電荷
diànhè
[electric charge] 某些基本粒子(如電子和質(zhì)子)的屬性,它使基本粒子互相吸引或排斥
磨擦電荷
【1】
本為古代對電的一種稱呼。
古代人類很早就觀察到“摩擦起電”現(xiàn)象,并認(rèn)識到電有正負(fù)二種,同種相斥,異種相吸,但是,無論是正還是負(fù),都有著吸引輕小物體的能力。當(dāng)時因不明白電的本質(zhì),認(rèn)為電是附著在物體上的,因而稱其為“”,并把顯示出這種斥力或引力的物體稱帶電體。有時也稱帶電體為“”,如“自由”。
后來人類對電的認(rèn)識發(fā)展,但的名稱卻沿用下來。
是物質(zhì)、原子或電子等所帶的電的量。單位是庫侖(記號為C)簡稱庫。
我們常將“帶電粒子”稱為,但本身并非“粒子”,只是我們常將它想像成粒子以方便描述。因此帶電量多者我們稱之為具有較多,而電量的多寡決定了力場(庫侖力)的大小。此外,根據(jù)電場作用力的方向性,可分為正與負(fù),電子則帶有負(fù)電。
根據(jù)庫侖定律,帶有同種的物體之間會互相排斥,帶有異種的物體之間會互相吸引。排斥或吸引的力與的乘積成正比。
點
點是帶電粒子的理想模型。真正的點并不存在,只有當(dāng)帶電粒子之間的距離遠(yuǎn)大于粒子的尺寸,或是帶電粒子的形狀與大小對于相互作用力的影響足以忽略時,此帶電體就能稱為“點”。 物質(zhì)的一種固有屬性.有兩種:正和負(fù).物體由于摩擦、加熱、射線照射、化學(xué)變化等原因,失去部分電子時物體帶正電,獲得部分電子時物體帶負(fù)電.帶有多余正或負(fù)的物體叫做帶電體,習(xí)慣上有時把帶電體叫做.
間存在相互作用.靜止在周圍空間產(chǎn)生靜電場,運(yùn)動除產(chǎn)生電場外還產(chǎn)生磁場.因此靜止或運(yùn)動的都會受到電場力作用,只有運(yùn)動才能受磁場力作用.
一個實際帶電體能否看作點,不僅與帶電體本身有關(guān),還取決于問題的性質(zhì)和精度的要求。點是建立基本規(guī)律時必要的抽象概念,也是把分析復(fù)雜問題時不可少的分析手段。例如,庫侖定律、洛倫茲定律的建立,帶電體的電場以及帶電體之間相互作用的定量研究,試驗的引入等等,都應(yīng)用了點的觀念。
粒子的
在粒子物理學(xué)中,許多粒子都帶有。在粒子物理學(xué)中是一個相加性量子數(shù),守恒定律也適用于粒子,反應(yīng)前粒子的之和等于反應(yīng)后粒子的之和,這對于強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用都是嚴(yán)格成立的。
的特征
自然界中的只有兩種,即正和負(fù)。由絲綢摩擦的玻璃棒所帶的叫做正,由毛皮摩擦的橡膠棒所帶的叫負(fù)。 的zui基本的性質(zhì)是:同種相互排斥,異種相互吸引。物質(zhì)的固有屬性之一。琥珀經(jīng)摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象是物體帶電的zui早發(fā)現(xiàn)。繼而發(fā)現(xiàn)雷擊、感應(yīng)、加熱、照射等等都能使物體帶電。電分正、負(fù),同號排斥,異號吸引,正負(fù)結(jié)合,彼此中和,電可以轉(zhuǎn)移,此增彼減,而總量不變。
構(gòu)成物質(zhì)的基本單元是原子,原子由電子和原子核構(gòu)成,核又由質(zhì)子和中子構(gòu)成 ,電子帶負(fù)電 , 質(zhì)子帶正電,是正、負(fù)的基本單元,中子不帶電。所謂物體不帶電就是電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等,物體帶電則是這種平衡的破壞。在自然界中不存在脫離物質(zhì)而單獨存在的 。 在一個孤立系統(tǒng)中,不管發(fā)生了什么變化,電子、質(zhì)子的總數(shù)不變,只是組合方式或所在位置有所變化,因而必定守恒。
為了說明的特征,不妨與質(zhì)量作一些類比。有正、負(fù)之分,于是電力有排斥力和吸引力的區(qū)別,質(zhì)量只有一種,其間總是相互吸引,正是這種區(qū)別,使電力可以屏蔽,引力則無從屏蔽。A.愛因斯坦描述了質(zhì)量有隨運(yùn)動變化的相對論效應(yīng);而電子、質(zhì)子以及一切帶電體的電量都不因運(yùn)動變化,電量是相對論性的不變量。具有量子性,任何都是電子e的整數(shù)倍 ,e的值(1986年推薦值)為: e=1.60217733×10-19庫質(zhì)子與電子電量(值)之差小于 10-20e,通常認(rèn)為兩者的值*相等。電子十分穩(wěn)定 ,估計其壽命超過1010年,比迄今推測的宇宙年齡還要長得多。
所謂分?jǐn)?shù)[1]是指比電子電量小的,如果存在,將動搖電子、質(zhì)子作為基元的地位,具有重要的理論意義。1964年,M.蓋耳-曼提出強(qiáng)子由夸克組成的理論,預(yù)言夸克有多種,其有、種。但尚沒有關(guān)于分?jǐn)?shù)存在的該項目屬于粒子物理理論研究領(lǐng)域。共軛—宇稱(CP)對稱性涉及到空間和物質(zhì)的基本對稱性,一直是粒子物理研究的前沿領(lǐng)域。Cronin和Fitch因發(fā)現(xiàn)CP破壞而榮獲諾貝爾獎。但他們發(fā)現(xiàn)的只是間接CP破壞,既可由弱作用引起,也可由超弱作用來解釋。要區(qū)分它們,必須研究直接CP破壞。這不僅對探索自然界新的作用力和理論有著重要意義,而且對弄清CP破壞的起源起著關(guān)鍵性的作用。自1964年起物理學(xué)家一直致力于對直接CP破壞的研究。
探索了近四十年的直接CP破壞給出更和自洽的理論預(yù)言,得到歐洲核子中心NA48和美國費米實驗室KTeV兩個重要實驗的證實。由此實驗和理論確立了自然界中直接CP破壞的存在,成功地檢驗了標(biāo)準(zhǔn)模型的CP破壞機(jī)制,排除了超弱作用理論。該項目同時解釋了困擾粒子物理學(xué)界近五十年的所謂ΔI=1/2規(guī)則。被同行*為“北京組”工作,得到上實驗和理論主要專家的認(rèn)可和引用。該項目對CP對稱性自發(fā)破缺的雙黑格斯二重態(tài)模型(S2HDM)中一些重要的物理唯象進(jìn)行系統(tǒng)研究,指出S2HDM可以成為CP破壞起源的一種新物理模型。在-宇稱對稱性破壞和夸克-輕子味物理理論研究方面,吳岳良作為主要完成人在核心刊物上發(fā)表了幾十篇論文,總引用率達(dá)1000余次。發(fā)表在美國《物理評論快報》(PRL)上的論文單篇引用達(dá)90余次。
的實驗
高壓產(chǎn)生產(chǎn)的
兩種學(xué)生實驗:將學(xué)生分組。
實驗器材有:
?。?)、玻璃棒、橡膠棒各兩根;
?。?)、毛皮、綢子各兩塊;
(3)、支架;為了避免實驗中的流失,兩名同學(xué)同時進(jìn)行操作;
實驗過程:
?。?)、兩位同學(xué)同時都用綢子摩擦玻璃棒,使它帶電,將一根放在支座上,注意:要記住哪端帶電,不要用手摸帶電的一端,用另一根玻璃棒的帶電端靠近這根玻璃棒的帶電端,觀察發(fā)生的現(xiàn)象
?。?)、用毛皮摩擦橡膠棒,重做剛才的實驗;
?。?)、用綢子摩擦過的玻璃棒和用毛皮摩擦過的橡膠棒,做剛才的實驗。
實驗總結(jié);人們用各種各樣的材料做了大量的實驗,人們發(fā)現(xiàn)帶電物體凡是跟綢子摩擦過的玻璃棒互相吸引的,必定跟毛皮摩擦過的橡膠棒互相排斥;凡是跟毛皮摩擦過的橡膠棒互相吸引的,必定跟綢子摩擦過的玻璃棒互相排斥。就是說物體帶的要么跟綢子摩擦過的玻璃棒所帶相同,要么跟毛皮摩擦過的橡膠棒所帶相同,沒有第三種可能,自然界中只有這樣兩種,美國科學(xué)家富蘭克林對這兩種做出規(guī)定:綢子摩擦過的玻璃棒所帶叫做正,毛皮摩擦過的橡膠棒所帶叫做負(fù)。1、之間相互作用規(guī)律:同性相斥,異性相吸,大小用庫侖定律來計算。2、點作用力為一對相互作用力,遵循牛頓第三定律。3、庫侖定律的適用條件:真空中靜止點間的相互作用力(均勻帶電體間、均勻帶電球殼間也可)。
的歷史
瀝青
1785年,庫侖(C.A.Coulomb,1736-1806)以他的扭秤實驗得出靜電作用定律.人類從此對電磁現(xiàn)象 進(jìn)入了定量研究。
1820年,奧斯特(H.C.Oersted,1771-1851)發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)。
1820年,安培(A.M.Ampère,1775-1836)發(fā)現(xiàn)電流之間的互作用定律。
1831年,法拉第(M.Faraday,1791-1867)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律。
1864年,麥克斯韋(J.C.Maxwell,1831-1879)在總結(jié)前人實驗定律的基礎(chǔ)上提出電磁場方程組,并從他的方程組預(yù)言電磁波的存在,進(jìn)而指出光的電磁本質(zhì)。
1887年,赫茲(H.Hertz,1857-1894)以實驗證實了電磁波的存在,并對麥克斯韋方程組進(jìn)行了整理和簡化。
1895年,洛倫茲(H.A.Lorentz,1853-1928)發(fā)表“電子論”并給出在電磁場中受力的公式.至此,經(jīng)典電磁理論的基礎(chǔ)已經(jīng)確立。
1897年,湯姆遜(J.J.Thomson,1856-1940)在陰極射線管中發(fā)現(xiàn)了電子(e-),這是人類歷*發(fā)現(xiàn)的*個基本粒子。物理學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一大批帶電的或電中性的粒子,其中包括質(zhì)子(p)、正電子(e+)和中子(n)。
的發(fā)現(xiàn)
納米發(fā)出
1897 J.J.Thomson 在陰極射線實驗中發(fā)現(xiàn)了電子,這是人類發(fā)現(xiàn)的*個基本粒子,1905-1913年, R.A. Millikan 多次以“油滴”實驗測量了電子的質(zhì)量比。
1911 E.Rutherford 跟據(jù) a 粒子碰撞金屬箔的散射實驗,提出原子的有核模型;1920年,又猜測原子核內(nèi)除存在帶正電的“質(zhì)子”外,還應(yīng)當(dāng)含有一種中性粒子。
1930 A.M.Dirac 將相對論引進(jìn)量子力學(xué),提出相對論電子理論,預(yù)言存在電子的反粒子——正電子(同時預(yù)言存在磁單極) 。
1932 C.D.Anderson 在宇宙線中發(fā)現(xiàn)正電子,證實了Dirac 的預(yù)言J.Chadwick 發(fā)現(xiàn)中子,證實了Rutherford 的猜測W.K.Heisenborg 和伊萬年科各自建立原子核由質(zhì)子和中子組成的假說 。
1935 湯川秀樹(H.Yukawa)提出強(qiáng)作用的介子理論;1950年C.F.Powell 在宇宙線中發(fā)現(xiàn) p介子 。
1937 C.D.Anderson 在宇宙線中發(fā)現(xiàn) m子 。
1947-- 陸續(xù)在宇宙線和加速器中先后發(fā)現(xiàn)了一批奇異粒子:L超子、K介子、X超子、W- 超子 1955 O.Chamberlain和 E. G. Segre在加速器中發(fā)現(xiàn)反質(zhì)子 。
1964 M.Gell-Mann和 G.Zweig 提出強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型自1980年代起在加速器的電子—質(zhì)子碰撞實驗中,先后發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的3色 6味、以束縛態(tài)存在的夸克和反夸克(zui重的t夸克直到 1995年才被發(fā)現(xiàn))。
1964 一組科學(xué)家在歐洲核子中心(CERN)的加速器中發(fā)現(xiàn)反質(zhì)子和反 中子組成的反氘核 。
1983 C.Rubbia等在歐洲核子中心發(fā)現(xiàn)電弱統(tǒng)一理論預(yù)言的 W±和 Z0 粒子 。