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电荷

泰勒斯
西元前600年左右,希腊的哲学家泰勒斯(Thales, 640-546B.C.)记录,在摩擦猫毛于琥珀以后,琥珀会吸引像羽毛一类的轻微物体,假若摩擦时间够久,甚至会有火花出现。

吉尔伯特首先发明的静电验电器(versorium)是一种可以侦测静电电荷的验电器。当带电物体接近金属指针的尖端时,因为静电感应,异性电荷会移动至指针的尖端,指针与带电物体会互相吸引,从而使得指针转向带电物体。

1600年,英国医生威廉·吉尔伯特,对于电磁现象做了一个很仔细的研究。他指出琥珀不是唯一可以经过摩擦而产生静电的物质,并且区分出电与磁不同的属性。他撰写了第一本阐述电和磁的科学著作《论磁石》。吉尔伯特创建了新拉丁语的术语“electricus”(类似琥珀,从“ήλεκτρον”,“elektron”,希腊文的“琥珀”),意指摩擦后吸引小物体的性质。这联结给出了英文字“electric”和“electricity”,最先出现于1646年,汤玛斯·布朗(Thomas Browne)的著作《Pseudodoxia Epidemica》(英文书名《Enquries into very many received tenets and commonly presumed truths》)。随后,于1660年,科学家奥托·冯·格里克发明了可能是史上第一部静电发电机(electrostatic generator)。他将一个硫磺球固定于一根铁轴的一端,然后一边旋转硫磺球,一边用干手摩擦硫磺球,使硫磺球产生电荷,能够吸引微小物质。

理清电荷

  1785年,法国物理学家库仑(C.A.Coulomb,1736-1806)以他的扭秤实验得出静电作用定律.人类从此对电磁现象进入了定量研究。

  1820年,奥斯特(H.C.Oersted,1771-1851)发现电流的磁效应。

  1820年,安培(A.M.Ampère,1775-1836)发现电流之间的互作用定律。

  1831年,法拉第(M.Faraday,1791-1867)发现电磁感应定律。

  1865年,麦克斯韦(J.C.Maxwell,1831-1879)在总结前人实验定律的基础上提出电磁场方程组,并从他的方程组预言电磁波的存在,进而指出光的电磁本质。

  1887年,赫兹(H.Hertz,1857-1894)以实验证实了电磁波的存在,并对麦克斯韦方程组进行了整理和简化。

  1895年,洛伦兹(H.A.Lorentz,1853-1928)发表“电子论”并给出电荷在电磁场中受力的公式.至此,经典电磁理论的基础已经确立。

  1897年,汤姆逊(J.J.Thomson,1856-1940)在阴极射线管中发现了电子(e-),这是人类历史上发现的第一个基本粒子。物理学家们陆续发现了一大批带电的或电中性的粒子,其中包括质子(p)、正电子(e+)和中子(n)。

纳米发出电荷

  1897 J.J.Thomson 在阴极射线实验中发现了电子,这是人类发现的第一个基本粒子,1905-1913年, R.A. Millikan 多次以“油滴”实验测量了电子的电荷质量比。

  1911 E.Rutherford 跟据 a粒子碰撞金属箔的散射实验,提出原子的有核模型;1920年,又猜测原子核内除存在带正电的“质子”外,还应当含有一种中性粒子。

  1930 A.M.Dirac 将相对论引进量子力学,提出相对论电子理论,预言存在电子的反粒子——正电子(同时预言存在磁单极) 。

  1932 C.D.Anderson 在宇宙线中发现正电子,证实了Dirac 的预言J.Chadwick 发现中子,证实了Rutherford 的猜测W.K.Heisenborg 和伊万年科各自建立原子核由质子和中子组成的假说 。

  1935汤川秀树(H.Yukawa)提出强作用的介子理论;1950年C.F.Powell 在宇宙线中发现 p介子 。

  1937 C.D.Anderson 在宇宙线中发现 m子 。

  1947-- 陆续在宇宙线和加速器中先后发现了一批奇异粒子:L超子、K介子、X超子、W- 超子 1955 O.Chamberlain和 E. G. Segre在加速器中发现反质子。

  1964 M.Gell-Mann和 G.Zweig 提出强子结构的夸克模型自1980年代起在加速器的电子—质子碰撞实验中,先后发现了理论预言的3色 6味、以束缚态存在的夸克和反夸克(最重的t夸克直到 1995年才被发现)。

  1964 一组科学家在欧洲核子中心(CERN)的加速器中发现反质子和反 中子组成的反氘核。

  1983 C.Rubbia等在欧洲核子中心发现电弱统一理论预言的 W±和 Z0 粒子 。

  在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的。人们把最小电荷叫做元电荷,常用符号e表示。

  -19

  e=1.6×10^-19

与生活联系

  你可能听说过,有的人触电时被电吸住,而有的人触电时却被电打开了,这是怎么一回事呢?

  原来,触电就是人体的某一部位接触到带电体,有电流从人人体中通过。人触电后,主要反应是神经受到强烈刺激,引起肌肉收缩。大家知道,手部的动作主要依靠手指的活动,而手指只能向手心方向活动。当电流不大时如果用手指内侧或手心部位接触带电体,只是手部肌肉的收缩会使人牢牢握住带电体,这就是电吸。如果用指尖或手指外侧(手背部位)接触带电体,肌肉的强烈收缩反而会使手很快脱离带电体,这就是电打。另外,当接触到高电压的带电体时,通过人体的电流很大,有可能是人体全身或局部的神经麻痹,这时人体无法摆脱带电体,看上去像被电吸住了,在电吸情况下,如不及时切断电源,触电人很快就会出现皮肤灼焦,呼吸窒息、心脏停跳,造成假死状态。如不及时抢救,就会死亡。

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