Zasada zachowania ładunku: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
Linia 1:
'''Zasada zachowania ładunku elektrycznego''' – [[Prawa zachowania|prawo zachowania]] dotyczące [[ładunek elektryczny|ładunku elektrycznego]], stwierdzające, że ładunek elektryczny nie może być ani utworzony, ani zniszczony.
 
Zasadę można sformułować na kilka sposobów
:: '''W izolowanym układzie ciał całkowity ładunek elektryczny, czyli suma algebraiczna ładunków dodatnich i ujemnych, nie ulega zmianie'''
::: <math>\left( \sum{q_{i}q_i} \right)_{U,I}=\text{const.}</math>
 
Zmiana ładunku układu może zachodzić tylko na drodze przepływu ładunku
::: <math> \Delta {q} = q_{\text{dostarczone}} - q_{\text{oddane}}\,.</math>
 
Potocznie zasada zachowania ładunku znaczy tyle co: ''ładunek elektryczny jest niezniszczalny; nigdy nie ginie i nie może być stworzony. Ładunki elektryczne mogą się przemieszczać z jednego miejsca w inne, ale nigdy nie biorą się znikąd. Mówimy więc, że ładunek elektryczny jest zachowany''{{odn|Feynman|Leighton|Sands|1974|s=222}}. Mimo, iż ta definicja dobrze obrazuje samą zasadę, to jednak nie jest ona do końca ścisła, ponieważ, jak współczesne badania wykazały, nie jest prawdą twierdzenie, że ładunki są niezniszczalne i nie można ich wytworzyć. Podczas anihilacji dwie cząstki o przeciwnych ładunkach przestają istnieć zamieniając się na energię pola elektromagnetycznego. Znikają również ich ładunki, ale całkowity ładunek układu (równy 0) pozostaje niezmieniony. Odwrotnie dzieje się w procesie kreacji par (np. proton-antyproton), kiedy powstają dwie cząstki o przeciwnych ładunkach.
 
== Przykłady i konsekwencje ==
Jedną z bezpośrednich konsekwencji zasady zachowania ładunku jest [[pierwsze prawo Kirchhoffa]]. Może ono być sformułowane w sposób nawiązujący do zasady zachowania ładunku w następujący sposób:
 
''Ilość ładunków wpływających do węzła sieci równa jest ilości ładunków wypływających z tego węzła.''
 
== Zasada zachowania ładunku a symetrie ==
'''Zachowanie ładunku elektrycznego''' wynika z niezmienniczości względem [[Cechowanie (fizyka)|transformacji cechowania]] [[funkcja falowa|funkcji falowej]] cząstki naładowanej (np. [[elektron]]u)
:: <math> \psi(\vec{x},t) \rightarrowto \psi'(\vec{x},t)=e^{i \alpha} \psi(\vec{x},t).</math>
 
Transformacje <math>e^{i \alpha}</math> generowane są przez ciągły [[kąt]] α, ich zbiór tworzy prostą [[algebra Liego|grupę Liego]] jednowymiarowych [[macierz unitarna|macierzy unitarnych]] U(1). Lokalna ( gdy kąt α('''x''',t) jest zmienny w czasie i przestrzeni) grupa cechowania U(1) jest przyczyna istnienia fundamentalnego [[oddziaływanie elektromagnetyczne|oddziaływania elektromagnetycznego]].
 
Konsekwencją tej niezmienniczości jest bezmasowość [[foton]]u (m=0), fakt, że [[światło]] w próżni propaguje się z prędkością fundamentalną ''c'' (nazywaną z powodów historycznych [[prędkość światła|prędkością światła]] w próżni). Następną konsekwencją jest dalekozasięgowość oddziaływania elektromagnetycznego, [[potencjał]]
:: <math>U(r)=\frac{q_1 q_2}{4 \pi \epsilon r}.</math>
 
Linia 29 ⟶ 30:
 
== Bibliografia ==
* {{cytuj książkę | nazwisko = Feynman | imię = Richard Phillips | autor link = Richard Feynman | nazwisko2 = Leighton | imię2 = Robert B. | nazwisko3 = Sands | imię3 = Matthew | tytuł=[[Feynmana wykłady z fizyki]] | tom=2 | miejsce=Warszawa | wydawca=[[Wydawnictwo Naukowe PWN|Państwowe Wydawnictwo Naukowe]] | rok=1974 | odn=tak}}
 
[[Kategoria:Prawa w mechanice kwantowej]]