Zakon očuvanja električnog naboja
Što god se dogodilo u svijetu, u svemiru postoji određeni ukupni električni naboj, čija veličina uvijek ostaje nepromijenjena. Čak i ako naboj iz nekog razloga prestane postojati na jednom mjestu, sigurno će završiti na drugom mjestu. To znači da naboj ne može zauvijek nestati.
Tu je činjenicu utvrdio i istražio Michael Faraday. Jednom je u svom laboratoriju postavio ogromnu šuplju metalnu kuglu na čiju je vanjsku površinu spojio ultraosjetljivi galvanometar. Veličina lopte omogućila je da se u nju smjesti cijeli laboratorij.
Kao i Faraday. Počeo je unositi u bal najrazličitiju električnu opremu koja mu je bila na raspolaganju, a zatim je počeo eksperimentirati. Budući da je bio u lopti, počeo je trljati staklene šipke s krznom, pokrenuti elektrostatičke strojeve itd. Ali koliko god se Faraday trudio, naboj lopte nije se povećao. Znanstvenik ni na koji način nije uspio stvoriti naboj.
I mi to razumijemo jer kada staklenu šipku trljate krznom, iako šipka dobije pozitivan naboj, krzno odmah dobije negativan naboj u istom iznosu, a zbroj naboja na krznu i šipki je nula .
Galvanometar izvan kuglice sigurno bi odražavao činjenicu promjene naboja ako bi se u Faradayevom laboratoriju pojavio "dodatni" naboj, ali ništa od toga se nije dogodilo. Potpuno punjenje je sačuvano.
Još jedan primjer. Neutron je u početku nenabijena čestica, ali se neutron može raspasti na proton i elektron. I premda je sam neutron neutralan, odnosno njegov naboj je nula, čestice nastale njegovim raspadom nose električne naboje suprotnog predznaka i jednakog broja. Ukupni naboj svemira nije se nimalo promijenio, on ostaje konstantan.
Drugi primjer su pozitron i elektron. Pozitron je antičestica elektrona, ima suprotan naboj od elektrona i u biti je zrcalna slika elektrona. Jednom kada se sretnu, elektron i pozitron se međusobno poništavaju i rađa se gama-kvant (elektromagnetsko zračenje), ali ukupni naboj ponovno ostaje nepromijenjen. Vrijedi i obrnuti proces (vidi gornju sliku).
Zakon očuvanja električnog naboja formuliran je na sljedeći način: algebarski zbroj naboja električno zatvorenog sustava je očuvan. Ili ovako: pri svakoj interakciji tijela njihov ukupni električni naboj ostaje nepromijenjen.
Promjene električnog naboja u dijelovima (kvantizirano)
Električni naboj ima neobično svojstvo — uvijek se mijenja u dijelovima. Razmotrimo nabijenu česticu. Njegov naboj može biti, na primjer, jedan dio naboja ili dva dijela naboja, minus jedan ili minus dva dijela.Elementarni (minimalno postojeće dugovječne čestice) negativan naboj ima elektron.
Naboj elektrona je 1,602 176 6208 (98) x 10-19 Privjesak. Ova količina naboja je minimalni dio (kvant električnog naboja). Sićušni komadići električnog naboja mogu se kretati u različitim količinama s jednog mjesta u prostoru na drugo, ali ukupni naboj je uvijek i posvuda sačuvan i u načelu se može mjeriti kao broj tih sitnih komadića.
Električni naboji su izvori električnog i magnetskog polja
Vrijedno je napomenuti da su električni naboji izvori električna i magnetska polja… Dakle, električni pristup omogućuje određivanje količine naboja na jednom ili drugom njegovom nositelju. Također, naboj je mjera međudjelovanja nabijenog tijela s električnim poljem. Kao rezultat toga, može se tvrditi da je elektricitet fenomen povezan s nabojima koji miruju (statički elektricitet, električno polje) ili se kreću (struja, magnetsko polje).