粒子、电学、导体

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粒子

原子

原子是在'化学反应'中,是不可分的最小单位,但在物理状态下,还可以继续分割
原子是组成'元素'的最小单位, 元素现在有118种
原子由: 原子核(质子 + 中子)  和  围绕核运动的电子 组成
 原子核中的质子带正电,导致该原子核带正电
  ' 当质子数 = 电子数, 该原子呈 电中性 '

' 任何物体都是由原子构成的,而原子由带正电的原子核和带负电的电子所组成,电子绕着原子核运动。'
' 在通常情况下,原子核带的正电荷数跟核外电子带的负电荷数相等,原子不显电性,所以整个物体是中性的。'

质子数量:  决定该原子属于哪种'元素'
中子数量:  决定该原子是该元素的哪一个同位素
			(即同位素: 质子数相同{同种元素},中子数不同}
原子核外部分布着电子:  电子跃迁产生光谱
  电子确定元素的化学性质,对原子的磁性有很大影响

金属原子

金属原子 与 非金属原子 一样,都是由: 正质子 和 负电子组成
   '整体呈 电中性,即不带电 '
   那,为什么说:  金属会导电呢?? 
   因为,金属原子有个性质: 
   	金属原子的 原子核 对其最外层电子的 吸引力弱
   	这些电子,在脱离了原子核的吸引后,就形成了 “自由电子”
   	所以,金属中 有大量的 自由电子(负电子) '自由电子的多少,就决定其 导电性 '
   	在电压的作用下, 自由电子做'定向运动',形成电流

亚原子

比原子还要小的粒子: 电子、中子、质子、光子、、

离子

离子:  原子 失去、得到  >=1个电子,而形成了带电荷的 离子
	' 这一过程称为:电离。 电离过程所需、产生的能量: 电离能 '
	比如,氯化钠就是由: 氯离子 和 钠离子 组成
	
当原子得到 >=1个电子,且核外电子数 > 质子数
	称为:  阴离子(负电)  电荷数 = 核外电子数 - 质子数

电荷

电荷:  具有正电、负电的粒子(即'带电的粒子')
  正电荷:  比如质子;    负电荷:  比如电子

一个物体的带电量,就是指的:  电荷的多少

1' 电荷守恒原理 '
	电荷不能创造、也不能消失!!!  他只能转移,而且转移的过程 电荷量不变

2, 电荷 具有 量子性
	'所有带电体的电荷量,都是e的整数倍!! '
	'所以,电荷量 不能连续变化'
	
3, 比荷
	带电体的电荷量 与 质量 的比值
	
4, 电荷具有'实物'的性质,他不能离开电子和质子而存在
	物体 与 电 的本质是:  得到、失去 电子 的过程
  起电的本质: 将正、负电荷分开,使电荷发生转移
  		本质是 电子的转移,而不是创造电荷
  		
5, 自然界不存在 脱离物质而单独存在的 电荷!!
	在一个系统里,不管发生什么: 电子数不变,质子数不变!!
	所谓的: 物体带电 和 不带电 之间的转换
	只是,组合方式、所在位置的改变, 电荷是守恒的!!

起电方式

起电有3种方式:
1,摩擦起电:   本质是电子的转移
	比如,用丝绸摩擦玻璃棒后,玻璃棒带+电
	当丝绸摩擦时,会把玻璃棒上的核外电子给夺走
	  因此,玻璃棒就表现出正电, 丝绸为负电。
	  
2,接触起电:   本质也是电子的转移
	比如,一个+电的金属小球 '接触' 不带电的金属小球
	那么,不带电的小球 的电子,会被吸引出去。
	导致,原本不带电  现在带正电
	' 注意,上面是摩擦, 这里不用摩擦 接触一下即可 '
	
3,感应起电:   本质的电子的排布(注意,没有转移)
	[1,  A物体不带电,  2]    (B物体, +)
    当B'靠近'A时(注意,不是接触) 
    A的2端,会充满-电, 1端会充满+

电荷量、库仑、元电荷

 电荷量,即电荷的多少   
 用q来表示,单位是C(库仑)
 ' 比如:  xx物体的电荷量q = 32C '
 · 注意,库仑不是基本单位 而是'导出单位'(即是通过7个基本公式,转换来的)
 ·	我们知道,质量是可以无限分割下去的 1e-10kg,但电荷量不可以
	电荷量最小是:元电荷(注意,元电荷他不是个物体,而是个 量!!)
	最小的'电荷量'(元电荷)e = 1个电子/质子所携带的电荷量
	1个电子 = -e,   一个质子 = e
	你不能说,某个物体带有0.5个e的电荷
	所有物体的电荷量 = k * e  (k可正负)
	e = 1.6 * 1e-19 C库仑

电场

我们回想 库仑力:
 (+A)  (+B)    ' A电荷 的库仑力,会直接作用在 B电荷上 '
 这个“直接”,就很玄学。。。 类似 超距作用 的感觉,就非常的 抽象...
 所以, 科学家就引入了“电场”这一概念, 电场是 物质的存在形式
     ' 电场 虽然看不到 摸不到, 但属于是物质, 只要他携带能量 '
 即此时:  A电荷 的库仑力, “通过 电场”  作用到 B电荷上
 电场,充当了 媒介的作用  

电场强度

 (A: 场源电荷,他会产生一个电场)
  电场强度E,是指 A所产生的这个电场 的强度 (即,只与A有关)
 当放入一个B试探电荷时, A会通过电场作用到B上,B会受到一个库仑力F
  而这个F,是与B有关的  (我们的电场强度,应该只与A有关)
  所以, 我们需要 脱离与B的关系
  A的电场强度E = F / qB   (即B受到的库仑力 / B的电荷) 
  			 = k * qA / r^2   (离的越近,E最大)
  单位是: N/C   (N是牛 即力的单位, C是库仑 表示电荷的多少)
    F力是矢量,q电荷是标量  ->   电场强度E是矢量(符合,平行四边形的运算法则)
  E的方向,与(正电的试探电荷)的受力方向 相同
  电场强度,反映了:   电场 对 电荷,有“力“的作用
 ' 由于,库仑力 是一个类似(超距)的作用, 非常的抽象 '
 即, 把库仑力  ->推广为->  电场力
 即A对B: 不再是 直接的 库仑力, 而是 A对B的 电场力!!
    所以, 以后就不要用 库仑力了,而要用 电场力!! 
    ' 库仑力, 其实他就是 电场力。  只是电场力,更规范~ '
 
 比如,一个电荷 处在电场强度为E的电场中
      那么,他所受电场力F = q * E     (q为其本身的电荷量)

电场线

人为设计, 开始于+电荷 终止于-电荷

电势、电势能

1, 静电场
匀强电场	->					[B]
		-> [D]
		->
		->  	[A]			[C]
	一个电荷,从A 移动到 B, 电场力做功是:
	  (做功W = F * x)
	  F电场力 = q * E,  W = q * E * [AB * cos] = q * E * [AC]
	  ' 即,从A到B的路径:  A直线到B,   A->C->B,  A->D->B,  A->D->C->B '
	  不管路径是什么 指向还是曲线,  从A到B的 电场力F的做功, 都是相同的!!! 
	    ' 即便是,A->D->B的情况, W = (Wac) + w - w = Wac (加减,抵消了!!) '
	  即,做功与路径无关!! 只与初始位置有关
	  对于这种力, 我们统称为: 保守力  (电场力,重力 都是 保守力)
	     对于这种情况,我们就可以定义“势能”

 ' 机械能:  动能 + 势能。   机械能 是永远保持不变的!! '
 ' 注意,不是说机械能=0, 而是 他是不变的!! '
 '  比如,某次转移中:动能做功W, 则势能一定做功是 -1 * W '
 	我们同样可以 类比的 对应到 (电场力做功  和  电势能 的关系)
 
 电势能Ep:  电荷在 电场中 具有的 '能量'
 	' 所有的势能: 都是指,在一个系统中 所存储的能量 '
 势能的定义是一个Δ,变化量。 
 但对于某一位置,他的势能 到底有多少? 这要取决于他相对于”零势能点“的比较
 所以, 势能 都需要去 定义一个“零势能点”  
 (电势能: 默认无穷远处 是0势能点 {这是相对 点电荷场} )
 	(因为,匀强电场的话  所有位置 即使无穷远, 他的E都是相同的)
 电荷在某一位置的电势能 = 将 该电荷 移动到 0势能点处,电场力F 的做功
 势能都是用 Ep来表示  (Energy  potential  潜在能量)
电场	-> 
		->	 [A]	[B]	   [C]
 1, 正电荷 从A->B->C
 	电场力做正功,电势能减少:  Ep_A > Ep_B > Ep_C   (Ep是电势能)
 2, 负电荷 从A->B->C
 	电场力做负功,电势能增加:  Ep_A < Ep_B < Ep_C   (Ep是电势能) 	 
 

 对于“场”的概念(电场,重力场...)
   你可以从2个方面,去分析他:
     1, 从力(电场力F)的角度,  得到了 场强E
     		E = F / q		{ F = k*q1*q2 / r2 }
     2, 从能量(电势能Ep)的角度, 得到了 电势φ
     		φ = Ep / qz
     		(φ的单位是: V伏特 = J/C     Ep是一种能量,单位J焦耳)
电场   ->	
	  ->	[A]     [B]
	正电荷从A->B:
		电场力正功, 电势能减少[Ep_A > Ep_B]
		φ_A = Ep_A / 正数   >   φ_B = Ep_B / 正数
	负电荷从A->B:
		电场力负功, 电势能增加[Ep_A < Ep_B]
		φ_A = Ep_A / 负数   >   φ_B = Ep_B / 负数
	' 即,无论正负电荷,  沿电场力方向  电势减少!!  (与0势能点选取无关) '
	· 电场同一位置,虽然正/负电荷 的电势能不同, 但电势相同!!  
		φ = E / q = (-E) / (-q)

电势差(电压)

[A]   ->    [B]
电势能:  Ea - Eb = Wab {电场力正功,电势能减少}
		 Wab  =  q*φa  -  q*φb
		 	  =  q* (φa - φb)
		 	  =  q * Uab
Uab = φa - φb   (φ是电势)   (Uab这个变化量,他不依赖于0势能点,因为他是个Δ)
' 即, 根据Uab电势差  你可以得到Wab做功  进一步得到Ek动能变化 ' 
 
电势差U  与  场强E:
Wab = q * Uab
	= q * E * dist
∴ U = E * dist,     E = U / dist  {E的单位: N/C 或  V/m}

导体

导体:  电阻率很小,易于传导电流的物质
 导体中存在大量 “自由电子”,在外电场(电压)作用下 做定向运动 形成电流
 
比如拿金属这个导体:
  金属的最外层电子 非常容易脱离 原子核的束缚,从而形成“自由电子”
  失去了电子后,便成为:正电金属离子。
  这些正电离子排列起来(不移动), 形成了规则的点阵
  只有自由离子在移动!!  ' 这就是金属导电的原因 '
  
导电性: 
 绝缘体 < 半导体 < 导体 < 超导体

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