電荷 electric charge
正電荷
負電荷
原子(Atom):『原子核』+『電子』
a) 原子核:『質子』+『中子』
-> 質子:帶正電(PS:質子帶的電量 與 電子帶的電量相同!)
-> 中子:不帶電
b) 電子:帶負電
導體 Conductors
金屬、會導電
絕緣體 non-conductors = insulators
不會導電的介質~~
Q:空氣會導電??A:看電壓大小、空氣濕度...
半導體 semi-conductors
四價元素,矽Si、鍺Ge
超導體 super-conductors
1911年荷蘭的科學家昂內斯(Heike Kamerlingh Onnes)用液態氦冷卻汞(水銀),發現當溫度下降到4.2K時,水銀的電阻完全消失,稱此現象為超導電性,此溫度為臨界溫度。
相同電荷互相排斥,相反電荷互相吸引。
(1) 兩正電荷,互相排斥
(2) 兩負電荷,互相排斥
(3) 一正一負電荷,互相吸引
感應起電
(方法一)
a)AB兩金屬球接觸,感應棒靠近金屬球A但不碰觸。
b)將AB金屬球分開。
c)移開感應棒,AB金屬球得到等量且極性相反的電荷。
(方法二)
a)感應棒接近金屬球。
b)金屬球另一端接地,移除一部份電荷。
c)移除接地端。
d)移開感應棒,金屬球得到均勻分佈電荷
庫侖定律(Coulomb’s Law)
Electrostatic force
電荷 C 單位:Coulomb(庫侖)
()
(:permittivity constant 介電係數)
線型疊加原理(Principle of linear superposition):
上式是針對兩個電荷之間的作用,但如果空間中有許多的電荷,其中一個電荷所受的所有電力的總和,是該電荷與其他所有電荷的庫侖力的向量總和,這個性質稱為線型疊加原理。
:Force on A due to B。因為 B,施加在 A 的力。
導體(conductor)與絕緣體(insulator):
(a)導體上的淨電荷,會快速的均勻分佈在表面。
對於一個球型導體,如果一個額外電子被放在金屬球殼上,那個額外電子會很快被均勻分佈在球殼表面。
一個金屬物體被傳導上電荷之後,因同性電荷之間的排斥力,使得電荷會重新排列,直到穩定為止,這種重新排列達到穩定所需的時間被稱為弛豫時間(relaxation time),大約為 秒。
(b)絕緣體的淨電荷則是局部凝聚在某些區域。
電荷量子化:
,
e:基本電荷elementary charge
電子或質子有相同帶電量。
夸克(Quark)是構成質子與中子的基本粒子,其帶電量為 或是 ,但是無法單獨被偵測到,因此我們不把其帶電量當成基本電荷。
當一個物理量,就像電子,只能有離散的值,而不是任意值,我們稱此物理量是量子化。
電荷守恆(Conservation of charge)
孤立系統,總電荷數維持一定。
化學反應式:
放射性衰變:
電磁力比重力大很多~~
(a) What is the magnitude of the repulsive electrostatic force between two of the protons that are separated by ?
相隔 的兩個質子之間的排斥靜電力的大小是多少?
(b) What is the magnitude of the gravitational force between those same two protons?
兩個質子之間的引力有多大?
SOL:
(a)
(b)