【化】 law of conservation of charge
電荷守恒定律（Law of Conservation of Charge）是物理學中的基本定律之一，其核心内容可概括為：在一個孤立系統中，總電荷量（正電荷與負電荷的代數和）始終保持恒定，既不會憑空産生，也不會憑空消失，隻能從系統的一部分轉移到另一部分。
電荷（Electric Charge）
物理量，表示物體帶電性質的量度，單位為庫侖（C）。
英文釋義：A physical property of matter that causes it to experience a force when placed in an electromagnetic field.
守恒（Conservation）
指某一物理量在特定條件下保持不變。
英文釋義：A principle stating that a particular measurable property of an isolated physical system does not change as the system evolves over time.
定律（Law）
經實驗反複驗證、普遍成立的客觀規律。
英文釋義：A scientific generalization based on empirical observations.
電荷守恒定律包含以下要點：
僅適用于與外界無電荷交換的系統（如宇宙整體或理想封閉體系）。
系統中正電荷（如質子帶 $+e$）與負電荷（如電子帶 $-e$）的代數和恒定，滿足：
$$ sum Q{text{初始}} = sum Q{text{終态}} $$
電荷可通過電流、粒子反應等方式重新分布，但總量不變。例如：
麥克斯韋方程組中 $ abla cdot mathbf{J} + frac{partial rho}{partial t} = 0$（連續性方程）直接導出電荷守恒 。
諾特定理将電荷守恒與電磁場 $U(1)$ 規範對稱性關聯 。
正負電子對湮滅（$e^- + e^+ rightarrow gamma + gamma$）前後總電荷為零。
權威參考文獻
- Griffiths, D. J. Introduction to Electrodynamics (4th ed.), Cambridge University Press.
- Peskin, M. E. & Schroeder, D. V. An Introduction to Quantum Field Theory, CRC Press.
- 費曼物理學講義（第2卷），上海科學技術出版社.
電荷守恒定律是物理學中的基本定律之一，其核心可概括為：在一個孤立系統中，所有電荷的代數和始終保持不變。以下從多個角度詳細解釋：
基本定義
電荷既不能被創造也不能被消滅，隻能通過轉移或重新分配改變分布。例如，摩擦起電時，電子從一個物體轉移到另一個物體，系統總電荷量不變（）。
數學表達
電荷守恒可通過電流連續性方程描述：
$$
abla cdot mathbf{J} + frac{partial rho}{partial t} = 0
$$
其中，$mathbf{J}$為電流密度，$rho$為電荷密度。該式表明電荷的流動（散度）與電荷密度的變化率相互抵消，總量守恒。
靜電感應
帶電體靠近導體時，導體兩端出現等量異種電荷，總電荷代數和不變（）。
化學反應
氧化還原反應中，電子轉移不會改變系統總電荷。例如，鐵在硫酸中溶解生成Fe²⁺，釋放的電子數與H⁺還原為H₂的電子數相等。
電路分析
基爾霍夫電流定律（節點電流代數和為零）本質是電荷守恒的體現。
在經典物理中嚴格成立，但在量子場論中，某些過程可能因虛粒子漲落短暫違反，但宏觀尺度仍嚴格守恒。
總結來看，電荷守恒定律是電磁學、電路理論及粒子物理的基石，揭示了自然界電荷量的嚴格不變性。
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