電荷與電子的區別

時間：2023-11-03 16:05:06 王娟科普知識我要投稿

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電荷與電子的區別

　　電荷是許多次原子粒子所擁有的一種基本守恒性質。下面是小編為大家整理的電荷與電子的區別，僅供參考，歡迎閱讀。

　　電荷與電子的區別

　　電子是帶負電的亞原子粒子。它可以是自由的(不屬于任何原子)，也可以被原子核束縛。電荷量是物質、原子或電子等所帶的電的量。電子被歸在亞原子粒子中的輕子類。輕子是物質被劃分的作為基本粒子的一類。而電荷的多少叫電荷量即物質、原子或電子等所帶的電的量。電荷的符號是Q，單位是庫侖簡稱庫。

　　電荷是什么意思

　　電荷亦稱電，是實物的一種屬性。人們對電的認識最初來自摩擦起電現象和自然界的雷電現象。例如，在公元3世紀，我國晉朝張華的《博物志》中就有記載：“今人梳頭，解著衣，有隨梳解結，有光者，亦有咤聲。”這是世界上關于摩擦起電引起閃光和噼啪之聲的較早記載。古人發現，用毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛、頭發等輕小物體。隨后人們進一步發現，摩擦后能夠吸引輕小物體的現象并不是琥珀所獨有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡膠棒、硫磺塊或水晶塊等，用毛皮或絲綢摩擦后也能吸引輕小物體。

　　電荷與電子的概念

　　電荷，為物體或構成物體的質點所帶的正電或負電，帶正電的粒子叫正電荷（表示符號為“+”），帶負電的粒子叫負電荷（表示符號為“﹣”）。也是某些基本粒子(如電子和質子)的屬性，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

　　電子，是帶負電的亞原子粒子。它可以是自由的(不屬于任何原子)，也可以被原子核束縛。原子中的電子在各種各樣的半徑和描述能量級別的球形殼里存在。球形殼越大，包含在電子里的能量越高。

　　原理

　　電荷的多少叫電荷量即物質、原子或電子等所帶的電的量。單位是庫侖（記號為C）簡稱庫。

　　根據庫侖定律，帶有同種電荷的物體之間會互相排斥，帶有異種電荷的物體之間會互相吸引。排斥或吸引的力與電荷的乘積成正比。

　　點電荷

　　點電荷是帶電粒子的理想模型。真正的點電荷并不存在，只有當帶電粒子之間的距離遠大于粒子的尺寸，或是帶電粒子的形狀與大小對于相互作用力的影響足以忽略時，此帶電體就能稱為“點電荷”。物質的一種固有屬性．電荷有兩種：正電荷和負電荷．物體由于摩擦、加熱、射線照射、化學變化等原因，失去部分電子時物體帶正電，獲得部分電子時物體帶負電．帶有多余正電荷或負電荷的物體叫做帶電體，習慣上有時把帶電體叫做電荷．

　　電荷間存在相互作用．靜止電荷在周圍空間產生靜電場，運動電荷除產生電場外還產生磁場．因此靜止或運動的電荷都會受到電場力作用，只有運動電荷才能受磁場力作用．

　　一個實際帶電體能否看作點電荷，不僅與帶電體本身有關，還取決于問題的性質和精度的要求。點電荷是建立基本規律時必要的抽象概念，也是把分析復雜問題時不可少的分析手段。例如，庫侖定律、洛倫茲定律的建立，帶電體的電場以及帶電體之間相互作用的定量研究，試驗電荷的引入等等，都應用了點電荷的觀念。

　　粒子的電荷

　　在粒子物理學中，許多粒子都帶有電荷。電荷在粒子物理學中是一個相加性量子數，電荷守恒定律也適用于粒子，反應前粒子的電荷之和等于反應后粒子的電荷之和，這對于強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用都是嚴格成立的。

　　自然界中的電荷只有兩種,即正電荷和負電荷。由絲綢摩擦的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷,由毛皮摩擦的橡膠棒所帶的電荷叫負電荷。電荷的最基本的性質是:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。物質的固有屬性之一。琥珀經摩擦后能夠吸引輕小物體的現象是物體帶電的最早發現。繼而發現雷擊、感應、加熱、照射等等都能使物體帶電。電分正、負，同號排斥，異號吸引，正負結合，彼此中和，電可以轉移，此增彼減，而總量不變。

　　構成物質的基本單元是原子，原子由電子和原子核構成，核又由質子和中子構成，電子帶負電，質子帶正電，是正、負電荷的基本單元，中子不帶電。所謂物體不帶電就是電子數與質子數相等，物體帶電則是這種平衡的破壞。在自然界中不存在脫離物質而單獨存在的電荷。在一個孤立系統中，不管發生了什么變化，電子、質子的總數不變，只是組合方式或所在位置有所變化，因而電荷必定守恒。

　　為了說明電荷的特征，不妨與質量作一些類比。電荷有正、負之分，于是電力有排斥力和吸引力的區別，質量只有一種，其間總是相互吸引，正是這種區別，使電力可以屏蔽，引力則無從屏蔽。A.愛因斯坦描述了質量有隨運動變化的相對論效應；而電子、質子以及一切帶電體的電量都不因運動變化，電量是相對論性的不變量。電荷具有量子性，任何電荷都是電子電荷e的整數倍，e的精確值(1986年推薦值)為：e=1.60217733×10-19庫質子與電子電量（絕對值）之差小于10-20e，通常認為兩者的絕對值完全相等。電子十分穩定，估計其壽命超過1010億年，比迄今推測的宇宙年齡還要長得多。

　　分數電荷

　　荷所謂分數電荷是指比電子電量小的電荷，如果存在，將動搖電子、質子作為電荷基元的地位，具有重要的理論意義。

　　探索了近四十年的直接CP破壞給出更精確和自洽的理論預言，得到歐洲核子中心NA48和美國費米實驗室KTeV兩個重要實驗的證實。由此實驗和理論首次確立了自然界中直接CP破壞的存在，成功地檢驗了標準模型的CP破壞機制,排除了超弱作用理論。該項目同時解釋了困擾粒子物理學界近五十年的所謂ΔI=1/2規則。被國際同行公認為“北京組”工作,得到國際上實驗和理論主要專家的認可和引用。該項目對CP對稱性自發破缺的雙黑格斯二重態模型（S2HDM）中一些重要的物理唯象進行系統研究，指出S2HDM可以成為CP破壞起源的一種新物理模型。在電荷-宇稱對稱性破壞和夸克-輕子味物理理論研究方面，吳岳良作為主要完成人在國際核心刊物上發表了幾十篇論文，總引用率達1000余次。發表在美國《物理評論快報》（PRL）上的論文單篇引用達90余次。

　　電荷的歷史

　　1785年，庫侖(C.A.Coulomb,1736-1806)以他的扭秤實驗得出靜電作用定律.人類從此對電磁現象進入了定量研究。

　　1820年，奧斯特(H.C.Oersted,1771-1851)發現電流的磁效應。

　　1820年，安培（A.M.Ampère,1775-1836）發現電流之間的互作用定律。

　　1831年，法拉第（M.Faraday,1791-1867）發現電磁感應定律。

　　1864年，麥克斯韋（J.C.Maxwell,1831-1879）在總結前人實驗定律的基礎上提出電磁場方程組，并從他的方程組預言電磁波的存在，進而指出光的電磁本質。

　　1887年，赫茲（H.Hertz,1857-1894）以實驗證實了電磁波的存在,并對麥克斯韋方程組進行了整理和簡化。

　　1895年，洛倫茲（H.A.Lorentz,1853-1928）發表“電子論”并給出電荷在電磁場中受力的公式.至此,經典電磁理論的基礎已經確立。

　　1897年，湯姆遜（J.J.Thomson，1856-1940）在陰極射線管中發現了電子(e-)，這是人類歷史上發現的第一個基本粒子。物理學家們陸續發現了一大批帶電的或電中性的粒子，其中包括質子(p)、正電子(e+)和中子(n)。

　　1897J.J.Thomson在陰極射線實驗中發現了電子，這是人類發現的第一個基本粒子,1905-1913年,R.A.Millikan多次以“油滴”實驗測量了電子的電荷質量比。

　　1911E.Rutherford跟據a粒子碰撞金屬箔的散射實驗，提出原子的有核模型；1920年，又猜測原子核內除存在帶正電的“質子”外，還應當含有一種中性粒子。

　　1930A.M.Dirac將相對論引進量子力學，提出相對論電子理論,預言存在電子的反粒子——正電子（同時預言存在磁單極）。

　　1932C.D.Anderson在宇宙線中發現正電子，證實了Dirac的預言J.Chadwick發現中子，證實了Rutherford的猜測W.K.Heisenborg和伊萬年科各自建立原子核由質子和中子組成的假說。

　　1935湯川秀樹（H.Yukawa）提出強作用的介子理論；1950年C.F.Powell在宇宙線中發現p介子。

　　1937C.D.Anderson在宇宙線中發現m子。

　　1947--陸續在宇宙線和加速器中先后發現了一批奇異粒子：L超子、K介子、X超子、W-超子1955O.Chamberlain和E.G.Segre在加速器中發現反質子。

　　1964M.Gell-Mann和G.Zweig提出強子結構的夸克模型自1980年代起在加速器的電子—質子碰撞實驗中，先后發現了理論預言的3色6味、以束縛態存在的夸克和反夸克（最重的t夸克直到1995年才被發現）。

　　1964一組科學家在歐洲核子中心（CERN）的加速器中發現反質子和反中子組成的反氘核。

　　1983C.Rubbia等在歐洲核子中心發現電弱統一理論預言的W±和Z0粒子。

　　在各種帶電微粒中，電子電荷量的大小是最小的。人們把最小電荷叫做元電荷，常用符號e表示。

　　2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1安培被定義為“1s內通過(1602176634)×1019個電子電荷所對應的電流”

　　e=1.602176634×10-19C

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