電荷

關於原子電荷的文章

請觀察一下你周圍的物體。如果你破壞一個物體,例如一塊石頭,這塊石頭就會碎成更小的碎片。如果再次破壞這塊石頭,碎片會繼續縮小。如果石頭又被破壞呢?當然,石頭會越來越小。石頭可以無限地被破壞嗎?現實表明,物體被不斷分割,最終會達到一個最小的單元,這個單元無法再被分割。這個無法分割的最小單元被稱為原子。因此,原子是宇宙中所有物質的最小組成部分。

原子由電子、質子和中子組成。質子和中子構成原子核,原子核的長度約為10-15公尺。電子位於原子核外,圍繞著原子核運動,就像行星圍繞太陽運動一樣。假設原子的直徑為幾公里,那麼原子核的大小就相當於一個撞球。

電子位於原子核與原子核之間,距離原子核中心約10⁻¹⁰米。原子核和電子之間存在空間。

帶負電的電子位於原子邊緣,帶正電的質子位於原子核內。為了使電子能夠圍繞原子核運動而不脫離原子,帶正電的原子核必須對電子施加吸引力。這種使電子留在原子核周圍且無法脫離原子核的力稱為電場力。

另一方面,原子核內部存在著帶正電荷的質子,由於電荷相同,質子之間必然會互相排斥。為了使質子保持在原子核內而不脫離原子,必須存在一種將它們結合在一起的力。這種使質子保持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%集中在原子核上,而電子的質量則非常小。電子質量(me)= 9.1093897 x 10⁻³¹ kg ,中子質量(mn)= 1.6749286 x 10⁻²⁷ kg ,質子質量(mp)= 1.6726231 x 10⁻kg⁷ ² 。

電量

電子帶負電,質子帶正電,中子不帶電。質子和中子由夸克組成,夸克的電荷量分別是電子電荷量的±1/3和±2/3倍。夸克是構成原子的最小粒子,但迄今為止,尚未發現夸克以單一粒子的形式存在。

電子電荷或質子電荷是電荷的基本單位。物體的電荷量是其電子電荷或質子電荷的倍數,稱為電荷量子化。例如,如果我們使用的貨幣的最小面額是1,那麼一個人擁有的以最小面額為單位的金額就是1。例如,我的錢是2和3。

電子的電荷量為 -e,質子的電荷量為 +e。物體的電荷量是 e 或 1.60 × 10⁻¹⁹庫侖的倍數,可用公式 Q = ± Ne 表示。其中,Q 為電荷數,± 表示電荷型,N 為整數,e = 1.60 × 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,即原子是中性的,不帶電。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,則該原子帶負電。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。原子獲得或釋放電子的過程稱為電離。我們所說的原子帶電,指的是其淨電荷。例如,一個原子有10個電子和7個質子。由於原子多出3個電子,因此它帶負電。所以,該原子的淨電荷為3,這種類型的原子電荷為負電荷。圖3、圖7和圖10僅為範例,旨在幫助理解。實際上,物體所帶電荷量是電子電荷或質子電荷的倍數。

若物體所含的電子數與質子數相等,則該物體呈電中性,且不帶電。若物體所含的電子數多於一個質子,則該物體帶負電;若一個物體所含的電子數少於一個質子,則該物體帶正電。原本呈電中性的物體可以透過增加電子而帶負電,反之亦然,可以透過減少物體中的電子而帶正電。

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