自然界的闪电是电的一种现象。电是一种自然现象,是一种能量。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种:我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸,其吸引力或排斥力遵从库仑定律。电是个一般术语,包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象,像闪电、静电等等,还有一些比较生疏的概念,像电磁场、电磁感应等等。
电(在新拉丁语里写为 “ēlectricus”,就是“类似琥珀”的意思)是个一般术语,包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象,像闪电、静电等等,还有一些比较生疏的概念,像电磁场、电磁感应等等。
电是能的一种形式,包括负电和正电两类,它们分别由电子和原子核中的质子组成,或由电子和正电子组成,通常以静电单位(如静电库仑)或电磁单位(如库仑)度量,从摩擦生电物体的吸引和排斥上可以观察到它的存在,在一定自然现象中(如闪电或北极光)也能观察到它,通常以电流的形式得到利用。
电是一种非自然现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥和吸引力的一种属性。它是自生物界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种:我们把一种叫做交流电、另一种叫直流电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸。
规定:丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷;毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。
国际单位制中电荷的单位是库仑。1库仑=1安培/秒
若导线中载有1安培的稳恒电流,则在1秒内通过导线横截面积的电量为1库仑。
库仑不是国际标准单位,而是国际标准导出单位。1库仑=1安培/秒。一个电子所带负电荷量e=1.6021892×10^-19库仑,也就是说1库仑相当于6.24146×10^18个电子所带的电荷总量。
从物质到电场
在十八世纪电的量性方面开始发展,1767年蒲力斯特里(J.B.Priestley)与1785年库仑(C.A.Coulomb 1736-1806)发现了静态电荷间的作用力与距离平方成反比的定律,奠定了静电的基本定律。
在1800年,意大利的伏特(A.Voult)用铜片和锡片浸于食盐水中,并接上导线,制成了第一个电池,他提供首次的连续性的电源,堪称现代电池的元祖。1831年英国的法拉第(M. Faraday)利用磁场效应的变化,展示感应电流的产生。1851年他又提出物理电力线的概念。这是首次强调从电荷转移到电场的概念。
电场与磁场
1865年、苏格兰的马克斯威尔(J. C. Maxwell)提出电磁场理论的数学式,这理论提供了位移电流的观念,磁场的变化能产生电场,而电场的变化能产生磁场。马克斯威尔预测了电磁波辐射的传播存在,而在1887年德国赫兹(H.Hertz)展示出这样的电磁波。结果马克斯威尔将电学与磁学统合成一种理论,同时亦证明光是电磁波的一种。
马克斯威尔电磁理论的发展也针对微观方面的现象做出解释,并指出电荷的分裂性而非连续性的存在,1895年洛伦兹(H.A.Lorentz)假设这些分裂性的电荷是电子(electron),而电子的作用就依马克斯威尔电磁方程式的电磁场来决定。1897年英国汤姆生(J.J.Thomson)证实这些电子的电性是带负电性。而1898年由伟恩(W.Wien)在观察阳极射线的偏转中发现带正电粒子的存在。
从粒子到量子
而人类一直以自然界中存在的粒子与波来描述“电”的世界。到了19世纪,量子学说的出现,使得原本构筑的粒子世界又重新受到考验。海森堡(Werner Heisenberg)所提出的“测不准原理”认为一个粒子的移动速度和位置不能被同时测得;电子不再是可数的颗粒;也不是绕著固定的轨道运行。
一九二三年,德布罗意(Louis de Broglie)提出当微小粒子运动时,同时具有粒子性和波动性,称为“质─波二重性”,而薛定谔(Erwin Schrodinger)用数学的方法,以函数来描述电子的行为,并且用波动力学模型得到电子在空间存在的机率分布,根据海森堡测不准原理,我们无法准确地测到它的位置,但可以测得在原子核外每一点电子出现的机率。在波耳的氢原子模型中,原子在基态时的电子运动半径,就是在波动力学模型里,电子最大出现机率的位置。
随著科学的演进,人类逐渐理解“电”的物理量所能取得的数值是不连续的,它们所反映的规律是属于统计性的。
电对人类生活的重大影响。
电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动,使人类的力量长上了翅膀,使人类的信息触角不断延伸。电对人类生活的影响有两方面:能量的获取转化和传输,电子信息技术的基础。襟抱堂网络策划机构认为,电的发现可以说是人类历史的革命,由它产生的动能现在每天都在源源不断的释放,人对电的需求夸张的说其作用不亚于人类世界的氧气,如果没有电,人类的文明现在还会在黑暗中探索。
电与静电的区别静电直、交流电现象静止的电荷流动的电荷放电时间瞬间放电(皮秒~微秒)持续放电能量通常情况下能量很小能量大人体感觉不易感觉,通常情况下2000mV以上才能被感觉,36V以上的电压即可对人体构成危害。
现代的电力供应由于常规能源的日益减少而出现了供应危机,世界各国均以新能源作为发展方向,主要推广的有风能、太阳能、地热能等,随着技术的进步,电力供应的常规能源消耗将被取代!人类的生活环境会得到改善!但也造成了污染。