Што такое закон захавання электрычнага зараду

Як вядома са школьнага курсу фізікі, у працэсе электрызацыі тэл выконваецца закон захавання электрычных зарадаў. На першы погляд можа здацца, што веданне гэтага факту занадта абстрактна, каб сутыкацца з ім у паўсядзённым жыцці. Давайце ж сёння пагаворым пра тое, ці так гэта на самай справе, і дзе можна сустрэць закон захавання электрычнага зарада.

Якія існуюць у цяперашні час тэорыі аб будынку мікрасвету сцвярджаюць, што носьбіт зараду - электрон, з'яўляецца адной з самых стабільных часціц. Энергія не можа знікнуць: ва ўсёй Сусвету адбываецца толькі яе пераўтварэнне. Такім чынам, выконваецца закон захавання электрычнага зарада. Выкажам здагадку, што электрон ў некаторых умовах можа дзяліцца на іншыя, якія складаюць яго часціцы (да прыкладу, фатон і няўлоўную нейтрына), з адпаведным сумарным зарадам. Аднак да гэтага часу афіцыйная навука адмаўляе такую магчымасць, так як практычныя досведы (а яны праводзіліся неаднаразова) не ўвянчаліся поспехам. Нездарма кажуць, што электрон непадзельны, ён невычэрпны ... Тэарэтычнае час існавання дадзенай часціцы складае не менш за 10 у ступені 22.

Ні для каго не сакрэт, што сумарны зарад атама роўны нулю. Гэта адбываецца таму, што адмоўны патэнцыял усіх электронаў кампенсуецца станоўчым зарадам пратонаў у ядры. Выконваецца ўзаемная нейтралізацыя, таму атам у цэлым электрічным нейтральны. Зразумела, калі яму паведаміць дадатковую энергію (напрыклад, нагрэць матэрыял да высокіх тэмператур ці ўздзейнічаць пераменным магнітным полем), то электроны на вонкавых арбітах (валентныя) могуць пакідаць свае «законныя месцы». У гэтым выпадку атрымліваецца іён рэчывы і свабодны электрон. Але, як правіла, набытая часціцай энергія выпраменьваецца ў выглядзе квантаў і ўстойлівая структура атама аднаўляецца. Прыватны выпадак - злучэнні элементаў, калі некаторыя часціцы з'яўляюцца агульнымі для двух (і больш) атамаў. Закон захавання таксама выконваецца ў поўнай меры.

Аднак вернемся з вобласці мікрасвету да больш практычнай жыцця. Закон захавання электрычнага зараду актыўна выкарыстоўваецца ў разліках электратэхнікі. Да прыкладу, досыць успомніць першае правіла Кірхгофа. Фактычна, яно пацвярджае закон захавання электрычнага зарада. Напрыклад, у ланцугах пераменнага трохфазнага току часта выкарыстоўваецца спосаб злучэння правадыроў у зорку. Пры гэтым тры фазных драты злучаюцца ў вузле. Здавалася б, непазбежна кароткае замыканне з ростам току і перагарвання праводзіць матэрыялу. У рэчаіснасці ж адбываецца наступнае: у кожным такім вузле сума токаў роўная нулю. У разліках (ўмоўнасць) якая ўпадае токі лічацца станоўчымі, а якія выходзяць - адмоўнымі. Іншымі словамі: I1 + I2 + I3 = 0, або, што таксама дакладна, I2 = I1-I3 і гэтак далей. Кажучы простай мовай, які паступае зарад не можа перавышаць суму выходнага з вузла. Калі б пры падобным злучэнні правадыроў закон захавання зарадаў не працаваў, то фіксавалася б назапашванне зараджаных часціц у вузле, а гэтага не адбываецца.

Электратэхніка і атамы - гэта далёка не адзіныя вобласці, дзе дзейнічае закон захавання зараду. Біялогія і батаніка таксама не забытая. Пры знакамітым працэсе фотасінтэзу (стварэнне арганічных рэчываў у хлорофилловых зернях пад дзеяннем сонечнага святла) у момант паглынання кванта святла структуру тканіны пакідае адзін электрон. Аднак так як хлорофилловая малекула пры гэтым набывае станоўчы зарад, то «вакантнае месца» неўзабаве запаўняецца адной з вольных часціц. Фактычна, менавіта дзякуючы закону захавання зараду магчыма існаванне Сусвету ў тым выглядзе, да якога мы ўсе прывыклі.