یکی از اساسی ترین مفاهیم در تجزیه و تحلیل مدار های الکتریکی بار الکتریکی یا بار کهربایی است.
از فیزیک پایه می دانیم بار الکتریکی دو نوع است :
بار مثبت و بار منفی که بار مثبت شامل پروتون و بار منفی شامل الکترون می شود.
ماده ای که دارای بار مثبت یا بار منفی خالص نیست از لحاظ الکتریکی خنثی است یعنی اگر در یک ماده تعداد الکترون ها و پروتون ها با هم برابر باشند ماده خنثی است و اگر تعداد الکترون بیش تر از پروتون باشد ماده دارای بار خالص منفی و اگر تعداد پروتون بیش تر از الکترون باشد ماده دارای بار خالص مثبت است.
الکترون ها توانایی جا به جا شدن دارند ولی پروتون به دلیل قرار داشتن در مرکز اتم ها یعنی هسته اتم و سنگین بودن آنها توانایی جا به جایی ندارند.
بار های همنام همدیگر را دفع و بار های ناهمنام همدیگر را جذب می کنند.
یک ماده دارای بار الکتریکی علاوه بر تولید میدان الکتریکی تولید کننده ی میدان مغناطیسی نیز هست.
شکل زیر میدان الکتریکی ایجاد شده توسط بار مثبت و بار منفی را در چهار وضعیت مختلف نمایش می دهد.
1- میدان الکتریکی اطراف بار مثبت
2- میدان الکتریکی اطراف بار منفی
3- میدان الکتریکی در اطراف دو بار ناهمنام
4- میدان الکتریکی در اطراف دو بار همنام
بار الکتریکی هر ماده با q نمایش داده می شود و با واحد کولن C اندازه گیری می شود.
محاسبه ی بار الکتریکی از طریق رابطه ی q=±ne انجام می شود که n برابر تعداد بار (تعداد پروتون یا الکترون) و e=1.602×10-19 که عدد e کم ترین مقدار باری است که یک جسم می‌‌تواند داشته باشد یا به عبارت دیگر بار یک پروتون یا یک الکترون برابر e است و از آن جایی که بار الکتریکی کوانتیده است پس بار روی تمامی اجسام مضربی از این مقدار خواهد بود.
برای محاسبه ی یک کولن می توانیم به این صورت عمل کنیم :
پس هر کولن برابر است 1018×6.24 عدد الکترون است. یا در تعبیر دیگر هر کولن، مقدار بار الکتریکی است که در یک ثانیه و از جریان ثابت 1 آمپر می گذرد.
توجه کنید که q بار الکتریکی و n تعداد الکترون یا پروتون است اگر n تعداد پروتون باشد باید آن را به صورت n+ قرار دهیم زیرا که بار الکتریکی پروتون مثبت است و اگر n تعداد الکترون باشد باید آن را به صورت n- نمایش داد زیرا که بار الکتریکی الکترون منفی است
برای محاسبه ی بار الکتریکی خالص در یک ماده می توانیم به دو صورت عمل کنیم روش اول این است که بار الکترون و بار پروتون را جدا جدا محاسبه کنیم و در آخر از هم کم کنیم و روش دوم استفاده از فرمول زیر است :
q=(|n-m|)e که n-m اختلاف تعداد پروتون و الکترون است و برای مشخص کردن منفی یا مثبت بودن q باید آن علامتی را قرار دهیم که تعداد بیشتری دارد مثلا اگر تعداد الکترون بیشتر از پروتون بود برای q علامت منفی می گذاریم و برعکس.
قانون پایستگی بار که به آن اصل پایستگی بار هم گفته می شود بیانگر این است که بار الکتریکی هیچگاه از بین نمی رود و هیچگاه تولید نمی شود فقط از یه ماده ای به ماده ی دیگ منتقل می شود یا به عبارت دیگر : (( جمع جبری همه ی بار های الکتریکی در یک دستگاه منزوی ثابت است))
مالش : وقتی دو جسم را به یکدیگر مالش می دهیم تعدادی الکترون از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود برای مثال با مالش پارچه ی پشمی و میله ی شیشه ای به یکدیگر الکترون از پارچه ی پشمی به شیشه منتقل می شود با اینکار تعداد الکترون های موجود درمیله بیشتر از تعداد پروتون های آن می شود پس بار خالص میله منفی می شود. از آن طرف به دلیل رفتن الکترون از پارچه ی پشمی تعداد پروتون بیشتر از الکترون خواهد شد پس بار خالص پارچه پشمی مثبت می شود. این روش انتقال الکترون معمولا برای اجسام نارسانا اتفاق می افتد.
تماس : هنگامی یک جسم بار دار را به یک جسم خنثی یا باردار تماس می دهیم انتقال بار بین دو جسم تا زمانی که بار هر دو جسم یکسان شود ادامه خواهد داشت. برای مثال اگر جسم اول دارای بار منفی باشد و جسم دوم خنثی باشد در اثر تماس تعدادی بار الکتریکی از جسم اول به جسم دوم منتقل می شود تا زمانی که بار الکتریکی هر دو یکسان شود و حالا اگر جسم اول دارای بار مثبت و جسم دوم خنثی باشد در صورت تماس تعدادی الکترون از جسم دوم به جسم اول منقل می شود تا وقتی بارشان یکسان شود. این پدیده در میان اجسام رسانا رخ می دهد
1- دو گوی که یکی از آن ها دارای بار مثبت و دیگری خنثی است
2- بعد از تماس دو گوی بار های منفی از گوی دوم به سمت گوی اول می روند
3- پس از جدا کردن دو گوی هر دو دارای بار های یکسان و مثبت می شوند
القا : از ساده ترین مثال ها برای بار دار کردن یا انتقال بار الکتریکی به روش القا میتوان گفت اگر دو گوی کروی را به هم متصل کنیم و یک میله بار دار را به یک گوی نزدیک کنیم (مثلا میله دارای بار منفی است) به علت نیروی جاذبه بین دو بار نا همنام بار های مثب گوی به میله نزدیک می شوند و بار های منفی با توجه به دافعه در دو بار همنام می خواهند تا حد ممکن از میله دور شوند پس به سمت گوی دوم می روند حالا اگر دو گوی را از هم جدا کنیم گوی اول دارای بار مثبت و گوی دوم دارای بار منفی است. این امر در اجسام رسانا انتفاق می افتد
1- دو گوی که هر دو خنثی هستند را بهم تماس می دهیم و مطابق شکل یک میله ی بار دار به یکی از آن ها نزدیک می کنیم
2- دو گوی را از هم فاصله می دهیم ، در نهایت یکی دارای بار خالص منفی و دیگری دارای بار خالص مثبت می شود
