電到底是什麼?是一種物質嗎?

2020-12-25 鏡像君科普

電是一種自然現象,這是一種由電荷運動所帶來的現象,在自然界中,閃電就是電的一種自然表現形式,電是一個一般術語,是靜止或移動的電荷所產生的物理現象。

既然都說到了電是一種現象,那麼電本身就不是物質,而是電荷定向移動的一種現象。人類對於電的認識已經有很多年了,在地中海區域的古老文化裡,很早就有文字記載,將琥珀製成的棒子和貓毛摩擦之後,棒子就具有了吸引羽毛類物質的特性,在初中的時候我們學過物理也知道,絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷,而毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷。

1732年,

美國著名的科學家富蘭克林認為電是一種沒有重量的流體,並且存在於所有的物體當中,當物體得到了比正常分量多的電就帶正電荷,如果少於正常分量的話,則帶負電荷。

現在我們知道他的這個說法並不完全正確,但是富蘭克林確卻是第一個提出電流概念的人,並且日後他還做了著名的風箏實驗,也就是將被雨淋溼的金屬線利用風箏放到雲層中,通過這個實驗,他成功證實了空中的閃電和地上的電是同一回事。

自由電子在導體中定向移動可以形成電流,對於一個原子而言,它的原子核外部是圍繞著其高速運動的電子,核外電子很容易脫離原子核的束縛成為自由電子,如果把導體放在電場中,那麼導體中的自由電子就會在電場的作用下發生定向移動,形成電流,而電流的速度,是光速。

電子是帶負電的,而我們最初規定的電流的方向,是以正電荷的定向移動的方向來定義的,正電荷定向移動的方向正好與負電荷的移動方向相反,所以電子的移動方向,是電流的反方向。

在電源的非靜電力的作用下,各種帶電微粒可以發生定向移動,電流方向不隨著時間變化的電流叫做直流電,電流方向隨著時間周期性變化的電流稱之為交流電。人類一直以來都以自然界中存在的粒子與波來形象地描述「電」,隨著近代量子理論的發展,量子力學的不確定性原理揭示著電子不再是可數的微粒,電子是一種具有波粒二象性的粒子,有時表現出粒子性,有時又表現出波動性。隨著科學的不斷發展,人們意識到「電」能取得的數值是不連續的,電子具有明顯的量子特徵。

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