摩擦過的塑膠棒互相排斥。兩根塑膠棒互相排斥是因為它們帶有相同的電荷。正如在電荷主題中解釋的那樣,根據本傑明·富蘭克林(1706-1790)的建議,塑膠所帶的電荷被判定為負電荷。塑膠帶負電是因為塑膠中的電子總數多於質子數。對於原本中性的塑料,可以推斷塑料中多餘的電子來自頭髮。頭髮中的電子在塑膠與頭髮摩擦的過程中轉移到塑膠上。頭髮原本是中性的,所以當電子轉移到塑膠上時,頭髮缺少電子和多餘的質子。塑膠帶負電,而頭髮帶正電。
摩擦過程中不會失去電荷;摩擦過程中也不會產生電荷,而是發生電荷轉移。塑膠帶負電,頭髮帶正電。
電荷守恆定律指出,在封閉系統中,電荷既不會被創造也不會被消滅,只會從一個物體轉移到另一個物體。任何過程中產生的淨電荷量為零。
當一個物體帶正電時,另一個物體同時帶負電,兩個物體的淨電荷量相等。上述封閉系統如下圖所示。例如,當塑膠和頭髮相互摩擦時,電荷轉移被認為只發生在塑膠和頭髮之間,不涉及空氣。