在 電磁學 裡， 電荷 （英語： electric charge ）是?成 物? 的基本 粒子 的一種 物理性質 ， 原子 中的 ?子 和 ?子 分??有正?荷和??荷，而 中子 不??荷。 ^[1] 帶有電荷的物質稱?帶電物質，?有?荷的粒子?? ??粒子 。??帶電粒子之間會互相施加 作用力 ，?荷符?相同的粒子?相互排斥，?荷符?不同的粒子?相互吸引，?作用力可由 庫侖定律 得出。

?荷是?多 次原子粒子 所?有的一?基本守恒性?。?荷?定了??粒子在?磁方面的物理行?。?止的??粒子??生 ?? ，移?中的??粒子??生 ?磁? ，??粒子也?被?磁?所影?。一???粒子??磁?之?的相互作用?? ?磁力 或 ?磁交互作用 。?是四? 基本交互作用 中的一?。

物?所??剩?荷的?量???荷量，???荷或?量。 ^[1] ?荷量的 ???位 是 庫侖 （C），通常用符?Q表示。一??子携?的?荷量?? 基本?荷 ，??1.602× 10 ^-19 ?? ，用符? ${\displaystyle e}$ 表示，一? ?子 携?的?荷量? ${\displaystyle -e}$ 。 ?克 携?的?荷量?e/3的倍?。

?究??粒子相互作用的?典???域?? ?典??力? 。假若量子效?可以被忽略，??典??力?能??正?地描述出??物?在?磁方面的物理行?。?究??粒子???之?由 光子 媒介的相互作用的???域?? 量子??力? 。

?史 [ ?? ]

西元前600年左右，希?的哲?家 泰勒斯 ??， 琥珀 摩擦猫毛以后?吸引像羽毛一?的?微物?，假若摩擦???久，甚至?有火花出? ^[2] 。

1600年，英??生 威廉·吉?伯特 ，?于?磁?象做了一??仔?的?究。他指出琥珀?非唯一??摩擦時會?生 ?? 的物?，?且?分出??磁不同的?性 ^[3] 。他撰?了第一本?述?和磁的科?著作《 ?磁石 （ 英? ： De Magnete ） 》。吉?伯特?建了 新拉丁? 的??「electrica」（源自於「?λεκτρον」，「?lektron」，希?文的「琥珀」），英文?譯?「electrics」，意指如同琥珀一般當摩擦後會吸引微小物體的物質 ^[4] 。這新拉丁術語後來?出了英文術語「electricity」，最先出?于1646年， ??斯·布朗 （ Thomas Browne ）的著作《Pseudodoxia Epidemica》（英文?名《Enquries into very many received tenets and commonly presumed truths》） ^[5] 。?后，于1660年，科?家 ?托·?·格里克 ?明了可能是史上第一部 ????机 （ electrostatic generator ）。他?一? 硫? 球固定于一根??的一端，然后一?旋?硫?球，一?用干手摩擦硫?球，使硫?球?生?荷，能?吸引微小物? ^[6] 。

史?芬·戈瑞 （ 英? ： Stephen Gray ） 于1729年??了 ??? ，??荷可以?一?物???至?外一?物?的性質。只有某些種類的物?????荷，其中， 金? 的能力最??良。?此，科?家不再???生?荷的物??所?生的?荷是不可分?的，而???荷是一??立存在的物?，在那?被??「 ?流? （ 英? ： electric fluid ） 」。 ^[7] 1733年， ?爾斯·篤費 （ 英? ： Charles Du Fay ） 做實驗發現，假若被絲綢摩擦後的?璃對於帶電的金葉片呈現出排斥的現象，則被羊毛摩擦後的琥珀會對這帶電的金葉片呈現出吸引的現象，因此，他??分???，被絲綢摩擦後的?璃帶有「 ?璃電 （ 英? ： vitreous electricity ） 」，而被羊毛摩擦後的琥珀則帶有「 樹脂電 （ 英? ： resinous electricity ） 」。 ^{[4] :484-5} ?????彼此相互抵?。?理???「 雙流體理論 」，是對於電現象首次給出解釋的電學理論。 ^{[8] :20} 稍後，美國科學家 埃柏奈澤·肯納斯理 （ 英? ： Ebenezer Kinnersley ） 也獨立獲得相同的結論。 ^{[9] :118}

在十八世?，美國人 班杰明·富?克林 是??最前端的?家之一，他??「 ?流?理? 」比?正?。他想像??存于所有物?裡，?且通常?于平衡??，而摩擦?作?使得??一?物?流?至?一?物?。例如，他??累?的?是?存于 ??? 的?璃，用?巾摩擦?璃使得???巾流?至?璃。?流?形成了?流。他建??量低于平衡的物??有??量，?量高于平衡的物??有正?量。他任意地?定?璃??正?，具有多余的?；而琥珀????，缺乏足?的?。同?期，英國學者 威廉·沃森 也獨立?到同?的??。1747年，富?克林假定在一?孤立系??，??荷量恒定，??? ?荷守恒定律 。 ^{[7] :43-47 [10] :1112}

1785年，使用 ??斯·?? ? 約翰·米歇爾 分??立?明的 ?秤 （ 英? ： torsion balance ） ，????了 ?瑟夫·普利斯特里 的基本定律：帶有???荷的??物?彼此之?所感受的作用力?距?成平方反比。?奠定了??的基本 定律 。 ^{[7] :56}

??大? ?文迪???室 的 ?瑟夫·?姆? 於1897年???算出組成??射?的粒子的 電荷質量比 ${\displaystyle e/m}$。由於這數?與陰極物質、放電管內氣體無關，?姆?推斷，陰極射線的粒子源自於在陰極附近被?電場分解的氣體原子，這粒子?所有物質的組分。由於?姆?獲得的電荷質量比是電解實驗獲得的?離子電荷質量比的千分之一倍，?姆?錯誤推斷，這粒子的質量?小，電荷?大，稍後他又修正?，粒子的帶電量等於 電解 單位電荷，而質量則??原子的千分之一。?姆?稱這粒子?「微粒」（corpuscle），就是微小粒子的意思，但學術界後來採用術語「電子」來標記這粒子。 ^[11] 1899年，?姆?實驗團隊做光電效應實驗與熱離子發射實驗測得於先前陰極射線等同的電荷質量比，這意味著這些實驗所涉及的粒子都是電子。 ^{[12] :23} 。由於?姆?建議電子?組成物質的基礎粒子，?且做實驗確切證實他的論述，他被公認?電子的發現者。電子是人類發現的第一種 基礎粒子 。 ^{[13] :40-43}

1898年，?姆?做實驗發現，假設照射 X射線 於氣體，使用所?生的負離子來將過飽和水蒸氣凝結，則可以粗略測量帶電水滴的帶電量，其與電解實驗獲得的?離子帶電量大約相等。隔年，他利用 光電效應 來進行類似實驗，仍舊獲得同樣結果。但是這些實驗所獲得的數?是?多帶電水滴的統計平均?，?們?未能證實所有電子的帶電量相等。美國物理學家 羅伯特·密立根 在1909年起完成一系列實驗測量電子的帶電量。起初，他使用水滴?測量對象，後來，由於油滴的蒸發率較低，他改使用油滴， ^{[12] :23, 61} 在這些 油滴實驗 裏，他仔細地測量，帶電油滴在 重力 與電場的 庫倫力 的雙重影響下的懸浮運動。從獲得的數據，所有油滴的帶電量皆?同一數字的整倍數，因此認定此數??單一電子的電荷，? 基本電荷 ，?且斷定，電的基本結構是自然不可分的基本電荷，而不是多個不同數?的統計平均?。 ^{[14] :196-197} 俄國物理學者 亞伯蘭·約費 於1911年利用 光電效應 ，照射 紫外線 於 ?金屬 微粒子來製成帶電金屬微粒子，然後測量其帶電量，他也獨立獲得同樣結果。 ^[15]

?? [ ?? ]

假?在平衡??，某物?的??量不等于零，也就是?，?物??有正?荷或??荷，??此物??有 ?? 。?方面的???于 ??? ?域。琥珀在??用猫毛摩擦后，能?吸引?小物?，??象?? ???象 。?是??荷?猫毛?移到琥珀后，所呈?的 ? 性。????于 ?? 不相等的物?相互接?在一起，就??生?外一????象，?? ??放? ，使得一?物?的?荷流?至?一?物?，?而促成 ?? 相等。 雷? 是一?比??烈的??放??象。在大自然中，因?云?累?的正??荷?烈中和，??生雷?和其所伴?的 ?光 、雷?、 ?量 。

点?荷 [ ?? ]

??粒子?常被???荷，但?荷本身?非粒子，只是?了方便描述，可以??想像成粒子。??量多者??具有?多?荷。?于一外??的??粒子，其所感受到的外??的 ??力 相依于其??量。

点?荷 是??粒子的理想模型。?正的点?荷?不存在，只有???粒子之?的距?超大于粒子的尺寸，或是??粒子的形??大小?于彼此相互施加的作用力的影?能?被忽略?，可?此????「点?荷」。

一??????能否??点?荷，不?????本身有?，?取?于??的性?和精?度的要求。点?荷是建立基本?律?必要的抽象?念，也是分析?????不可少的分析手段。例如， ??定律 、 ???力定律 的建立，???所?生的 ?? 以及?????之?彼此相互作用的定量?究，???荷的引入等等，都?用了点?荷的?念。

??定律 [ ?? ]

?予???量分?? ${\displaystyle q}$、 ${\displaystyle q'}$，位置分?? ${\displaystyle \mathbf {r} }$、 ${\displaystyle \mathbf {r} '}$的点?荷。根据 ??定律 ，点?荷 ${\displaystyle q'}$作用于点?荷 ${\displaystyle q}$的力量 ${\displaystyle \mathbf {F} \ ,\!}$的大小?方向，以方程式表??

${\displaystyle \mathbf {F} ={\cfrac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\cfrac {qq'\ (\mathbf {r} -\mathbf {r} ')}{|\mathbf {r} -\mathbf {r} '|^{3}}}}$。

假若??点?荷同性（?荷的正??相同），?其?量的乘? ${\displaystyle qq'}$是正?，??点?荷互相排斥。反之，假若??点?荷?性（?荷的正??相反），?其?量的乘? ${\displaystyle qq'}$是??，??点?荷互相吸引。

束??荷?自由?荷 [ ?? ]

有?候，?然物?的??量等于零，?荷分布可能?不均?（例如，因?存在着外??）。?于???，?物??? ??化物? 。 束??荷 是由于??化而出?的?荷，束?于原子?部。?束??荷明?不同， 自由?荷 是?外部置入的?外的?荷，不被束?于原子?部。??粒子朝着某方向的??形成了 ?流 ，特?是在 金? ?部??的?子。

粒子的?荷 [ ?? ]

在 粒子物理? 中，?多粒子都?有?荷。?荷在 粒子物理? 中是一?相加性量子?， ?荷守恒定律 也适用于粒子，反?前粒子的?荷之和等于反?后粒子的?荷之和，??于 强相互作用 、 弱相互作用 、 ?磁相互作用 都是?格成立的。

反粒子?有的?荷???粒子?有的?荷，?量相同，?性相?。?克?有非整??荷，不是-e/3，就是2e/3；但是科?家?未?察到???克的存在（?事?可以用 ?近自由 （ Asymptotic freedom ）的理??解?）。

?荷宇????? [ ?? ]

?荷宇????? （ CPT-symmetry ）?于粒子和反粒子的相?特性?下了强烈的?束。因此，可以?格地???理?。例如， ?子 和 反?子 的?荷的?和必?正好等于零。?全等式的精?度已?作????至10 ⁸ 分之一。使用 潘?? （ Penning trap ）?囚禁反?子，?子和反?子的 ?荷?量比 相等性?的精?度也被??至6×10 ⁹ 分之一 ^[16] 。

?荷守恒 [ ?? ]

?荷守恒定律表明，在一? 孤立系? 裏，不??生什??化，??荷必定保持不?。所有物理程序都必?遵守?定律。在 量子力? 里，? 波函? 的 ?范不?性 可以推?出?定律。

流入某體積 ${\displaystyle \mathbb {V} }$的淨電流?

${\displaystyle I=-\oint _{\mathbb {S} }\mathbf {J} \cdot \mathrm {d} ^{2}\mathbf {r} }$；

其中， ${\displaystyle I}$是電流， ${\displaystyle \mathbf {J} }$是電流密度， ${\displaystyle \mathbb {S} }$是包圍體積 ${\displaystyle \mathbb {V} }$的閉曲面， ${\displaystyle \mathrm {d} ^{2}\mathbf {r} }$是微小面向量元素，垂直於 ${\displaystyle \mathbb {S} }$從體積內朝外指出。

應用 散度定理 ，將這方程式寫?

${\displaystyle I=-\int _{\mathbb {V} }\nabla \cdot \mathbf {J} \ \mathrm {d} ^{3}r}$。

總電荷量 ${\displaystyle Q}$與體積 ${\displaystyle \mathbb {V} }$內的電荷密度 ${\displaystyle \rho }$的關係?

${\displaystyle Q=\int _{\mathbb {V} }\rho \ \mathrm {d} ^{3}r}$。

電荷守?要求，流入體積 ${\displaystyle \mathbb {V} }$的淨電流，等於體積 ${\displaystyle \mathbb {V} }$內總電荷量 ${\displaystyle Q}$的變率：

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} t}}=I=\int _{\mathbb {V} }{\frac {\partial \rho }{\partial t}}\ \mathrm {d} ^{3}r}$。

所以，

${\displaystyle \int _{\mathbb {V} }{\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\mathbf {\nabla } \cdot \mathbf {J} \ \mathrm {d} ^{3}r=0}$。

對於任意體積 ${\displaystyle \mathbb {V} }$，上述方程式都成立。所以，可以將被積式提取出來： ^[17]

${\displaystyle {\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\nabla \cdot \mathbf {J} =0}$。

注? [ ?? ]

?考文? [ ?? ]

?? [ ?? ]

• ?像法
• ??放?
• 摩擦起?效?
• 電勢能

? ? ? ?磁? 靜電學 電 電荷 電場 摩擦起電效應 ??放? ?? ??放? 尖端放? ??感? ??吸附 ???蔽 ??定律 高斯定律 ?通量 ??能 ?偶?矩 電極化 電位移 靜磁學 磁 安培定律 磁場 磁感?强度 磁場?度 磁化?度 磁通量 ??-?伐?定律 磁矩 高斯磁定律 磁矢? 電學 ?路 ?流 電勢 電壓 ?阻 ?緣體 半?? 導體 超導體 ?姆定律 串聯電路 ?聯電路 直流電 交流電 ??流 電動勢 電容 ?感 阻抗 ?? 波? 憶阻器 基爾?夫電路定律 ??象 壓電效應 ?阻效? 熱電效應 光?效? 電致發光 中高?大?放? ??力? 洛??力 ?爾效應 電磁干擾 法拉第?磁感?定律 楞次定律 位移電流 馬克士威方程組 ?磁? ?磁波 馬克士威應力張量 坡印廷向量 黎納-維謝勢 傑斐緬柯方程式 渦電流 倫敦方程 推遲勢 自由空間 協變表述 電磁張量 四維電流密度 電磁應力-能量張量 四維勢 ?展史 ?荷守恒定律 ??定律 伏打?堆 伽伐尼?池 安培定律 ?姆定律 ?磁感? 馬克士威方程組 基爾?夫電路定律 戴?南定理 ?磁波 ?子 自旋

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