电荷

电荷是附着在材料上的一种物理特性，当放置在电磁场中时，它会受到力。电荷有两种类型：正电荷和负电荷（通常分别在质子和电子上携带）。相似的电荷排斥，不同的电荷吸引。没有电荷的粒子被称为中性粒子。电荷的 SI 单位是库仑。在工程中，通常使用安培小时。Q 标记通常表示电荷。关于当前带电材料如何与传统电磁相互作用的初步知识是已知的，并且对于不需要考虑量子力学影响的问题仍然是准确的。

电荷是一个守恒量，其中隔离系统中的净电荷或正电荷量减去负电荷量不变。亚原子粒子携带电荷。在普通材料中，电子携带负电荷，而质子在原子核内携带正电荷。如果一块物质中的电子多于质子，它将携带负电荷，如果电子少，它将携带正电荷，如果它们相等，它将是中性的。电荷是定量的，即它是称为初始电荷的小单位的倍数，等于 1.602×10−19 库仑，是可以自由存在的最低电荷（有些称为夸克的粒子具有较低的电荷，但仅在团簇中存在）。电子有电荷——初始电荷，而质子有电荷 + 初始电荷。

电荷形成电场，但如果它们在移动，它们就会形成磁场。电场和称为电磁场的磁场的结合及其与电荷的相互作用是电磁力的来源，是物理学中的四种基本力之一。对带电粒子及其相互作用如何受光子调节的研究称为量子电动力学。

电荷是在其他物质存在下具有静电吸引力或喷射的材料类型的主要特性。电荷是许多亚原子粒子的特征。自由粒子电荷是潜在电荷的定量倍数，所以我们说电荷是定量的。迈克尔·法拉第（Michael Faraday）和他的电解是第一个注意到电荷碎片性质的人。罗伯特·米利坎（Robert Millikan）的油滴实验直接证实了这一事实，因为它测量了潜在的电荷。后来，人们发现一种粒子夸克具有负三分之一或正三分之二基本电荷的电荷，但人们认为它们总是以倍数存在，并且从未观察到单个夸克。

按照惯例，电子的电荷为负，而质子的电荷为正。具有相同标签的带电粒子相互排斥，而具有不同标记的粒子相互吸引。库仑定律通过假设力与它们的电荷乘积成正比来定义两个粒子之间的静电力。反粒子的电荷等于粒子的电荷，但符号相反。

宏观物体的电荷是其组成粒子的电荷之和。这种电荷通常很小，因为物质由原子和处于正常状态的原子组成，质子和电子数量相同，在这种情况下，它们的相反电荷相互抵消，形成等于零的净电荷，因此原子是中性的。

离子是一个原子（或原子群），它失去了一个或多个形成净正电荷（阳离子）的电子，或者获得了一个或多个形成净负电荷（阴离子）的电子。单原子离子由一个原子组成，而多原子离子由两个或多个键合在一起的原子组成，在这两种情况下都会产生带正电荷或负电荷的离子。

在宏观体形成过程中，对称的原子和离子通常键合形成离子中性体，这些离子中性体与中性原子电键合。因此，宏观物体往往是中性的，但实际上很少是完全中性的。

有时，宏观物体包含分布在材料上并牢固附着在其位置上的离子，从而使材料产生正电荷或负电荷。此外，由导电材料组成的宏观物体可以在某种程度上（取决于材料的类型）吸收或喷射电子以获得净正电荷或负电荷。当粒子的净电荷不为零且不动时，称为静电。这种类型的电力可以通过将两种不同的材料摩擦在一起来轻松产生，例如用毛皮摩擦琥珀或用丝绸摩擦玻璃。通过这种方式，非导电材料可以在很大程度上带负电或正电。从一种物质中取出的货物会移动到另一种物质，从而留下相同价值的违规货物。电荷守恒定律总是有效的，因为它使从中获取负电荷的物质具有相同值的正电荷，反之亦然。

即使粒子的净电荷为零，电荷也不能均匀地分布在粒子上（例如，由于外部电磁场或极性粒子）。在这种情况下，我们说这个粒子是极性的。极性产生的电荷称为束缚电荷，而由于电子的增益或损失而产生的电荷称为自由电荷。在金属中沿一定方向导电的电子运动称为电流。

电荷量的 SI 单位是库仑，大约等于质子的 18 6.242×10 电荷（基本电荷）。因此，电子电荷约为 -1.602×10-19 库仑。库仑可以定义为在一秒钟内通过带有一安培电流的电导体横截面的电荷量。标记 Q 通常用于表示电量或电量。电荷量可以直接用静电计测量，也可以用弹道检流计间接测量。 在发现电荷的量子性质后，乔治·斯托尼（George Stoney）于1891年提出电子单元作为电荷的基本单位。这是在汤普森于1897年发现粒子之前。今天，该单位被视为无名单位，被称为初始电荷或基本电荷单位，或简称为e.电荷的测量必须是初始电荷的倍数，即使电荷在大量时似乎表现为实际数量。

法拉第单位有时用于电化学。一个法拉第电荷等于一摩尔电子的电荷，即 96485.33289（59） 库仑。 在国际单位制以外的单位制中，例如厘米-克秒单位制，电荷表示为基本量（长度、质量和时间）的总和，而不是四个，例如国际单位制，其中电荷是质量、长度、时间和电流的总和。