Zgodba o ohranitvi naboja ima dolgo brado: že B. Franklin ugotavlja, da se naboji javljajo v (±) parih in da se njihov električni učinek ob združitvi izniči. Res: telo, ki nastane ob dotiku teles z nabojema Q in -Q, je nevtralno telo; da je vsota njunih nabojnosti pred in po združitvi nespremenjena. Podobno je pri torni elektritvi: če stekleno palico podrgnemo ob tkanino, se gruča elektronov preseli s telesa na telo, vsota njunih naelektritev pa ostaja nespremenjena. Ob priključitvi kondenzatorja na baterijo se ena plošča kondenzatorja naelektri z nabojem Q, druga pa z nabojem -Q; pravimo, da je kondenzator naelektren z nabojema ±Q. Resnično: elektrokemično delovanje baterijske celice omogoči premik elektronov od ene k drugi plošči kondenzatorja. Kot pri vezni posodi, kjer s črpalko dosežemo, da sta gladini vode v krakih različni; da je pribitek vode v enem enak manku v drugem kraku. Pri tekočinah je to očitno, opremo se na zakon o ohranitvi mase,[1] manj pa je to zaenkrat domače pri električnem naboju; in vendar! Zakon o ohranitvi elektrine je eno osnovnih načel[2] fizike, ki ima pomembno mesto tudi v elektrotehniki; iz tega zakona izhajajo nekatere ključne relacije, pomembne za razumevanje elektromagnetike. Načelo pravi: ko se električni naboj na katerikoli način razdeli ali prerazporeja po prostoru, ostaja njegova množina nespremenjena. Ali tudi: v izoliranem sistemu, v katerega ne zaide in iz katerega ne izide noben nabit delec, se množina elektrine ohranja.[3] Reči utegnemo: »elektrina niti ne nastaja niti ne izginja«.[4]

Kontinuitetna enačba.[5] Enačba izhaja neposredno iz predhodnega zakona. Takole! Naj prostor P objema sklenjena ploskev oziroma ograja S. Ograja je namišljena, kot so namišljeni še drugi geometrijski pojmi (točka, premica ali krivulja). Geometrijsko telo je prostor, njegov plašč pa je sklenjena ploskev, ki ločuje notranjost od zunanjosti. Privzemimo, da se nabiti delci gibljejo: da se premikajo eni po zunanjosti, drugi po notranjosti, tretji pa prečkajo ograjo, ki jih pri tem seveda ne moti (slika 1).


Slika 1. Prostor P ograjuje sklenjena ploskev S. Eni od nabitih delcev se gibljejo le zunaj, drugi le znotraj, tretji pa ograjo S prečkajo.

Če se nabiti delci selijo, da nekateri prestopajo tudi mejo, potem se množini električnega naboja znotraj in zunaj verjetno spreminjata, v duhu zakona o ohranitvi naboja pa ostaja njuna vsota vsak trenutek enaka: ko se množina električnega naboja znotraj veča, se zunaj enako intenzivno manjša, in obratno. Naj je v trenutku t1 množina elektrine v notranjosti enaka Q1, malo kasneje, v trenutku t2 pa enaka Q2 (slika 6-2).


Slika 2. Med trenutkoma t1 in t2 odide iz notranjosti v zunanjost določen naboj; električni tok iz notranjosti v zunanjost je enak kvocientu pretečenega naboja in intervala časa.

V kratkem intervalu t2 - t1 = Dt je ploskev S iz notranjosti v zunanjost prestopila elektrina Q1 - Q2 = -(Q2 - Q1) = -DQ. Poprečni električni tok iP-S, tok iz P v zunanjost je enak kvocientu pretečenega naboja (-DQ) in intervala času Dt:

 
»Najtočnejši« rezultat za izstopni tok bi dobili takrat, ko bi bil čas D
t »kar najkrajši«.[6]  Enačbo imenujemo kontinuitetna enačba, beremo pa jo: izstopni tok je enak »hitrosti« usihanja množine elektrine znotraj; ali tudi: izstopni tok je enak hitrosti naraščanja množine elektrine zunaj.

Zgled 1. Prvi primer naj je neelektričen! Iz soda nameravam natočiti pasteriziran sok. Pred iztočitvijo kaže plovec vsebino 120 litrov, po 20 sekundnem iztekanju pa vsebino 115 litrov. Kolikšen je bil poprečen tok f iztekanja? Þ Po formuli je:

Poprečen tok iztekanja soka je bil 2,5 dl/s, tok dotekanja v sod pa -2,5 dl/s.

Zgled 6-2. Naelektreno kovinsko telo je imelo ob času t1 = 7 s naboj Q1 = 15 mC, ob času t2 = 67 s pa naboj Q2 = 13,5 mC. Kolikšen je bil poprečen električni tok iz telesa? Þ Izstopni tok je bil:

Izstopni tok je pozitiven, kar pomeni, da so elektroni na telo prihajali.


 

[1] Zakon o ohranitvi mase v splošnem ne velja. Po jedrski reakciji je masa snovi rahlo manjša kot pred njo; masni defekt (m) se »preobleče« v energijo po Einsteinovi enačbi E = mc02. En miligram mase se spremeni v 90 GJ energije; kot da bi 45 sekund v ta namen obratovale slovenske elektrarne.

[2] Načelo, podmena, postulat.

[3] Električni naboj sistema je relativistična invarianta, je količina, ki se ne spremeni, četudi se sistem giblje s hitrostjo, ki je blizu hitrosti svetlobe. Pri masi je drugače: ko ima telo hitrost, ki je enaka desetinki svetlobne hitrosti, je njegova masa večja za pol procenta; pri nižjih hitrostih je sprememba mase skoraj zanemarljiva. Takrat rečemo, da zakon o ohranitvi mase velja.

[4] Vlogo izoliranega sistema more prevzeti kar ves kozmos: naboji v njem se selijo od mesta do mesta, vsota njihovih naelektritev pa ostaja nespremenjena.

[5] Tujka kontinuiteta pomeni nepretrganost, neprekinjenost, povezanost.

[6] Nečemu kar je najkrajše ali najmanjše, rečemo v matematičnem jeziku, da limitira k nič.