전하

Electric charge
전하
양전하와 음전하의 전기장
공통기호
q
SI단위쿨롱(C)
기타단위
SI 기준 단위로C = A⋅s
광범위한?네.
보존?네.
치수
에 관한 기사들
전자기학
Solenoid
정전기
자기정전학
전기역학
전기망
자기회로
공변 공식
사이언티스트

전하(기호 q, 때로는 Q)는 전자기장에 놓였을 때 힘을 느끼게 하는 물질의 물리적 특성입니다.전하는 양일 수도 있고 음일 수도 있습니다(일반적으로 양성자와 전자가 각각 관습에 따라 운반함).마치 전하가 서로를 밀어내는 것과 다르게 전하가 서로를 끌어당기는 것입니다.순전하가 없는 물체를 전기적으로 중성이라고 합니다.대전된 물질들이 어떻게 상호작용하는지에 대한 초기 지식은 이제 고전적인 전기역학이라고 불리고, 양자 효과를 고려할 필요가 없는 문제에 대해서는 여전히 정확합니다.

전하는 보존된 성질입니다. 고립계의 순전하량인 양전하량에서 음전하량을 뺀 값은 변하지 않습니다.전하는 아원자 입자에 의해 운반됩니다.일반적인 물질에서 음전하는 전자에 의해 운반되고 양전하는 원자핵 안의 양성자에 의해 운반됩니다.물질에 양성자보다 전자가 많으면 음전하를, 적으면 양전하를, 동수이면 중성이 됩니다.전하는 양자화되며, 기본 전하라고 불리는 개별 소단위의 정수배, 즉 자유롭게 존재할 수 있는 가장 작은 전하인 약 1.602×10−19 [1]C로 나타납니다.쿼크라고 불리는 입자들은 더 작은 전하들을 가지고 있습니다.1/3e이지만, 그것들은 오직 e의 정수배인 전하를 갖는 입자에서만 결합되어 있습니다.표준모형에서 전하는 절대적으로 보존된 양자수입니다.양성자는 +e의 전하를 가지고 있고, 전자는 -e의 전하를 가지고 있습니다.

전하는 [2]전기장을 만듭니다.움직이는 전하가 자기장을 [3]형성하기도 합니다.전하와 전자기장(전기장과 자기장의 결합)의 상호작용은 물리학의 네 가지 기본적인 상호작용 중 하나인 전자기력(또는 로렌츠)[4]의 근원입니다.하전 입자들 사이의 광자 매개 상호작용에 대한 연구는 양자 [5]전기역학이라고 불립니다.

SI 유도 전하 단위는 프랑스 물리학자 샤를 오귀스틴 드 쿨롱의 이름을 딴 쿨롱(C)입니다.전기공학에서는 암페어아워(A⋅h)를 사용하는 것도 일반적입니다.물리학과 화학에서는 기본 전하(e)를 단위로 사용하는 것이 일반적입니다.화학은 또한 패러데이 상수를 사용하는데, 패러데이 상수는 1 몰의 기본 전하의 전하입니다.

개요

음으로 대전된 입자인 전자 주위의 필드 라인과 등전위를 보여주는 다이어그램.전기적으로 중성인 원자에서 전자의 수는 양성자(양전하를 띤)의 수와 같으므로 전체 전하가 0이 됩니다.

전하는 전하를 가진 다른 물질이 있을 때 정전기적 인력이나 반발력을 나타내는 물질의 기본적인 특성입니다.전하는 많은 아원자 입자의 특징적인 특성입니다.자유 입자의 전하는 기본 전하의 정수배입니다. 우리는 전하가 양자화되었다고 말합니다.마이클 패러데이는 전기 분해 실험에서 전하의 이산적인 특성을 처음으로 발견했습니다.로버트 밀리컨의 기름방울 실험은 이 사실을 직접 증명했고, 기본 전하를 측정했습니다.입자의 한 종류인 쿼크는 -1/3 또는 +2/3의 분수 전하를 가지고 있다는 것이 발견되었지만, 그들은 항상 적분 전하의 배수에서 발생한다고 믿어지고 있으며, 자유-스탠딩 쿼크는 관찰된 적이 없습니다.

전자의 전하량은 -e인 반면 양성자의 전하량은 +e인 반면에 -e인 음의 전하량입니다.전하가 같은 부호를 가진 하전 입자는 서로 밀어내고, 전하가 다른 부호를 가진 입자는 끌어당깁니다.쿨롱의 법칙은 힘이 전하의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다고 주장함으로써 두 입자 사이의 정전기력을 정량화합니다.반입자의 전하는 해당 입자의 전하와 같지만 부호는 반대입니다.

거시적인 물체의 전하는 그것이 구성하는 입자의 전하의 합입니다.물질은 원자로 구성되어 있고, 일반적으로 원자는 동일한 수의 양성자와 전자를 가지고 있기 때문에 이 전하는 종종 작습니다. 이 경우 전하가 상쇄되어 순전하가 0이 되고, 따라서 원자를 중성으로 만듭니다.

이온(ion)은 하나 이상의 전자를 잃어 순수한 양전하(양전하)를 갖게 하거나, 순수한 음전하(음전하)를 갖게 하는 원자(또는 원자 그룹)입니다.단원자 이온은 단일 원자로 형성되는 반면, 다원자 이온은 서로 결합된 두 개 이상의 원자로 형성되며, 각각의 경우 양 또는 음의 순전하를 갖는 이온을 생성합니다.

Electric field induced by a positive electric charge
Electric field induced by a negative electric charge
양전하에 의해 유도된 전기장(왼쪽)과 음전하에 의해 유도된 전기장(오른쪽).

거시적인 물체를 형성하는 동안 구성 원자와 이온은 일반적으로 중성 원자와 전기적으로 결합된 중성 이온 화합물로 구성된 구조를 형성합니다.따라서 거시적인 물체는 전체적으로 중립적인 경향이 있지만 거시적인 물체는 완벽하게 망 중립적인 경우가 거의 없습니다.

때때로 거시적인 물체는 물질 전체에 분포된 이온을 포함하며, 제자리에 단단히 묶여 물체에 전체적인 순 양전하 또는 음전하를 제공합니다.또한, 전도성 요소로 만들어진 거시적인 물체는 (요소에 따라) 전자를 어느 정도 쉽게 차지하거나 방출하고, 그 후 무한히 음전하 또는 양전하를 유지할 수 있습니다.물체의 순전하가 0이 아니고 움직이지 않을 때, 그 현상은 정전기라고 알려져 있습니다.이것은 모피로 호박을 문지르거나 실크로 유리를 문지르는 것과 같이 서로 다른 두 가지 물질을 함께 문지르는 것으로 쉽게 생성될 수 있습니다.이러한 방식으로, 비전도성 재료는 양 또는 음으로 상당한 정도로 충전될 수 있습니다.한 물질에서 가져온 전하는 다른 물질로 이동하여 같은 크기의 반대 전하를 남깁니다.전하량 보존 법칙은 항상 적용되며, 음전하를 취하는 물체에 같은 크기의 양전하를 부여하고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

물체의 순전하가 0인 경우에도 (예를 들어, 외부 전자기장 또는 결합된 극분자로 인해) 전하가 물체에 불균일하게 분포될 수 있습니다.그러한 경우에, 그 물체는 편광되어 있다고 합니다.분극에 의한 전하는 속박전하(bound charge)라고 하며, 물체 외부에서 얻거나 잃은 전자에 의해 생성된 물체에 있는 전하는 자유전하(free charge)라고 합니다.전도성 금속의 전자가 특정 방향으로 움직이는 것을 전류라고 합니다.

구성 단위

전하량의 SI 단위는 쿨롱(Column)입니다.쿨롱은 1초 [6]동안 1암페어를 운반하는 전도체의 단면을 통과하는 전하량으로 정의됩니다.이 단위는 1946년에 제안되었고 [6]1948년에 비준되었습니다.소문자 기호 q는 전하량을 나타내는 데 자주 사용됩니다.전하량은 전기계로 직접 측정할 수도 있고, 탄도 갈바노미터로 간접적으로 측정할 수도 있습니다.

기본 전하(양성자의 전하)는 [7]SI에서 기본 상수로 정의됩니다.SI 단위로 표시할 때 기본 전하의 값은 정확히 1.60217634×10−19 [1]C입니다.

전하의 양자화된 특성을 발견한 후, 조지 스토니는 1891년에 이러한 기본 전하 단위를 위한 단위 '전자'를 제안했습니다.이후 1897년 J. J. 톰슨은 우리가 전자라고 부르는 입자를 발견했습니다.단위는 오늘날 기본 전하, 기본 전하 단위, 또는 단순히 전자의 전하가 -e인 것을 나타냅니다.고립계의 전하는 큰 규모의 전하가 연속적인 양으로 작용하는 것처럼 보이더라도 기본 전하의 배수여야 합니다.어떤 맥락에서는 분수 양자 홀 효과와 같이 기본 전하의 분수를 말하는 것이 의미가 있습니다.

단위 패러데이는 때때로 전기화학에서 사용됩니다.하루는 기본 [8]전하 1몰의 전하 크기, 즉 9.648533212...X104 C.

역사

참고 항목:전자기 이론과 전기의 역사 §역사
쿨롱의 비틀림 균형

고대부터, 사람들은 오늘날 모두 전하의 개념을 사용하여 설명되는 네 가지 종류의 현상에 익숙했습니다: (a) 번개, (b) 어뢰 물고기 (또는 전기 광선), (c) 성 엘모의 불, 그리고 (d) 털로 문지른 호박이 작고 가벼운 [9]물체를 끌어당기는 현상.호박 효과에 대한 최초의 설명은 종종 기원전 624년부터 기원전 546년까지 살았던 고대 그리스 수학자인 밀레투스의 탈레스에 기인하지만, 탈레스가 [10]글을 남겼는지에 대해서는 의문이 있습니다; 호박에 대한 그의 설명은 200년대 [11]초반의 이야기에서 알려져 있습니다.이 설명은 이 현상이 적어도 기원전 600년경부터 알려져 있었다는 증거로 받아들여질 수 있지만, 탈레스는 이 현상을 [11]영혼을 가진 무생물에 대한 증거로 설명했습니다.즉, 전하의 개념에 대한 어떠한 징후도 없었습니다.더 일반적으로, 고대 그리스인들은 이 네 종류의 현상들 사이의 연관성을 이해하지 못했습니다.그리스인들은 충전된 호박 단추가 머리카락과 같은 가벼운 물체를 끌어당길 수 있다는 것을 관찰했습니다.호박을 충분히 오래 문지르면 전기 스파크까지 [citation needed]튀어 오를 수 있다는 사실도 밝혀냈지만, 전기 스파크에 대한 언급은 17세기 [12]후반까지 없었다는 주장도 있습니다.이 성질은 마찰 전기 효과에서 비롯됩니다.1100년대 후반, 석탄의 압축된 형태인 물질 분출은 호박 [13]효과를 가진 것으로 알려졌고, 1500년대 중반, 지롤라모 프라카스토로는 다이아몬드도 이러한 [14]효과를 나타냈다는 것을 발견했습니다.Fracastoro와 다른 사람들, 특히 Gerolamo Cardano는 이 [15]현상에 대한 설명을 개발하기 위해 약간의 노력을 기울였습니다.

고대부터 정량적으로 연구되어 온 천문학, 역학, 광학과 대조적으로,[16] 전기 현상에 대한 지속적인 정성적, 정량적 연구의 시작은 1600년 영국 과학자 윌리엄 길버트의 De Magnete 출판으로 알 수 있습니다.이 책에서, 길버트가 초기의 많은 이론들을 다루면서 호박 효과로 돌아갔고, 신라틴어인 일렉트라(황색을 뜻하는 그리스어 ἤλεκτρονlektron)에서 유래했습니다.라틴어 단어는 [17]전기로 영어로 번역되었습니다.길버트는 전기라는 용어에 대해서도 인정을 받고 있지만, 전기라는 용어는 나중에 나온 반면, 전기라는 [18]용어는 1646년 토마스 브라운 경의 Pseudodoxia Epidemica에서 처음 유래했습니다. (언어학적인 자세한 사항은 전기의 어원을 참조하십시오.)길버트는 이 호박 효과가 다른 물체에 작용하는 유출(전기 물체에서 나오는 입자의 작은 흐름)에 의해 설명될 수 있다고 가정했습니다.물질의 전기 유출에 대한 이 아이디어는 17세기와 18세기에 영향을 미쳤습니다.그것은 18세기에 "전기 유체"(두페이, 놀렛, 프랭클린)와 "전하"[19]에 관한 아이디어의 선구자였습니다.

1663년쯤 오토 폰 게릭케는 아마도 최초의 정전기 발전기를 발명했지만, 그는 그것을 주로 전기 장치로 인식하지 못했고 단지 [20]그것으로 최소한의 전기 실험만 했습니다.다른 유럽의 선구자들은 로버트 보일이었는데, 그는 1675년에 [21]전기현상만을 다룬 최초의 책을 영어로 출판했습니다.그의 연구는 주로 길버트의 연구를 반복한 것이었지만, 그는 또한 몇 가지 더 많은 "전기"[22]를 발견했고, 두 [21]신체 사이의 상호 매력에 주목했습니다.

1729년 스티븐 그레이는 정전기를 이용하여 실험을 하고 있었는데, 그는 유리관을 이용하여 정전기를 발생시켰습니다.그는 먼지와 습기로부터 튜브를 보호하기 위해 사용되는 코르크 마개도 전기가 통한다는 것을 알아차렸습니다.추가적인 실험(예: 얇은 막대를 넣어 코르크 마개를 확장하는 것)은 처음으로 그레이가 부르는 대로 전기 유출이 멀리까지 전달될 수 있다는 것을 보여주었습니다.그레이는 트위인(765피트)과 와이어(865피트)[23]로 전하를 전송할 수 있었습니다.그레이는 이러한 실험을 통해 전기 유출을 용이하게 하거나 방해하는 다양한 물질의 중요성을 발견했습니다.그레이의 많은 실험을 반복한 John Theophilus Desaguliers는 이러한 [23]실험에서 다양한 물질의 효과를 언급하기 위해 도체와 절연체라는 용어를 만든 것으로 인정받고 있습니다.그레이는 또한 전기적 유도(즉, 물리적 접촉 없이 전하가 한 물체에서 다른 물체로 전달될 수 있는)를 발견했습니다.예를 들어, 그는 충전된 유리 튜브를 실에 의해 유지되는 납 덩어리에 가까이 두되 닿지 않게 함으로써 납을 전기로 만드는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다(예: [24]놋쇠 가루를 끌어당기고 밀어내는 것).그는 이 현상을 전기 [25]유출이라는 아이디어로 설명하려고 시도했습니다.

그레이의 발견은 전하에 대한 지식의 역사적 발전에 중요한 변화를 도입했습니다.전기 유출이 한 물체에서 다른 물체로 전달될 수 있다는 사실은 이 성질이 [26]마찰에 의해 전기화된 물체와 분리할 수 없는 관계가 아니라는 이론적 가능성을 열었습니다.1733년 샤를 프랑수아 드 시스터네 뒤 페이는 그레이의 연구에 영감을 받아 일련의 실험(Memoires de l'Académie Royale des Sciences에서 보고)을 했는데, 금속과 유체를[27] 제외한 거의 모든 물질이 마찰에 의해 '전기화' 될 수 있다는 것을 보여주었고, 전기는 서로 상쇄되는 두 가지 종류로 제공된다고 제안했습니다.그는 이 가설을 [28]두 개의 가설로 표현했습니다.유리를 실크로 문지르면 유리에 유리체 전기가 충전되고, 호박에 모피를 문지르면 호박에 수지가 들어간 전기가 충전된다고 du Fay는 말했습니다.현대의 이해에서 양전하는 비단 천으로 문지른 후 유리 막대의 전하로 정의되지만, 어떤 종류의 전하를 양전하라고 하고 음전하라고 [29]하는 것은 임의입니다.이 시기로부터의 또 다른 중요한 두 유체 이론은 Jean-Antoine Nollet (1745)[30]에 의해 제안되었습니다.

약 1745년까지, 전기적인 인력과 반발력에 대한 주요한 설명은 전기를 받은 물체가 유출물을 [31]발산한다는 생각이었습니다.벤자민 프랭클린은 1746년 [32]말에 전기 실험을 시작했고, 1750년까지 전기의 한 유체 이론을 발전시켰는데, 이것은 문지른 유리가 그 [32][33]유리를 문지르는데 사용된 천과 같은 그러나 반대의 전하 강도를 받는다는 것을 보여주는 실험에 기초했습니다.Franklin은 전기를 모든 물질에 존재하는 보이지 않는 유체의 한 종류로 생각했고 (배터리와 다른[34] 것들도 마찬가지로) 전하라는 용어를 만들어 냈습니다. 예를 들어, 그는 축적된 전하를 가지고 있는 것이 레이든 항아리의 유리라고 믿었습니다.그는 절연 표면을 문지르는 것이 이 유체의 위치를 변화시키고, 이 유체의 흐름이 전류를 구성한다고 가정했습니다.그는 또한 물질이 과잉의 유체를 포함하고 있을 때는 양전하를, 결핍이 있을 때는 음전하를 띤다고 가정했습니다.그는 해외 동료 피터 콜린슨으로부터 받은 유리관으로 실험을 한 뒤 유리체 전기로 양성, 수지 전기로 음성이라는 용어를 확인했습니다.실험은 실험 참가자 A에게 유리 튜브를 충전하게 했고, 실험 참가자 B는 충전된 튜브로부터 너클에 충격을 받았습니다.Franklin은 B 참가자가 튜브에 충격을 받은 후 양전하를 받은 것으로 확인했습니다.[35]윌리엄 왓슨이 독립적으로 비슷한 시기에 동일한 단일 유체 설명에 도달했는지 여부에 대해서는 다소 모호합니다(1747).왓슨은 프랭클린이 콜린슨에게 보낸 편지를 보고 1747년 [36]봄 프랭클린과 똑같은 설명을 했다고 주장합니다.Franklin은 자신의 실험과 분석을 만들기 전에 Watson의 작품 중 일부를 연구했는데, 이것은 아마도 Franklin 자신의 [37]이론화에 중요했을 것입니다.한 물리학자는 Watson이 처음에 일액체 이론을 제안했고, Franklin은 그것을 더 자세히 그리고 더 [38]영향력 있게 설명했다고 제안합니다.과학의 한 역사학자는 왓슨이 그의 생각과 프랭클린의 생각 사이의 미묘한 차이를 놓쳤기 때문에 왓슨이 그의 생각을 프랭클린의 [39]생각과 비슷하다고 잘못 해석했다고 주장합니다.어쨌든 왓슨과 프랭클린 사이에는 적대감이 없었고, 1747년 초에 만들어진 전기 작용의 프랭클린 모델은 결국 그 [37]당시에 널리 받아들여졌습니다.프랭클린의 연구 이후, 유출에 근거한 설명은 거의 [40]제시되지 않았습니다.

프랭클린 모델이 근본적으로 정확했던 것으로 알려졌습니다.전하량을 추적하기 위해 필요한 변수는 [41]하나의 종류의 전하뿐입니다.

1800년까지는 정전 방전을 이용하여 전하의 전도를 연구하는 것이 가능했습니다.1800년 알레산드로 볼타는 전하가 닫힌 [42]경로를 통해 연속적인 운동으로 유지될 수 있다는 것을 처음으로 보여주었습니다.

1833년에 마이클 패러데이는 전기가 생산되는 [43]원천에 상관없이 동일하다는 의심을 없애려고 노력했습니다.그는 일반적인 전기(예: 정전기, 압전, 자기 유도), 휘발성 전기(예: 휘발성 더미에서 나오는 전류) 및 동물 전기(예: 생체 전기)로 특징지어지는 다양한 알려진 형태에 대해 논의했습니다.

1838년 패러데이는 전기가 유체인지, 유체인지, 중력과 같은 물질의 성질인지에 대해 의문을 제기했습니다.그는 물질이 다른 [44]종류의 혐의와 독립적으로 기소될 수 있는지 조사했습니다.그는 전하가 두 개 이상의 물체 사이의 관계라는 결론에 도달했는데,[45] 다른 물체에 반대 전하가 없이는 한 물체를 충전할 수 없기 때문입니다.

1838년 패러데이는 전기력에 대한 이론적인 설명을 내놓기도 했는데, 전기력이 유체 [46]1개에서 비롯되는지, 2개에서 비롯되는지, 아니면 전혀 발생하지 않는지에 대한 중립성을 표명하기도 했습니다.그는 입자의 정상적인 상태는 무편광 상태이며, 편광되면 자연적인 무편광 상태로 되돌아가려고 한다는 생각에 초점을 맞췄습니다.

제임스 클러크 맥스웰은 1850년대 중반부터 전기역학에 대한 장이론적 접근법을 개발하면서 전하를 물체에 축적되는 특수한 물질로 간주하는 것을 중단하고 [47]전기장에서 에너지 변환의 결과로 전하를 이해하기 시작했습니다.이러한 사전 양자 이해는 전하의 크기를 미시적 [47]수준에서도 연속적인 양으로 간주했습니다.

정전기에서 전하의 역할

정전기는 평형 상태에 있지 않은 두 물체가 함께 모였을 때 물체의 전하와 그와 관련된 정전기 방전을 말합니다.정전기 방전은 두 물체 각각의 전하에 변화를 일으킵니다.

미닫이에 의한 대전

자세한 정보:마찰전기효과

전기적 특성을 나타내지 않는 유리 조각과 수지 조각을 함께 문질러도 문질러진 표면과 접촉한 상태로 두어도 전기적 특성을 나타내지 않습니다.떨어져 있으면 서로를 끌어당깁니다.

두 번째 수지로 문지른 다음 이전 유리 및 수지 조각 근처에서 분리되어 매달리는 두 번째 유리 조각은 다음과 같은 현상을 일으킵니다.

  • 두 개의 유리 조각이 서로 밀어냅니다.
  • 각각의 유리 조각들은 각각의 수지 조각들을 끌어당깁니다.
  • 두 개의 수지 조각은 서로 밀어냅니다.

이 인력과 반발력은 전기적인 현상이며, 이를 보여주는 물체들은 전기가 통하거나 대전된 것이라고 합니다.신체는 미끄러짐에 의해서 뿐만 아니라 다른 많은 방법으로 전기가 통할 수 있습니다.두 유리의 전기적 특성은 서로 비슷하지만 두 수지의 전기적 특성과는 반대입니다.유리는 수지가 밀어내는 것을 끌어당기고 수지가 끌어당기는 것을 밀어냅니다.

어떤 식으로든 전기가 흐르는 물체가 유리처럼 행동한다면, 즉 유리를 밀어내고 수지를 끌어당기면 그 물체는 유리하게 전기가 된다고 하고, 유리를 끌어당기고 수지를 밀어내면 수지가 전기가 된다고 합니다.모든 전기화된 신체는 유리체 또는 수지체로 전기화됩니다.

과학계의 확립된 관습은 유리체 전기화를 긍정적인 것으로 정의하고, 수지 전기화를 부정적인 것으로 정의합니다.두 종류의 전기화의 정확하게 반대되는 성질은 서로 반대되는 기호로 그것들을 나타내는 것을 정당화합니다.그러나 다른 종류가 아닌 한 종류에 양의 부호를 적용하는 것은 수학 다이어그램에서 [48]오른손을 향한 양의 거리를 계산하는 것이 관습의 문제인 것처럼 임의적인 관습의 문제로 간주되어야 합니다.

전류에서 전하의 역할

전류는 물체를 통과하는 전하의 흐름입니다.가장 일반적인 전하 운반자는 양전하를 띤 양성자와 음전하를 띤 전자입니다.이러한 하전 입자의 움직임은 전류를 구성합니다.많은 상황에서, 종래의 전류가 종래의 전류의 방향으로 이동하는 양전하에 의해 운반되는지 또는 반대 방향으로 이동하는 음전하에 의해 운반되는지에 관계없이, 종래의 전류를 말하는 것으로 충분합니다.이 거시적 관점은 전자기적 개념과 계산을 단순화하는 근사치입니다.

반대의 극단적인 상황에서, 만약 누군가가 미시적인 상황을 본다면, 사람은 전류를 운반하는 많은 방법들이 있다는 것을 알 수 있습니다.포함: 전자의 흐름; 양의 입자처럼 작용하는 전자 구멍의 흐름; 및 전해 용액 또는 플라즈마에서 반대 방향으로 흐르는 음과 양의 입자(이온 또는 기타 하전 입자).

금속 와이어의 일반적이고 중요한 경우, 기존 전류의 방향은 실제 전하 운반체, 즉 전자의 표류 속도와 반대입니다.이것은 초보자들에게 혼란의 원인이 되고 있습니다.

전하량절약

주요 기사:요금 절약

격리된 시스템의 총 전하량은 시스템 자체 내의 변화에 관계없이 일정하게 유지됩니다.이 법칙은 물리학에 알려진 모든 과정에 고유하며 파동함수의 게이지 불변성으로부터 국소적인 형태로 유도될 수 있습니다.전하의 보존은 전하-전류 연속 방정식으로 이어집니다.더 일반적으로, 적분 V의 부피 내에서 전하 밀도 λ의 변화율은 닫힌 표면 S = λV를 통한 전류 밀도 J에 대한 면적 적분과 같고, 이는 순 전류 I와 같습니다.

\oiint

따라서 연속 방정식으로 표현되는 전하 보존은 다음과 같은 결과를 제공합니다.

과 {\ 사이에 전달된 전하는 양쪽을 통합하여 얻어집니다.

여기서 I는 닫힌 표면을 통과하는 순 외부 전류이고 q는 표면에 의해 정의된 부피 내에 포함된 전하입니다.

상대론적 불변성

전자기력에 관한 기사에서 설명된 특성을 제외하고 전하는 상대론적 불변량입니다.즉, q 전하를 가진 입자는 얼마나 빨리 이동하는지에 관계없이 동일한 전하를 가집니다.이 성질은 한 개의 헬륨 핵(핵 안에서 결합된 두 개의 양성자와 두 개의 중성자가 결합되어 고속으로 이동하는 것)의 전하가 두 개의 중수소 핵(한 개의 양성자와 한 개의 중성자가 결합되어 있지만 헬륨 [49][50][51]핵 안에 있을 때보다 훨씬 더 느리게 이동하는 것)과 동일하다는 것을 보여줌으로써 실험적으로 검증되었습니다.

참고 항목

참고문헌

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