甚麼是電?

電是一種自然現象。電是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間的產生排斥和吸引力的一種屬性。它是自然界四種基本相互作用之一。電或電荷有兩種：我們把一種叫做正電、另一種叫負電。通過實驗我們發現帶電物體同性相斥、異性相吸，吸引或排斥力遵從庫侖定律。

國際單位制中電荷的單位是庫侖
歷史

古代發現
在中國，古人認為電的現象是陰氣與陽氣相激而生成的，《說文解字》有「電，陰陽激燿也，從雨從申」。《字彙》有「雷從回，電從申。陰陽以回薄而成雷，以申洩而為電」。在古籍論衡(Lun Heng，約公元一世紀，即東漢時期)一書中曾有關於靜電的記載，當琥珀或玳瑁經摩擦後,便能吸引輕小物體，也記述了以絲綢摩擦起電的現象，但古代中國對於電並沒有太多了解。

西元前600年左右，希臘的哲學家泰利斯（Thales,640-546B.C.）就知道琥珀的摩擦會吸引絨毛或木屑，這種現象稱為靜電(static electricity)。而英文中的電（Electricity）在古希臘文的意思就是「琥珀」(amber)。希臘文的靜電為(elektron)


近代探索
18世紀時西方開始探索電的種種現象。美國的科學家富蘭克林（Benjamin Franklin,1706～1790）認為電是一種沒有重量的流體，存在於所有物體中。當物體得到比正常份量多的電就稱為帶正電；若少於正常份量，就被稱為帶負電，所謂「放電」就是正電流向負電的過程，這個理論並不完全正確，但是正電、負電兩種名稱則被保留下來。此時期有關「電」的觀念是物質上的主張。

富蘭克林做了多次實驗，並首次提出了電流的概念，1752年，他在一個風箏實驗中，將繫上鑰匙的風箏用金屬線放到雲層中，被雨淋濕的金屬線將空中的閃電引到手指與鑰匙之間，證明了空中的閃電與地面上的電是同一回事。


從物質到電場

放電光球在十八世紀電的量性方面開始發展，1767年蒲力斯特裡（J.B.Priestley）與1785年庫侖（C.A.Coulomb 1736-1806）發現了靜態電荷間的作用力與距離成反平方的定律，奠定了靜電的基本定律。

在1800年，意大利的伏特（A.Voult）用銅片和錫片浸於食鹽水中，並接上導線，製成了第一個電池，他提供首次的連續性的電源，堪稱現代電池的元祖。1831年英國的法拉第（M. Faraday）利用磁場效應的變化，展示感應電流的產生。1851年他又提出物理電力線的概念。這是首次強調從電荷轉移到電場的概念。


電場與磁場
1865年，麥克斯韋提出電磁場理論的數學式，這理論提供了位移電流的觀念，磁場的變化能產生電場，而電場的變化能產生磁場。馬克斯威爾預測了電磁波輻射的傳播存在，而在1887年赫茲（H.Hertz）展示出這樣的電磁波。結果麥克斯韋將電學與磁學統合成一種理論，同時亦證明光是電磁波的一種。

麥克斯韋電磁理論的發展也針對微觀方面的現象做出解釋，並指出電荷的分裂性而非連續性的存在，1895年羅倫茲（H.A.Lorentz）假設這些分裂性的電荷是電子（electron），而電子的作用就依麥克斯韋電磁方程式的電磁場來決定。1897年英國湯姆生（J.J.Thomson）證實這些電子的電性是帶負電性。而1898年由偉恩（W.Wien）在觀察陽極射線的偏轉中發現帶正電粒子的存在。


從粒子到量子
而人類一直以自然界中存在的粒子與波來描述「電」的世界。到了19世紀，量子學說的出現，使得原本構築的粒子世界又重新受到考驗。海森堡（Werner Heisenberg）所提出的「測不準原理」認為一個粒子的移動速度和位置不能被同時測得；電子不再是可數的顆粒；也不是繞著固定的軌道運行。

一九二三年，德布洛伊（Louis de Broglie）提出當微小粒子運動時，同時具有粒子性和波動性，稱為「質─波二重性」，而薛丁格（Erwin Schrodinger）用數學的方法，以函數來描述電子的行為，並且用波動力學模型得到電子在空間存在的機率分佈，根據海森堡測不準原理，我們無法準確地測到它的位置，但可以測得在原子核外每一點電子出現的機率。在波耳的氫原子模型中，原子在基態時的電子運動半徑，就是在波動力學模型裡，電子最大出現機率的位置。

隨著科學的演進，人類逐漸理解「電」的物理量所能取得的數值是不連續的，它們所反映的規律是屬於統計性的。

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