电荷与电量

电荷亦称电,是实物的一种属性。人们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现象。例如,在公元3世纪,我国晋朝张华的《博物志》中就有记载:“今人梳头,解着衣,有随梳解结,有光者,亦有咤声。”这是世界上关于摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记载。古人发现,用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物体。随后人们进一步发现,摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥珀所独有的,像玻璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块等,用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体。

凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质,我们就说它带了电。当时因认识水平有限,人们还并不明了电的本质,认为电是依附在物体上的,因而把它称为电荷,并把电荷的携带者称为带电体。习惯上也常常把带电的微粒叫电荷。例如运动电荷、自由电荷等,这种名称一直沿用到现在。实验证明,自然界中只存在两种性质的电荷,而且同种电荷互相排斥;异种电荷互相吸引。为了区别两种电荷,历史上由美国富兰克林首先提出:把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫负电荷,而把绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫正电荷。这种规定完全是人为的,并具有相对性.但国际上一直沿用到今天。

电荷概念明确后,电量概念就比较容易建立和理解。通俗地说,所谓电量就是物体带电荷的多少。如前所述,电荷其实质是“电”,而电就是物体所具有的一种吸引轻小物体的性质。这种性质自然有强弱之分。电量概念就是为了描述物体吸引轻小物体性质的强弱程度而引进的。所以,电量就是对物体荷电性的具体量化。关于电量的严格定义是由高斯等人作出的,对此可参看梁灿彬先生等编的《电磁学》第5页。国标《电学和磁学的量和单位》中规定,电量的单位是库仑,与国际单位制相同。在高斯单位制中,电量的单位是静库,1库仑=3×109静库。

现代科学早已把物质结构的秘密揭开:物质都是由分子组成。而分子由原子组成,原子是由一个带正电的原子核和一定数目的绕核运动的带负电的电子组成。原子核所带正电量的总数与核外所有电子的负电量总数是相等的,且正电荷、负电荷分布的中心(常称电荷中心)重合。因而,在通常情况下,整个原子呈电中性(所谓不带电)。当原子因某种原因(如摩擦、受热、化学变化等),而失去一个或几个电子时,原子就显为“带正电”,获得额外电子时,就显为“带负电”。所以,实质上物体的带电过程就是电子的得失过程。比如用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的正电荷,实质上就是由于两者摩擦,组成玻璃棒的原子上的若干电子转移到丝绸上,使玻璃棒失去电子带正电,而丝绸得到电子带负电。有时一个导体的电量代数和为零(中性导体),但在外电场感应下两端出现等值异号电荷(感应电荷),我们也可以说它局部带电。

物体所带电的数量值(指电量绝对值)不是连续的一,而是量子化的,它或者等于基本电荷e,或者是e的整数倍(e=1.6×10-19库仑,是一个电子所带的电量绝对值,亦是电量的最小单位)。另外,电荷周围存在着电场,运动的电荷还能产生磁场,磁场对运动电荷有磁力作用(所谓的洛仑兹力)。

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发布时间:2012/11/5 10:51:09  阅读次数:9321

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