电荷（electric charge），带正负电的基本粒子，称为电荷，带正电的粒子叫正电荷（表示符号为“+”），带负电的粒子叫负电荷（表示符号为“﹣”）。也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

在电磁学里，电荷diànhè（Electric charge）是物质的一种物理性质。称带有电荷的物质为“带电物质”。两个带电物质之间会互相施加作用力于对方，也会感受到对方施加的作用力，所涉及的作用力遵守库仑定律。电荷分为两种，“正电荷”与“负电荷”。带有正电荷的物质称为“带正电”；带有负电荷的物质称为“带负电”。

假若两个物质都带有正电或都带有负电，则称这两个物质“同电性”，否则称这两个物质“异电性”。两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力；两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。称带有电荷的粒子为“带电粒子”。

电荷决定了带电粒子在电磁方面的物理行为。静止的带电粒子会产生电场，移动中的带电粒子会产生电磁场，带电粒子也会被电磁场所影响。一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁相互作用。这是四种基本相互作用中的一种。

概述

在电磁学里，称带有电荷的物质为“带电物质”。两个带电物质之间会互相施加作用力于对方，也会感受到对方施加的作用力，所涉及的作用力遵守库仑定律。电荷分为两种，“正电荷”与“负电荷”。带有正电荷的物质称为“带正电”；带有负电荷的物质称为“带负电”。假若两个物质都带有正电或都带有负电，则称这两个物质“同电性”，否则称这两个物质“异电性”。两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力；两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。

电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。称带有电荷的粒子为“带电粒子”。静止的带电粒子会产生电场，移动中的带电粒子会产生电磁场，带电粒子也会被电磁场所影响。一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁相互作用。这是四种基本相互作用中的一种。

历史

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着作《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）的着作《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

1897J.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。

1911E.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。

1930A.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）。

1932C.D.Anderson在宇宙线中发现正电子，证实了Dirac的预言J.Chadwick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。

1937C.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1955O.Chamberlain和E.G.Segre在加速器中发现反质子。

1964M.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。

1983C.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。

电荷的种类

点电荷

点电荷是带电粒子的理想模型。真正的点电荷并不存在，只有当带电粒子之间的距离远大于粒子的尺寸，或是带电粒子的形状与大小对于相互作用力的影响足以忽略时，此带电体就能称为“点电荷”。带电是物质的一种固有属性。电荷有两种：正电荷和负电荷。物体由于摩擦、加热、射线照射、化学变化等原因，失去部分电子时物体带正电，获得部分电子时物体带负电。带有多余正电荷或负电荷的物体叫做带电体，习惯上有时把带电体叫做电荷。

电荷间存在相互作用。静止电荷在周围空间产生静电场，运动电荷除产生电场外还产生磁场。因此静止或运动的电荷都会受到电场力作用，只有运动电荷才能受磁场力作用。

一个实际带电体能否看作点电荷，不仅与带电体本身有关，还取决于问题的性质和精度的要求。点电荷是建立基本规律时必要的抽象概念，也是把分析复杂问题时不可少的分析手段。例如，库仑定律、洛伦兹定律的建立，带电体的电场以及带电体之间相互作用的定量研究，试验电荷的引入等等，都应用了点电荷的观念。

粒子的电荷

在粒子物理学中，许多粒子都带有电荷。电荷在粒子物理学中是一个相加性量子数，电荷守恒定律也适用于粒子，反应前粒子的电荷之和等于反应后粒子的电荷之和，这对于强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用都是严格成立的。

特征

自然界中的电荷只有两种，即正电荷和负电荷。由丝绸摩擦的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷，由毛皮摩擦的橡胶棒所带的电荷叫负电荷。电荷的最基本的性质是：同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。物质的固有属性之一。琥珀经摩擦后能够吸引轻小物体的现象是物体带电的最早发现。继而发现雷击、感应、加热、照射等等都能使物体带电。电分正、负，同号排斥，异号吸引，正负结合，彼此中和，电可以转移，此增彼减，而总量不变。

构成物质的基本单元是原子，原子由电子和原子核构成，核又由质子和中子构成，电子带负电质子带正电，是正、负电荷的基本单元，中子不带电。所谓物体不带电就是电子数与质子数相等，物体带电则是这种平衡的破坏。在自然界中不存在脱离物质而单独存在的电荷。在一个孤立系统中，不管发生了什么变化，电子、质子的总数不变，只是组合方式或所在位置有所变化，因而电荷必定守恒。

为了说明电荷的特征，不妨与质量作一些类比。电荷有正、负之分，于是电力有排斥力和吸引力的区别，质量只有一种，其间总是相互吸引，正是这种区别，使电力可以屏蔽，引力则无从屏蔽。爱因斯坦描述了质量有随运动变化的相对论效应；而电子、质子以及一切带电体的电量都不因运动变化，电量是相对论性的不变量。电荷具有量子性，任何电荷都是电子电荷e的整数倍，e的精确值(1986年推荐值)为：e=1.60217733×10^-19库质子与电子电量（绝对值）之差小于（10-20）e，通常认为两者的绝对值完全相等。电子十分稳定，估计其寿命超过1010亿年，比迄今推测的宇宙年龄还要长得多。

分数电荷

所谓分数电荷是指比电子电量小的电荷，如果存在，将动摇电子、质子作为电荷基元的地位，具有重要的理论意义。1964年，M.盖耳-曼提出强子由夸克组成的理论，预言夸克有多种，其电荷有、种。但尚没有关于分数电荷存在的该项目属于粒子物理理论研究领域。电荷共轭—宇称（CP）对称性涉及到空间和物质的基本对称性，一直是粒子物理研究的前沿领域。Cronin和Fitch因发现CP破坏而荣获诺贝尔奖。但他们发现的只是间接CP破坏，既可由弱作用引起，也可由超弱作用来解释。要区分它们，必须研究直接CP破坏。这不仅对探索自然界新的作用力和理论有着重要意义，而且对弄清CP破坏的起源起着关键性的作用。自1964年起物理学家一直致力于对直接CP破坏的研究。

探索了近四十年的直接CP破坏给出更精确和自洽的理论预言，得到欧洲核子中心NA48和美国费米实验室KTeV两个重要实验的证实。由此实验和理论首次确立了自然界中直接CP破坏的存在，成功地检验了标准模型的CP破坏机制，排除了超弱作用理论。该项目同时解释了困扰粒子物理学界近五十年的所谓ΔI=1/2规则。被国际同行公认为“北京组”工作，得到国际上实验和理论主要专家的认可和引用。该项目对CP对称性自发破缺的双黑格斯二重态模型（S2HDM）中一些重要的物理唯象进行系统研究，指出S2HDM可以成为CP破坏起源的一种新物理模型。在电荷-宇称对称性破坏和夸克-轻子味物理理论研究方面，吴岳良作为主要完成人在国际核心刊物上发表了几十篇论文，总引用率达1000余次。发表在美国《物理评论快报》（PRL）上的论文单篇引用达90余次。

实验

高压产生的电荷两种电荷学生实验：将学生分组。

实验器材有：

（1）玻璃棒、橡胶棒各两根

（2）毛皮、丝绸各两块

（3）支架；为了避免实验中电荷的流失，最好两名同学同时进行操作。

实验过程：

（1）两位同学同时都用丝绸摩擦玻璃棒，使它带电，将一根放在支座上，注意：要记住哪端带电，不要用手摸带电的一端，用另一根玻璃棒的带电端靠近这根玻璃棒的带电端，观察发生的现象

（2）用毛皮摩擦橡胶棒，重做刚才的实验

（3）用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒，做刚才的实验。

实验总结；人们用各种各样的材料做了大量的实验，人们发现带电物体凡是跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥；凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥。就是说物体带的电荷要么跟丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同，要么跟毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同，没有第三种可能，自然界中只有这样两种电荷，美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定：丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷。1.电荷之间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定律来计算。2.点电荷作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。3.库仑定律的适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电体间、均匀带电球壳间也可）。