חוק שימור המטען החשמלי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

חוק שימור המטען החשמלי הוא העיקרון הגורס שלא ניתן ליצור או להשמיד מטען חשמלי.

המטען החשמלי הכולל של מערכת מבודדת נותר קבוע, ללא תלות בשינויים המתרחשים בתוך המערכת. חוק שימור זה מתקיים בכל התהליכים הידועים בפיזיקה או כימיה, וניתן לגזור אותו (בצורתו המקומית) משדה כיול של פונקציית הגל. שימור המטען מביא למשוואת הרצף למטען-זרם. באופן כללי, השינוי נטו בצפיפות המטען \ \rho בתוך נפח האינטגרציה \ V שווה לאינטגרל המשטחי של צפיפות הזרם \ J על המשטח \ S, הוא הזרם החשמלי \ I:

- \frac{d}{dt} \int_V \rho\, \mathrm{d}V = \int_S \mathbf{J} \cdot \mathrm{d}\mathbf{S} = \int J S \cos\theta = I

על כן, שימור המטען החשמלי, כפי שמבוטא על ידי משוואת הרצף, נותן את התוצאה:

I = -\frac{dQ}{dt}

כאן \ I הוא הזרם היוצא נטו דרך משטח סגור, ו-\ Q הוא המטען החשמלי הכלוא בנפח המוגדר על ידי המשטח.

חוק שימור המטען החשמלי נובע מסימטריית כיול.

במסגרת חוקי קירכהוף, חוק הזרמים מתבסס על חוק שימור המטען החשמלי.