قانون حفظ الشحنة الكهربائيةقانون

يُعد حفظ الشحنة الكهربائية أحد الدعائم الأساسية للفيزياء، بالتساوي مع حفظ الطاقة. فكرة أن الكهرباء لا تُخلق من العدم أوضحها بنجامين فرانكلين لأول مرة في منتصف القرن الثامن عشر أثناء دراسته للكهرباء الساكنة. لاحقاً، أكد مايكل فاراداي ذلك في تجاربه على التحليل الكهربائي: حيث تعتمد كتلة المادة المترسبة بدقة على الشحنة المارة. تفسر الفيزياء الحديثة هذا القانون من خلال التناظر المعياري (نوع معين من التناظر الرياضي في الكون)، وهو ما أثبتته إيمي نويثر.

تشبه الشحنة الكهربائية سائلاً: يمكن سكبه من وعاء إلى آخر، لكن الكمية الإجمالية تبقى كما هي. يمكن للشحنات الموجبة والسالبة أن تنفصل ويعاد توزيعها، لكن محصلتها لا تتغير أبداً. لا تنشأ الشحنة من فراغ ولا تختفي دون أثر، بل تتدفق فقط مثل الماء في الأنابيب المترابطة.

ينص قانون حفظ الشحنة الكهربائية على أن المجموع الجبري للشحنات الكهربائية في نظام مغلق لا يتغير مع مرور الزمن. إنه قانون تجريبي مثبت بدقة متناهية، وفي الفيزياء الحديثة يُستنتج كنتيجة للتناظر المعياري للتفاعل الكهرمغناطيسي (تناظر U(1)) وفقاً لمبرهنة نويثر. رياضياً، يُعبر عن القانون بمعادلة الاستمرارية التي تربط بين كثافة الشحنة ρ وكثافة التيار J.