يك توپ را با ميله پلاستيكي و ديگر را ميله شيشهاي باردار كنيد سپس آنهارا به هم بچسبانيد. گاهي دوبار ناپديد ميشوند و همديگر را از بينميبرند. براي بيان اين مساله ميتوان از يك قانون رياضي مبني بر اينكهاگر حاصل جمع دو كميت صفر شود، يكي از آن دو مثبت و ديگري منفي است،استفاده نمود. طبق قرارداد به ميله پلاستيكي را بار منفي و ميله شيشهايرا بار مثبت نسبت دادهاند.

بيان ساده اي از قانون بقاي بار

وقتيكه يك ميله پلاستيكي را با خز مالش ميدهيم، ميله بار منفي و خز بار مثبتپيدا ميكند. آزمايش را با دو جسم خنثي شروع ميكنيم، يعني مجموع بار آندو برابر صفر است. بعد از مالش دادن ، يكي بار مثبت و ديگري بار منفيمييابد كه باز هم بار كل برابر صفر ميشود. همچنين وقتي ميلهاي بار مثبتبيابد، بار جسم پلاستيكي كه ميله شيشهاي را با آن مالش ميدهيم منفيميشود.

هيچ كس نمي تواند يكي از اين دو بار را خلق كند، بدونآنكه همزمان ديگري را نيز توليد كرده باشد در يك چنين فرايندي مقدار كلبار تغيير نميكند. اين مطلب بيانگر قانون بقاي بار الكتريكي است. اينقانون همانند قوانين پايستگي جرم و انرژي ، اندازه حركت خطي ، اندازه حركتزاويه اي و ... در فيزيك يك قانون بنيادي است.

قانون بقاي بار الكتريكي در اتم

همهاجسام داراي ذراتي با بار الكتريكي مثبت و منفي هستند. اين ذراتهماناتمهايي هستند كه جهان مادي را ميسازند. ابعاد اين اتمها از مرتبهآنگستروم است. چندين ميليون از اين اتمها ، در كنار هم ، چيزي در حدود يكنقطه نمايان ميشوند. هر اتم از لحاظ بار الكتريكي خنثي است، زيرا بهتعداد مساوي بار مثبت و منفي دارد. بار مثبت اتم و تقريبا تمامي جرم آن ،در مركز آن ، يعني در هسته متمركز شده است. ابعاد هسته ده هزار برابركوچكتر از ابعاد كل اتم است. هسته يك خوشه محكم به هم چسبيده متشكل از دونوع ذره پروتونها و نوترونهاست.

تراكم جرم در اين ذرات غير قابلتصور است. يك تفاوت مهم بين پروتونها و نوترونها اين است كه پروتونهاداراي بار الكتريكي مثبت بوده ولي نوترونها از نظر بار الكتريكي خنثيهستند. تعداد پروتونها هسته ، عنصر شيميايي را كه هسته به آن تعلق دارد،مشخص ميكند، با اين حال قسمت اعظم فضاي اتم خالي است، در ناحيه اطرافهسته تعدادي ذره با بار الكتريكي منفي به نام الكترون وجود دارد. جرمالكترون كم است، اما بار آن منفي و مقدارش برابر مقدار بار روي پروتوناست. از اينرو در يك اتم خنثي تعداد الكترونها در فضاي اطراف هسته درستبرابر تعداد پروتونها در داخل هسته است. الكترونها توسط نيروي جاذبهالكتريكي در نزديكي هسته به آن مقيد ميشوند.

مبادله بار و قانون بقاي بار الكتريكي

گاهييك تماس ساده ميان اجسام ممكن است باعث شود كه تعدادي الكترون از يك جسمبه جسم ديگر منتقل شود. وقتي ميله پلاستيكي با خز مالش داده ميشود، برخيالكترونها از خز به ميله پلاستيكي منتقل ميشوند. ممكن است تعدادالكترونهايي كه به ميله پلاستيكي منتقل ميشوند، در حدود
( 9 ^ 10 ) باشد كه ظاهرا زياد است. تعداد كل الكترونهاي موجود در ميله پلاستيكي در حدود 24 ^ 10 است.

درفلزات بستگي الكترونها به هسته ضعيف است و الكترونها ميتوانند آزادانه درداخل ماده حركت كنند. چون بار به راحتي در داخل ميله فلزي به هم وصلنماييم، هر دو كره خنثي ميشوند. ماده اي كه بار الكتريكي را از خود عبورميدهد رسانا ناميده ميشود. در جامدات ، فقط الكترونها ميتوانند حركتكنند. اما محلول الكتروليت ، آب شور يا گاز داخل لامپ فلوئورسانس رساناهايبسيار خوبي هستند. زيرا حاملين بار مثبت و منفي هردو تحت تاثير نيرويالكتريكي ميتوانند آزادانه حركت كنند. در تمام فرايندهاي مبادله بار وانتقالات اخير قانون بقاي بار الكتركي به دقت ملاحظه ميشود. به عبارتينحوه مبادله بار به توسط قانون بقاي بار صورت ميگيرد. در واكنشهايشيميايي اين قانون همانند قانون بقاي جرم ظاهر مي شود و واكنش را از نظرالكتريكي مجاز مي داند كه در طرفين واكنش مجموع بارهاي الكتريكي برابرباشند.