电荷与电子的区别

时间:2023-11-03 16:05:06 王娟 科普知识 我要投稿
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电荷与电子的区别

  电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。下面是小编为大家整理的电荷与电子的区别,仅供参考,欢迎阅读。

  电荷与电子的区别

  电子是带负电的亚原子粒子。它可以是自由的(不属于任何原子),也可以被原子核束缚。电荷量是物质、原子或电子等所带的电的量。电子被归在亚原子粒子中的轻子类。轻子是物质被划分的作为基本粒子的一类。而电荷的多少叫电荷量即物质、原子或电子等所带的电的量。电荷的符号是Q,单位是库仑简称库。

  电荷是什么意思

  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。

  电荷与电子的概念

  电荷,为物体或构成物体的质点所带的正电或负电,带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“﹣”)。也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

  电子,是带负电的亚原子粒子。它可以是自由的(不属于任何原子),也可以被原子核束缚。原子中的电子在各种各样的半径和描述能量级别的球形壳里存在。球形壳越大,包含在电子里的能量越高。

  原理

  电荷的多少叫电荷量即物质、原子或电子等所带的电的量。单位是库仑(记号为C)简称库。

  根据库仑定律,带有同种电荷的物体之间会互相排斥,带有异种电荷的物体之间会互相吸引。排斥或吸引的力与电荷的乘积成正比。

  点电荷

  点电荷是带电粒子的理想模型。真正的点电荷并不存在,只有当带电粒子之间的距离远大于粒子的尺寸,或是带电粒子的形状与大小对于相互作用力的影响足以忽略时,此带电体就能称为“点电荷”。物质的一种固有属性.电荷有两种:正电荷和负电荷.物体由于摩擦、加热、射线照射、化学变化等原因,失去部分电子时物体带正电,获得部分电子时物体带负电.带有多余正电荷或负电荷的物体叫做带电体,习惯上有时把带电体叫做电荷.

  电荷间存在相互作用.静止电荷在周围空间产生静电场,运动电荷除产生电场外还产生磁场.因此静止或运动的电荷都会受到电场力作用,只有运动电荷才能受磁场力作用.

  一个实际带电体能否看作点电荷,不仅与带电体本身有关,还取决于问题的性质和精度的要求。点电荷是建立基本规律时必要的抽象概念,也是把分析复杂问题时不可少的分析手段。例如,库仑定律、洛伦兹定律的建立,带电体的电场以及带电体之间相互作用的定量研究,试验电荷的引入等等,都应用了点电荷的观念。

  粒子的电荷

  在粒子物理学中,许多粒子都带有电荷。电荷在粒子物理学中是一个相加性量子数,电荷守恒定律也适用于粒子,反应前粒子的电荷之和等于反应后粒子的电荷之和,这对于强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用都是严格成立的。

  自然界中的电荷只有两种,即正电荷和负电荷。由丝绸摩擦的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷,由毛皮摩擦的橡胶棒所带的电荷叫负电荷。电荷的最基本的性质是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。物质的固有属性之一。琥珀经摩擦后能够吸引轻小物体的现象是物体带电的最早发现。继而发现雷击、感应、加热、照射等等都能使物体带电。电分正、负,同号排斥,异号吸引,正负结合,彼此中和,电可以转移,此增彼减,而总量不变。

  构成物质的基本单元是原子,原子由电子和原子核构成,核又由质子和中子构成,电子带负电,质子带正电,是正、负电荷的基本单元,中子不带电。所谓物体不带电就是电子数与质子数相等,物体带电则是这种平衡的破坏。在自然界中不存在脱离物质而单独存在的电荷。在一个孤立系统中,不管发生了什么变化,电子、质子的总数不变,只是组合方式或所在位置有所变化,因而电荷必定守恒。

  为了说明电荷的特征,不妨与质量作一些类比。电荷有正、负之分,于是电力有排斥力和吸引力的区别,质量只有一种,其间总是相互吸引,正是这种区别,使电力可以屏蔽,引力则无从屏蔽。A.爱因斯坦描述了质量有随运动变化的相对论效应;而电子、质子以及一切带电体的电量都不因运动变化,电量是相对论性的不变量。电荷具有量子性,任何电荷都是电子电荷e的整数倍,e的精确值(1986年推荐值)为:e=1.60217733×10-19库质子与电子电量(绝对值)之差小于10-20e,通常认为两者的绝对值完全相等。电子十分稳定,估计其寿命超过1010亿年,比迄今推测的宇宙年龄还要长得多。

  分数电荷

  荷所谓分数电荷是指比电子电量小的电荷,如果存在,将动摇电子、质子作为电荷基元的地位,具有重要的理论意义。

  探索了近四十年的直接CP破坏给出更精确和自洽的理论预言,得到欧洲核子中心NA48和美国费米实验室KTeV两个重要实验的证实。由此实验和理论首次确立了自然界中直接CP破坏的存在,成功地检验了标准模型的CP破坏机制,排除了超弱作用理论。该项目同时解释了困扰粒子物理学界近五十年的所谓ΔI=1/2规则。被国际同行公认为“北京组”工作,得到国际上实验和理论主要专家的认可和引用。该项目对CP对称性自发破缺的双黑格斯二重态模型(S2HDM)中一些重要的物理唯象进行系统研究,指出S2HDM可以成为CP破坏起源的一种新物理模型。在电荷-宇称对称性破坏和夸克-轻子味物理理论研究方面,吴岳良作为主要完成人在国际核心刊物上发表了几十篇论文,总引用率达1000余次。发表在美国《物理评论快报》(PRL)上的论文单篇引用达90余次。

  电荷的历史

  1785年,库仑(C.A.Coulomb,1736-1806)以他的扭秤实验得出静电作用定律.人类从此对电磁现象进入了定量研究。

  1820年,奥斯特(H.C.Oersted,1771-1851)发现电流的磁效应。

  1820年,安培(A.M.Ampère,1775-1836)发现电流之间的互作用定律。

  1831年,法拉第(M.Faraday,1791-1867)发现电磁感应定律。

  1864年,麦克斯韦(J.C.Maxwell,1831-1879)在总结前人实验定律的基础上提出电磁场方程组,并从他的方程组预言电磁波的存在,进而指出光的电磁本质。

  1887年,赫兹(H.Hertz,1857-1894)以实验证实了电磁波的存在,并对麦克斯韦方程组进行了整理和简化。

  1895年,洛伦兹(H.A.Lorentz,1853-1928)发表“电子论”并给出电荷在电磁场中受力的公式.至此,经典电磁理论的基础已经确立。

  1897年,汤姆逊(J.J.Thomson,1856-1940)在阴极射线管中发现了电子(e-),这是人类历史上发现的第一个基本粒子。物理学家们陆续发现了一大批带电的或电中性的粒子,其中包括质子(p)、正电子(e+)和中子(n)。

  1897J.J.Thomson在阴极射线实验中发现了电子,这是人类发现的第一个基本粒子,1905-1913年,R.A.Millikan多次以“油滴”实验测量了电子的电荷质量比。

  1911E.Rutherford跟据a粒子碰撞金属箔的散射实验,提出原子的有核模型;1920年,又猜测原子核内除存在带正电的“质子”外,还应当含有一种中性粒子。

  1930A.M.Dirac将相对论引进量子力学,提出相对论电子理论,预言存在电子的反粒子——正电子(同时预言存在磁单极)。

  1932C.D.Anderson在宇宙线中发现正电子,证实了Dirac的预言J.Chadwick发现中子,证实了Rutherford的猜测W.K.Heisenborg和伊万年科各自建立原子核由质子和中子组成的假说。

  1935汤川秀树(H.Yukawa)提出强作用的介子理论;1950年C.F.Powell在宇宙线中发现p介子。

  1937C.D.Anderson在宇宙线中发现m子。

  1947--陆续在宇宙线和加速器中先后发现了一批奇异粒子:L超子、K介子、X超子、W-超子1955O.Chamberlain和E.G.Segre在加速器中发现反质子。

  1964M.Gell-Mann和G.Zweig提出强子结构的夸克模型自1980年代起在加速器的电子—质子碰撞实验中,先后发现了理论预言的3色6味、以束缚态存在的夸克和反夸克(最重的t夸克直到1995年才被发现)。

  1964一组科学家在欧洲核子中心(CERN)的加速器中发现反质子和反中子组成的反氘核。

  1983C.Rubbia等在欧洲核子中心发现电弱统一理论预言的W±和Z0粒子。

  在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的。人们把最小电荷叫做元电荷,常用符号e表示。

  2018年11月16日,国际计量大会通过决议,1安培被定义为“1s内通过(1602176634)×1019个电子电荷所对应的电流”

  e=1.602176634×10-19C

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