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电荷守恒定律

物理学的基本定律之一,其内容是:一个孤立系统的总电荷量不变,即在任何时刻,系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变。电荷守恒定律表明,如果某处在一个物理过程中产生(或消失)了某种符号的电荷,那么必有等量的异号电荷伴随产生(或消失);如果某一区域中的总电荷增加(或减少)一定量,那么必有等量的电荷进入(或离开)这一区域。根据电荷守恒定律,单位时间内通过任一封闭曲面S流出的电荷量 ∮J·dS应等于S面内总电荷量变化率的负值,即

, (1)

其中J是电流密度,Q为包围在S面内的总电荷量。这一关系式又称为电流的连续性方程,它是电荷守恒定律的数学表述。用 ρ表示电荷的体密度,则式(1)可写成微分形式

即电流密度的散度等于电荷密度变化率的负值。在稳恒条件下,,于是有

墷·J=0。

这就是电荷守恒定律在稳恒电流条件下的具体形式,它表示稳恒电流(见直流电)没有源头。

电荷守恒定律是大量实验事实的总结,直到现在为止,在一切已经发现的宏观过程和微观过程中都是成立的,它对任何惯性参照系都正确(见电磁规律的协变形式)。