“电”是什么？

一路上

生活中电无处不在，手机、计算机、灯、冰箱、空调等等都需要电力来驱动，甚至雷雨天在天上也能看到闪电。

电是一种能量，电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性；它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种：我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸，其吸引力或排斥力遵从库仑定律。电是个一般术语，包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象，像闪电、静电等等，还有一些比较生疏的概念，像电磁场、电磁感应等等。

“电”到底是什么要从原子说起。原子由内层的原子核以及外层的电子组成，原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，电子带负电。一个原子里质子和电子带的电荷相等、电性相反，所以原子对外不显电性，其净电荷为零。

如果电子离开了本来的原子，就会成为自由电子；但是必须往原子中加入足够强的能量，才会迫使电子离开原来的轨道成为自由电子，这个能量的大小就取决于原子的类型。例如橡胶原子（良好的绝缘体），电子就是紧紧地黏在原子里，需要很大的能量才能让它动起来（高压击穿）。但是对于铝、铁、铜、银这样的金属导体，原子外层的电子可以很容易地离开原来的原子，在相邻的原子之间弹来弹去。

划重点！无论是哪种材料，其对外的净电荷都为零（正电荷数量等于负电荷数量）。区别只在于其中的电子是否可以轻松移动，而移动的电子（电荷）就产生了“电流”。

说到电荷，我们会想到电荷的一个重要特性：同种电荷相斥，异种电荷相吸。摩擦起电这个游戏就是利用电荷的这个特性，筷子摩擦头发会使头发上的电子移动到筷子上，结果就是筷子带上了负电荷，对纸屑等轻小物体产生了一种吸引力，这本质上是电荷的转移。

在电荷的周围，存在着一种看不见的、神秘的场，我们称之为静电场。静电场会在带电荷的其他东西上作用一个力。上面的静电吸附小实验就是这个场的功劳。现在我们看到了电的世界里第一个重量级的主角——电场，而与他相爱相杀的就是另外一个主角——电压。电荷的周围存在着电场，而电荷的累积就是我们所说的电压，电压描述的是电荷的位置属性，而不是运动属性；电荷的运动被称作“电流”，而电流，则会产生我们的最后一个主角——磁场。

总结起来就是：电荷的周围存在着电场，而电荷的累积得到了电压；电压能让闭合回路里的电荷流动起来形成电流，电流会使导线周围产生磁场。然后我们发现反过来说好像也能说得通，变化的磁场会在其周围空间产生涡旋电场，这种电场能迫使导体内的自由电子做定向运动，也就是感应电动势（电压），这个感应电动势会在闭合的回路里产生感应电流。这么看来我们是不是又绕了一圈了。对！就是这一圈让人类进入了一个崭新的纪元！我们要感谢一个叫迈克尔·法拉第的英国人，是他定性了这个电磁感应的现象，所以电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律。今天全世界用的发电机、感应马达、变压器和大部分其它电力设备都基于此定律发展而来。

“电”其实没有那么神奇，只是需要你有些想象力，虽然你看不到它，但你要理解它作用的基本原理，然后我们才能在“电”这条路上越走越扎实，越走越远。