电荷的作用力与电荷类型有关

ⓘ电荷

人们把电荷称为能产生特殊力（吸力或斥力）的材料的特性。

实验2-5：把经过用干燥毛料织物摩擦过的用聚苯乙烯制成的塑料棒放置于桌面上的小碎纸片的上方（图2-9）。

塑料吸起小碎纸片。

此力是在人们与琥珀打交道的过程中发现的。因为琥珀在希腊语中称为明电，所以人们把这种特殊的状态称为电。依据在摩擦琥珀或塑料时而产生力的原因，人们把Q规定为电荷的物理量。

实验2-6：把一根用干燥毛料织物摩擦过的聚苯乙烯塑料棒按图2-10所示用细线挂起，再将另一根用同样方法摩擦过的聚苯乙烯塑料棒放在其附近。

挂着的聚苯乙烯塑料棒被斥开。

实验2-7：用丙烯酸酯玻璃（有机玻璃）按实验2的要求做同样实验。

图2-9 由摩擦产生的吸力

图2-10 聚苯乙烯塑料棒之间的相斥

挂着的丙烯酸酯玻璃被斥开。

实验2-8：把一根用干燥毛料织物摩擦过的聚苯乙烯塑料棒按图2-11所示用细线挂起，再把一个用同样方法摩擦过的丙烯酸酯玻璃棒放到聚苯乙烯塑料棒附近。

挂着的聚苯乙烯塑料棒被吸引。

是产生相斥力，还是产生相吸力，取决于两个带电体所带电荷的类型。这里，一种电荷类型是产生在聚苯乙烯塑料棒上，而另一种则是产生在丙烯酸酯玻璃棒上。这两种相反的电荷为正电荷+Q和负电荷-Q。电荷之间的作用力如图2-12所示。

图2-11 聚苯乙烯塑料丙烯酸酯玻璃棒相吸

图2-12 电荷间的作用力

•同类型的电荷相斥。

•不同类型的电荷相吸。

•电荷的符号为Q。

为了准确地了解电现象的本质，应研究物质的结构。众所周知，所有物质都是由原子组成的。原子很小（直径约为1/10000μm），小得在极好的显微镜下也难以看到。为此人们制作了一个想象的模型，如bohrsche^[1]原子模型，以更好地描述原子特性。

原子结构（Bohrsche原子模型）

原子是由原子核和原子壳组成。原子核的直径比原子壳小100000倍。把原子分割成很难再分的成分，于是就得到了基本粒子。原子核是由质子和中子组成的。原子壳是由电子组成的（图2-13）。中子是原子核的电中性基本粒子，其对电过程没有意义。质子和电子具有相反的电荷并相互吸引。(www.xing528.com)

质子是原子核带正电荷的基本粒子，电子是原子壳带负电荷的基本粒子。

因为电子是以高的速度绕原子核旋转，因而形成一个离心力。此离心力的作用方向与质子与电子间吸引力方向相反，且大小相等，所以电子不能脱离原子核。因为中子比处在原子核中的质子多，所以中子是与原子核保持在一起的。质子不排斥中子。

原子壳由不同的壳层（电子轨道）组合在一起。原子，如图2-14所示的具有简单原子结构的金属锂，在其内层有两个电子，而在外层有一个电子。锂原子核是由3个质子和4个中子组成。因为原子核中的3个质子的电荷与原子壳中的3个电子的电荷相平衡，所以原子呈电中性。

图2-13 氢原子的结构

a）原子模型 b）简化的图示

图2-14 锂原子的结构

质子和电子称为电荷载体。它们能承载最小的电荷。这些电荷称为具有电荷值为1.602×10^-19C的基本电荷e（表2-4）（电荷的单位为库伦^[2]，缩写为C）

表2-4 基本电荷载体

ⓘ电荷载体

电子为负电荷载体，质子为正电荷载体，离子可以是正电荷载体，也可以是负电荷载体。

电荷：

Q=ne [Q]=1As=1C

式中 Q——电荷（电量）；

n——基本电荷数；

e——基本电荷。

例题：

电荷-1C是由多少电子组成的？

解：

质子数与电子数不同的原子称为离子。失去电子的原子带正电，称为正离子；原子壳中的电子数比原子核中的质子数多的原子带负电，称负离子。

离子是正电荷或负电荷的载体，是由中性的原子或分子吸收了或失去了电子而形成的。由电子数或质子数可以计算出电荷（电量）Q。