电的基本知识电的概念
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电是⼀种⾃然现象,是⼀种能量。那么你对电了解多少呢?以下是由店铺整理关于电的基本知识的 内容,希望⼤家喜欢! 电的基本知识——基本概念 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。 ⽤来称呼许多种不同的⾃然现象,⼀般只需使⽤“电”这单字就已⾜以胜任。但是,⽤于科学领域, 这术语的意思显得相当模糊。必须使⽤更明确的术语来区分各种各样不同的概念。 电荷:某些亚原⼦粒⼦的内涵性质。这性质决定了它们彼此之间的电磁作⽤。带电荷的物质会被外 电磁场影响,同时,也会产⽣电磁场。 电流:带电粒⼦的移动,通常以安培为度量单位。 电场:由电荷产⽣的⼀种影响。附近的其它电荷会因这影响⽽感受到电场⼒。 电势:单位电荷在静电场的某⼀位置所拥有的电势能,通常以伏特为度量单位。 电磁作⽤:电磁场与静⽌或运动中的电荷之间的⼀种基本相互作⽤。 电的基本知识——电的现象 很久以前,就有许多术⼠致⼒于研究电的现象。可是,所得到的结果真是乏善可陈,少之⼜少。直 到⼗七和⼗⼋世纪,才出现了⼀些在科学⽅⾯重要的发展和突破。在那时,科学家并没有找到什么电的实际 ⽤途。这要等到⼗九世纪末期,由于电机⼯程学的进步,把电带进了⼯业和家庭⾥⾯。在这个电⽓研发的黄 ⾦时代,⽇新⽉异、连绵不断的快速发展带给了⼯业和社会,难以形容、⽆法想像的巨⼤改变。做为能源的 ⼀种供给⽅式,电所具有的多重优点,意味着电的⽤途⼏乎是⽆可限量。例如,⼤众交通、取暖、照明、电 讯、计算等等,都必须⽤电为主要能源。来到⼆⼗⼀世纪,现代⼯业社会的⾻⼲仍旧依赖著电能源。在可看 见的未来,电想必是绿⾊科技的主⾓之⼀。 电的基本知识——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。 电的基本知识——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。 电的基本知识——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
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