早在公元前六百年,人們就發(fā)現(xiàn)用毛皮磨擦過的琥珀能夠吸引羽毛,紙片等輕小物體。后來發(fā)現(xiàn),用毛皮或絲綢磨擦后的玻璃棒、火漆棒、硬橡膠棒等都能吸引輕小物體,這表明經(jīng)磨擦后的棒下入了一種特別的狀態(tài),將處于這種狀態(tài)的物體叫帶電體,并說它們帶有電荷。
1、電荷的種類:
電荷有兩種,同種電荷相斥,異種電荷相吸。美國物理學家富蘭克林首先以正電荷、負電荷的名稱來區(qū)分兩種電荷,這種命名法一直延續(xù)到現(xiàn)在。自然界中的電荷只有兩種,一種與絲綢磨擦過的玻璃棒的電荷相同,叫正電荷;另一種與毛皮磨擦過的火漆棒的電荷相同,叫負電荷?,F(xiàn)在我們知道在原子內部質子帶正電荷,電子帶負電荷,中子不帶電,由于正負電荷電量相等,所以整個原子對外不顯電性。
2、電荷的檢驗、驗電器
利用同性相斥的現(xiàn)象可制成驗電器,它可檢驗物體是否帶電。其裝置如圖所示,上端帶有金屬小球的金屬棒,下端懸有兩片金屬箔片。為消除氣流的影響將金屬棒的下端部分和箔片封在一個玻璃瓶中。當帶電體與金屬小球接觸時,兩箔片由于帶同種電荷而張開。
3、電荷間的作用
同性電荷相排斥,異性電荷相吸引。
4、物體按導電性的分類,電荷的傳遞
由日常生活,我們知道,并非所有物體都允許電荷通過。允許電荷通過的物體叫導體。不允許電荷通過的物體電絕緣體(或電介質)。干燥的玻璃、橡膠、塑料、陶瓷、木材等是良好的絕緣體,金屬、石墨、酸堿是良好的導體。人體、墻壁和地球也是導體,但導電性不如金屬。干燥且未被電離的氣體是絕緣體,被電離的氣體是導體。介于導體和絕緣體之間且電性屬非常特殊的材料,叫半導體。如鍺和硅。半導體是近代電子技術的重要材料,如二極管、三極管、芯片。
物體之所以具有不同的導電性,是由物質的微觀結構所定,金屬導電是因為內部有許多自由電子,它們可以擺脫原子核的束縛而自由在金屬內部運動,電解液的導電是因其內部有許多能作宏觀運動的正、負離子。而在絕緣體內部,電子受原子核的束縛,基本上無自由電子,所以是絕緣性質。
5、電荷守恒定律
電荷的一個重要性質是它遵從電荷守恒定律:在一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(孤立系統(tǒng)),正、負電荷的代數(shù)和在任何物理過程中始終保持不變。
6、電荷的量子性
實踐證明在自然界中,電荷總是以一個基本單元的整數(shù)倍出現(xiàn),電荷的這個特性叫電荷的量子性。電荷的基本單元就是一個電子所帶電量的絕對值,常以e表示,并把它叫做電子電荷。質子的電荷與電子電荷的絕對值相同,但電性相反。近代物理從理論上預言了基本粒子由若干種夸克組成,每一種夸克或反夸克可能帶有+(-)1/3e,+(-)2/3e的電量,然而至今單獨存在的夸克尚未發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在認為夸克是禁閉的。