電荷與電場

電荷守恆(conservation of charge)

電荷守恆是這樣一條規則:你永遠無法讓電荷從無到有,也無法讓它憑空消失。你只能把它搬來搬去,或在物體之間交換。當你摩擦氣球使它帶負電時,你的頭髮就會帶剛好一樣多的正電:沒有電荷被創造,只是換了地方。

精確的說法是:一個孤立系統的總電荷量不隨時間改變。把所有正電荷與負電荷加起來,這個淨總量永遠不變,不管系統內部發生什麼過程。在任何反應中,反應前的電荷等於反應後的電荷。例如,當一個中性原子失去一個電子(電荷 -e),它就變成帶正電的離子(電荷 +e),而被釋放的電子帶走了那份缺少的 -e,於是帳仍然結算為零。

這是物理學中最深刻的定律之一,在有史以來的每一個實驗中都成立,從日常的火花到有物質被生成與消滅的粒子碰撞都是如此。即使一個粒子與其反粒子由純能量誕生,它們也帶著大小相等、符號相反的電荷出現,總量因此不變。它與能量守恆、動量守恆並列,是整門學問的基石。

在中子(電荷 0)的貝他衰變中,出現了一個質子(+e)、一個電子(-e)與一個中性的反微中子;電荷 +e 與 -e 加起來又回到零,正好與中子相符。

即使在核反應中,電荷在反應前後也維持平衡。

電荷守恆並不表示電荷會待在原地不動。電流可以自由流動;這條定律只說正電減負電的總量永遠不變。

又称
charge conservation電荷守恆定律