電的基本知識電的概念

　　電是一種自然現象，是一種能量。那麼你對電瞭解多少呢?以下是由小編整理關於電的基本知識的內容，希望大家喜歡!

　　電的基本知識——基本概念

　　電是一種自然現象，是一種能量。 電是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間的產生排斥力和吸引力的一種屬性。它是自然界四種基本相互作用之一。電或電荷有兩種：我們把一種叫做正電、另一種叫做負電。通過實驗我們發現帶電物體同性相斥、異性相吸，其吸引力或排斥力遵從庫侖定律。

　　電是個一般術語，包括了許多種由於電荷的存在或移動而產生的現象。這其中有許多很容易觀察到的現象，像閃電、靜電等等，還有一些比較生疏的概念，像電磁場、電磁感應等等。

　　用來稱呼許多種不同的自然現象，一般只需使用“電”這單字就已足以勝任。但是，用於科學領域，這術語的意思顯得相當模糊。必須使用更明確的術語來區分各種各樣不同的概念。

　　電荷：某些亞原子粒子的內涵性質。這性質決定了它們彼此之間的電磁作用。帶電荷的物質會被外電磁場影響，同時，也會產生電磁場。

　　電流：帶電粒子的移動，通常以安培為度量單位。

　　電場：由電荷產生的一種影響。附近的其它電荷會因這影響而感受到電場力。

　　電勢：單位電荷在靜電場的某一位置所擁有的電勢能，通常以伏特為度量單位。

　　電磁作用：電磁場與靜止或運動中的電荷之間的一種基本相互作用。

　　電的基本知識——電的現象

　　很久以前，就有許多術士致力於研究電的現象。可是，所得到的結果真是乏善可陳，少之又少。直到十七和十八世紀，才出現了一些在科學方面重要的發展和突破。在那時，科學家並沒有找到什麼電的實際用途。這要等到十九世紀末期，由於電機工程學的進步，把電帶進了工業和家庭裡面。在這個電氣研發的黃 金時代，日新月異、連綿不斷的快速發展帶給了工業和社會，難以形容、無法想像的巨大改變。做為能源的一種供給方式，電所具有的多重優點，意味著電的用途幾乎是無可限量。例如，大眾交通、取暖、照明、電訊、計算等等，都必須用電為主要能源。來到二十一世紀，現代工業社會的骨幹仍舊依賴著電能源。在可看見的未來，電想必是綠色科技的主角之一。

　　電的基本知識——從物質到電場

　　在十八世紀電的量性方面開始發展，1767年蒲力斯特里***J.B.Priestley***與1785年庫侖***C.A.Coulomb 1736-1806***發現了靜態電荷間的作用力與距離平方成反比的定律，奠定了靜電的基本定律。

　　在1800年，義大利的伏特***A.Voult***用銅片和錫片浸於食鹽水中，並接上導線，製成了第一個電池，他提供首次的連續性的電源，堪稱現代電池的元祖。1831年英國的法拉第***M. Faraday***利用磁場效應的變化，展示感應電流的產生。1851年他又提出物理電力線的概念。這是首次強調從電荷轉移到電場的概念。

　　電的基本知識——電場與磁場

　　1865年、蘇格蘭的馬克斯威爾***J. C. Maxwell***提出電磁場理論的數學式，這理論提供了位移電流的觀念，磁場的變化能產生電場，而電場的變化能產生磁場。馬克斯威爾預測了電磁波輻射的傳播存在，而在1887年德國赫茲***H.Hertz***展示出這樣的電磁波。結果馬克斯威爾將電學與磁學統合成一種理論，同時亦證明光是電磁波的一種。

　　馬克斯威爾電磁理論的發展也針對微觀方面的現象做出解釋，並指出電荷的分裂性而非連續性的存在，1895年洛倫茲***H.A.Lorentz***假設這些分裂性的電荷是電子***electron***，而電子的作用就依馬克斯威爾電磁方程式的電磁場來決定。1897年英國湯姆生***J.J.Thomson***證實這些電子的電性是帶負電性。而1898年由偉恩***W.Wien***在觀察陽極射線的偏轉中發現帶正電粒子的存在。

　　電的基本知識——從粒子到量子

　　而人類一直以自然界中存在的粒子與波來描述“電”的世界。到了19世紀，量子學說的出現，使得原本構築的粒子世界又重新受到考驗。海森堡***Werner Heisenberg***所提出的“測不準原理”認為一個粒子的移動速度和位置不能被同時測得;電子不再是可數的顆粒;也不是繞著固定的軌道執行。

　　一九二三年，德布羅意***Louis de Broglie***提出當微小粒子運動時，同時具有粒子性和波動性，稱為“質─波二重性”，而薛定諤***Erwin Schrodinger***用數學的方法，以函式來描述電子的行為，並且用波動力學模型得到電子在空間存在的機率分佈，根據海森堡測不準原理，我們無法準確地測到它的位置，但可以測得在原子核外每一點電子出現的機率。在波耳的氫原子模型中，原子在基態時的電子運動半徑，就是在波動力學模型裡，電子最大出現機率的位置。

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