電荷

電荷材料

請觀察周圍的一個物體。如果你摧毀一個物體，例如一塊石頭，這塊石頭會分裂成許多小塊。如果再次粉碎這塊石頭，它會變成更小的碎片。如果再次粉碎這些碎片呢？當然，這些碎片會被進一步粉碎，變成更小的碎片。石頭可以無限分割嗎？這個事實表明，任何物體如果被分割成更小的碎片，最終都會達到一個最小的分割點，在這個點上，物體的最小組成部分無法再被分割。物體中無法進一步分割的最小組成部分稱為原子。因此，原子是宇宙中所有物質的最小組成部分。

原子中的電荷

原子由電子、質子和中子組成。質子和中子構成原子核，其直徑約10⁻¹⁵^米。電子位於原子核外，圍繞原子核運行，就像行星圍繞太陽運行一樣。假設原子的直徑為幾公里，那麼原子核的大小大約相當於一個撞球，電子位於原子核內，距離原子核約10⁻¹⁰^米。原子核和電子之間是空的空間。

帶負電的電子位於原子核邊緣，帶正電的質子位於原子核內。為了使電子圍繞原子核運行而不逃逸出原子，帶正電的原子核必須對電子施加吸引力。這種使電子圍繞原子核運行並阻止其逃逸的力稱為電力。

相反，原子核內部含有帶正電荷的質子，由於它們帶相同的電荷，自然會互相排斥。為了使質子保持在原子核內，防止它們脫離原子核，必須有一種力將它們結合在一起。這種將質子束縛在原子核內的力稱為核力。

質子的質量幾乎與中子的質量相同。原子質量的約99,9%集中在原子核中，而電子的質量非常小。電子的質量（m_{_e} ）= 9,1093897 × 10 ^{^-31} kg，中子的質量（m_{_n}）= 1,6749286 × 10^{^-27} kg，質子的質量（m<sup ₌ 10< 1,6726231^{^-27} kg。

電荷量

電子帶負電，質子帶正電，中子不帶電。構成原子核的質子和中子由夸克組成，夸克的電荷分別約為電子電荷的1/3和2/3。夸克是構成原子的最小粒子，但迄今為止，尚未發現以單一粒子形式存在的夸克。

電子電荷或質子電荷的大小是電荷的基本單位。物體的電荷量是電子電荷或質子電荷的倍數，稱為電荷量子化。例如，如果我們使用的最小面額貨幣是100印尼盾，那麼一個人的錢就是以最小面額100印尼盾的倍數來表示的。例如，我的錢是100.000，這100.000可以被100整除。如果我的錢是10萬，那就很奇怪了，因為沒有2印尼盾的面額。同樣，物體的電荷量也是量子化的。電子的電荷量是-e，質子的電荷量是+e。物體的電荷量是e或1,60×10⁻¹⁹^庫侖的倍數，可以用Q = ±Ne表示。 Q = 電荷量，± 表示電荷型，N = 整數，e = 1,60 x 10 ^-19庫侖。

物體中的電荷

如果原子中的電子數與質子數相等，那麼原子的總電荷為零，即原子呈電中性，這表示它不帶電荷。中性原子中質子或電子的數目稱為原子序（Z）。如果電子數多於質子數，則原子帶負電。反之，若電子數少於質子數，則原子帶正電。帶負電的原子稱為負離子，帶正電的原子稱為正離子。原子吸收或釋放電子的過程稱為電離。當我們說一個原子帶電時，指的是總電荷或淨電荷。例如，一個原子有10個電子和7個質子。這個原子帶負電，因為它有3個多餘的帶負電的電子。因此，這個原子的淨電荷為3，原子電荷型態為負。數字3、7、10只是為了方便理解而舉例。實際上，物體所帶電荷量是電子電荷或質子電荷的倍數。

如果一個物體中的電子數與質子數相等，那麼該物體是電中性的，不帶電荷。如果一個物體中的電子數多於質子數，那麼該物體帶負電荷；反之，如果一個物體中的電子數少於質子數，那麼該物體帶正電荷。原本電中性的物體可以增加電子而帶負電荷，而減少電子則會使物體帶正電荷。