電荷是什麼?

匡天


電荷是物質的一種物理性質,並不能單獨存在。因此電荷並不是粒子。通常,電子攜帶著負電荷,質子攜帶著正電荷,反電子與反質子攜帶的電荷則與之電性相反。我們將此稱之為基本電荷或元電荷。基本電荷e=1.6×10-19庫侖,除了夸克以外,任何帶電體所帶電荷都是e的整數倍或等於e。

電荷分為正電荷與負電荷,同種電荷相斥,異種電荷相吸。兩個帶電物質之間存在相互作用,作用力遵守庫侖定律。電荷是許多亞原子粒子所擁有的一種基本守恆性質,我們稱帶有電荷的粒子為帶電粒子。靜止的帶電粒子會產生電場,運動中的帶電粒子會產生電磁場。帶電粒子與電磁場之間的相互作用稱為電磁力,這是四種基本力中的一種。

我們不妨與質量作一些類比。電荷有正、負之分,於是電力有排斥力和吸引力的區別。而質量只有一種,引力只有吸引的作用。正是這種區別,使電力可以屏蔽,引力則無從屏蔽。物質的質量有隨運動變化的相對論效應,而電量則不會因運動產生變化,電量是相對論性的不變量。




電子是三代輕子(總共有12種)中的第一代粒子,與之電性相反的粒子被稱為反電子,與之相伴的還有電子中微子及反電子中微子。電子質量是質子質量的1840倍。質子是強子中的一員,現代科學研究表明強子由夸克構成。質子是由兩個上夸克和一個下夸克構成的。


這裡來說說夸克所帶的電荷,夸克攜帶著分數電荷。由於分數電荷的存在,科學家們猜想,電子可能還具有更基礎的結構,不過目前還不得而知。夸克分為三代三色,每一代共兩種,加上各自的反夸克共計36種。

其中上夸克、粲夸克、頂夸克的電荷都為+2/3e,下夸克、奇異夸克、底夸克的電荷為-1/3e,各自的反夸克與之電性相反。

強子的電荷為組成它的夸克電荷的總和,所以強子的電荷均為整數:三個夸克的組合(重子)、一個夸克與一個反夸克的組合(介子)。由質子的構成可知,質子的電荷量為+1e。中子則由一個上夸克、兩個下夸克構成,故而中子不帶電,顯電中性。中子與質子都是重子。


科學探索菌


我還是特別欣賞玻爾的氫原子模型的,因為很能自圓其說的解釋許多疑難問題,雖然我不贊成玻爾聰明過頭搞了個非定域論。

根據氫原子模型,氫原子內空間的半徑為r=5.29e-11m,可作為電子外層軌道半徑。以質子為絕對參照系,考慮到其震盪速度很慢,大約500m/s,可忽略不計。

電子以光速自旋,是毫無疑問的。根據粒子物理學,電子的自旋勢能:Ep=mc²=5.11MeV,這是電子形成獨立的自我存在的內秉參量,相當於電子的內秉質量m=9.11e-31kg,電子質量通過油滴實驗測得。

既然電子以光速自旋,又特別的小,就有理由假定為一個球形漩渦體。凡自旋的漩渦體,在軸向必然形成南北兩極,或電偶極子,旋轉靜磁場。

把電子漩渦體看成一個點電荷,沿軸向拓撲為一個條形磁鐵。電場沿切向或緯度輻射電力線。磁場沿軸向從北極到南極翻卷形成閉合的磁力線。

電子光速自旋的旋轉勢能Ep=mc²與點電荷的靜電場勢能Ep'=ke²/r是互為因果的抗衡關係。其中r是電子的自旋半徑。

有:Ep=Ep',即:mc²=ke²/r,k=1/4πε0,ε0是真空介電常數,則,k就相當於真空導電常數。計算電子經典半徑:r=2.82e-15m。

電子是一個實實在在的極其穩定的實體粒子。在氫原子模型中,電子繞核運動,其向心力由電子與質子之間的庫侖力提供。萬有引力極小而忽略不計。

質子,與電子一樣,也是以光速自旋,質子內部的三個夸克分數電荷,可看作是一個正電子,其餘介子作為高能密介質,不參與庫倫力作用。質子正電子質量=核外負電子質量。

質子自旋勢能Ep=mc²與質子點電荷勢能Ep'互為因果:有mc²=ke²/r,質子半徑為:r=1.5e-16m。顯然質子半徑比電子半徑小20倍。


電子繞核運動的軌跡,服從正態分佈與最小作用量原理,在低能級軌道分佈密度較大,在高能級軌道分佈較疏,從內到外形成能密梯度。

電子與原子核合作,構成一個諧振子,電子每轉一圈,就激發一次大量的場量子變成光量子,就全局而言,發射精細結構常數標記的原子光譜。

根據正負電子湮滅反應,電子可以突然衰變為超高頻光子,把自己的自旋勢能轉化為光子的自旋勢能,總質量守恆,而光子化的電子半徑從2.82e-15m一次性膨脹到3.9e-13m,大約100倍。實現了費米子到玻色子的偉大變革。

正負電子的湮滅方程,還隱藏著一個突變常數,即普朗克常數,直接用理論計算推出:h=mcλ=6.63e-34Js。其中,m是電子質量,λ是電子的康普頓波長。


物理新視野


今天沒事兒,上頭條忽悠忽悠😄😄😄。

小時候玩過磁鐵,挺有意思的:有N極、S極還有看不見的一圈圈場線。長大後才明白場也是真實的存在,等如今才明白學好物理需要理解同時性,可惜已老沒用了。

我們把一塊磁鐵N、S極想像成0、1,這個間隔是看得見的,可看不見的那部分怎麼辦?數學家有辦法:一邊寫做虛數i,另一邊為-i。根據同時性要求怎麼描述磁鐵這個狀況嗎?嗯有了,有人說寫成√2=1+ⅰ和√2=1-ⅰ吧,連共軛都有。可大家不滿意,裡面沒0也沒有體現圓啊,大家討論了半天一致決定去找大神歐拉。歐拉真不含糊,隨手寫了一個式子1+e^iπ=0。大家一看,立刻五體投地。這事傳到了愛因斯坦那裡,他心裡不舒服,可那時他剛下界沒人理,只好舉牌子寫道:Xo=X-ct、Xo=X+ct、Xo^2=X^2-(ct)^2。大家一看,全都暈倒了。醒來後眾人一致研究決定:看得見的當做慣性屬性,看不見的就當波性好了。

哎呀呀,又扯遠了,相對於靜止質量,靜止電荷啊你就當波性屬性看吧!


下雨了run


電荷不是實體粒子,沒有體積,是負電子。

電荷位於是金屬態氫離子的磁力矩——“電子軌道”,是磁力矩之間相互切割的能量。電荷與金屬態氫離子的電性相反,聚合形成元素。




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