电荷

电荷是构成物质的基本粒子的一种电性质
电荷(英文名:electric charge)是构成物质的基本粒子的一种物理性质。电荷有正电荷、负电荷两种,同性电荷相斥,异性电荷相吸。[6][7]电荷通常用符号“q”,有时为“Q”,电荷量[a]的国际单位为库仑,以符号“C”表示,是以法国物理学家库仑命名。[2][8][9]质子电子所带的正、负电荷量是电荷量的最小单元,把这个最小的电荷量称为基本电荷,也称元电荷,用符号“e”表示:e=1.60×10-19C。[10]
公元前六世纪,古希腊哲学家泰勒斯(Thales)发现,被毛皮摩擦过的琥珀能够吸引绒毛等轻小物体。这是人类历史上第一次记载的摩擦起电现象。1600年,英国医生吉尔伯特(W.Gilbert)将其命名为电荷。并撰写了第一本阐述电和磁的科学著作《论磁石》。[4][5][11]1660年,德国学者盖利克(O.Von Guericke)发现可以使用旋转的大硫磺球摩擦其他物体从而产生电荷。[12]1729年,史蒂芬·戈瑞(Stephen Gray)发现电传导现象,即通过特定物体可以让电相互传递。[13][14]1746年,荷兰学者马森布洛克(Musschenbroek)经过研究发明出第一个电容器的装置“莱顿瓶”。[15][16]之后,富兰克林(Benjamin Franklin)在前人基础上提出电荷、正电、负电概念,以及电荷守恒假说。1784年,库仑(Coulomb)通过类比万有引力定义的方法,提出库仑定律。此后密立根(R.A.Millikan)做油滴实验,确立基本电荷的存在,并计算出电荷的精确值。[13][17]1851年,法拉第(Michael Faraday)在《论磁力线》一文中提出电场概念。[18][19]
电荷原理在于同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,具有电荷量子性、电荷守恒性、电荷相对论不变性的性质。[5]在正常情况下,构成物质的原子中通常包含了质子中子电子等三种微观粒子。质子带有一个单位的正电荷,电子带有一个单位的负电荷,中子则不带电荷。原子核所带的质子数与核外的电子数相等,整个原子呈电中性。如果原子中有一个或多个电子离去,原子就表现为带正电,称为正离子;如果原子获得了一个或多个电子,原子就表现为带负电,称为负离子[4][20]同电荷相关的概念有电荷量的代数和始终保持不变的库伦定律、孤立系统中所有电荷的代数和永远保持不变的电荷守恒定理等。[21][22][23]

简史

公元前六世纪,古希腊哲学家泰勒斯(Thales)发现,被毛皮摩擦过的琥珀能够吸引灰尘、绒毛等轻小物体。[b]中国东汉初期的文人王充在《论衡》一书中,有记录“顿牟缀芥”,即摩擦琥珀能吸引轻小物体。1600年,英国医生吉尔伯特(W.Gilbert)认为,被摩擦过的物体带上一种特殊物质而琥珀化,他将其命名为电荷,并撰写了第一本阐述电和磁的科学著作《论磁石》。[4][11]他根据希腊文中的“琥珀”一词创造“electric-ity”英文单词,用来表示琥珀经摩擦后带电的性质。[24]1660年,德国学者盖利克(O.Von Guericke)发现可以使用旋转的大硫磺球摩擦其他物体从而产生电荷。[12]