電荷

电荷电子、质子和其他亚原子粒子的基本属性。电子带负电,质子带正电。带负电的东西和带正电的东西会相互拉扯(吸引)。这使得电子和质子粘在一起形成原子。带相同电荷的东西会互相推开(互相排斥)。这就是所谓的电荷定律。它是由Charles-Austugustin de Coulomb发现的。描述电荷相互拉扯和推动的强烈程度的定律称为库仑定律。

电子数和质子数相等的事物是中性的。电子数比质子数多的事物带负电,电子数比质子数少的事物带正电。带相同电荷的事物互相排斥。带不同电荷的东西互相吸引。如果可能的话,电子太多的那一个会给足够的电子,以匹配质子太多的那一个的质子数,以满足它的电子负荷。如果刚好有足够的电子与多余的质子相匹配,那么这两个东西就不会再相互吸引了。当电子从一个电子太多的地方移动到一个电子太少的地方时,这就叫电流。

当一个人在地毯上拖着脚步,然后碰触到黄铜门把手时,他们可能会受到电击。如果有足够多的额外电子,那么这些电子相互推开的力量可能足以使一些电子跳过人和门把手之间的间隙。火花的长度是电压或"电压力"的量度。单位时间内从一个地方移动到另一个地方的电子数,用安培或"电子流速"衡量。

如果一个人带了正电荷或负电荷,可能会使人的头发竖起来,因为每根头发上的电荷都会把它从其他头发上推开。

当人受到门把手或其他物体的电击时,感觉到的电荷通常在2.5万至3万伏之间。不过,电流只是短暂的流动,所以电子流过人的身体不会造成身体伤害。另一方面,当云层获得电荷时,它们具有更高的电压,安培(雷击中会流动的电子数量)会非常高。这意味着电子可以从云层跳到地面(或从地面跳到云层)。如果这些电子穿过人,那么电击可以烧伤或杀死人。

历史实验

詹姆斯-克拉克-麦克斯韦在其著作《电学磁学论》(1873)中描述了以下实验。正常情况下,玻璃树脂都是带中性电的。然而,如果将它们摩擦在一起,然后再分开,它们将能够相互吸引。

如果用第二块树脂擦拭第二块玻璃,会出现以下情况。

  1. 两块玻璃互相排斥。
  2. 每一块玻璃都会吸引每一块树脂。
  3. 两块树脂相互排斥。

如果把带电的物体和不带电的物体放在一起,吸引力会很弱。

能够以这种方式吸引或排斥事物的机构被称为"带电",或"带电"。当两种不同的物质摩擦在一起时,就会产生电荷,因为其中一种物质会给另一种物质电子。原因是两种物质中的原子吸引电子的能力不相等。所以,吸引电子能力较强的那一种会从吸引力较小的那一种身上夺走电子。如果玻璃与其他东西摩擦,它可能给电子,也可能拿电子。会发生什么,取决于其他东西是什么。

取了电子的东西叫"负电荷",放弃电子的东西叫"正电荷"。这些名称没有什么特别的理由。这只是一种任意(随机选择)的约定(协议)。

除了因摩擦而通电外,人体还可以通过许多其他方式通电。

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问题和答案

问:什么是电荷?
答:电荷是电子、质子和其他亚原子粒子的一个基本属性。电子是带负电的,而质子是带正电的。具有相同电荷的事物会相互推开(它们相互排斥)。

问:谁发现了电荷定律?
答:电荷定律是由Charles-Augustin de Coulomb发现的。

问:库仑定律描述了什么?
答:库仑定律描述了电荷之间相互拉扯和推动的力度。

问:中性物体与带正负电荷的物体有什么不同?
答:电子和质子数量相等的物体是中性的,而电子多于质子的物体带负电,电子少于质子的物体带正电。

问:当两个带不同电荷的物体接触时会发生什么?
答:当两个带不同电荷的物体接触时,它们会相互吸引--如果可能的话,拥有过多电子的那个物体会给出足够的电子,以匹配拥有过多质子的那个物体所负载的电子数。如果刚好有足够的电子来匹配多余的质子,那么这两个东西就不会再互相吸引了。

问:电流是如何形成的?
答:当电子从一个过多的地方移动到一个过少的地方时,这就叫做电流。

问:为什么电击在某些情况下会有危险,而在另一些情况下则没有?
答:当一个人被门把手或其他物体电击时,感觉到的电击电压通常在2.5万至3万伏之间;但是,由于电流只是短暂的流动,所以不会造成身体伤害。另一方面,当云层获得电荷时,它们的电压甚至更高,安培数(在雷击中会流动的电子数)也会很高--这意味着如果这些高电压/高安培数的电子穿过人,会烧伤或杀死人。

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