原子帶有兩種等量異號電荷的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)支持

1、原子帶有兩種等量異號電荷的理論根據(jù)和實(shí)驗(yàn)支持摘要：原子是構(gòu)成物質(zhì)的根本單位，在科學(xué)的不斷開展過程中，人們對原子有著越來越深化的理解和認(rèn)識。原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，兩者到達(dá)能量平衡是學(xué)界的一個(gè)根本常識，然而原子是否帶有兩種等量異號電荷呢？本文就此論點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)中如何可以證明及其理論意義做出討論和研究。關(guān)鍵詞：原子等量異號電荷靜電場眾所周知，原子是化學(xué)變化中的最小微粒，并且在化學(xué)反響中不可分割。原子由質(zhì)子、電子、中子組成。原子的質(zhì)量非常小，并且其質(zhì)量幾乎全部集中在原子核部分。原子核外是電子，電子分布于穩(wěn)定的軌道之中。原子在古希臘時(shí)期被用于哲學(xué)本體意義上的抽象概念，在后來人們認(rèn)識的不

2、斷開展過程中，逐步演變成為科學(xué)的理論。然而，原子是否帶有兩種等量異號電荷，這個(gè)問題需要我們加以研究和討論。一、原子帶有兩種等量異號電荷理論的歷史衍變?nèi)祟惒⒉皇巧鷣肀憷斫馕镔|(zhì)是由分子和原子構(gòu)成的，他們對原子和電子的認(rèn)識是一個(gè)漸進(jìn)的過程，而認(rèn)識到原子帶有兩種等量異號電荷的理論也是由無數(shù)科學(xué)家經(jīng)過長期、艱辛的實(shí)驗(yàn)才得出結(jié)論。早在公元前400年，古希臘的德謨克利特就提出了原子這一概念。隨著時(shí)間的不斷推移，科學(xué)家對原子的理解有了更深層次的開展。1803年，英國自然學(xué)家道爾頓首次提出了原子說，他用原子的概念解釋了為什么不同元素總是呈現(xiàn)出整數(shù)倍的反響，同時(shí)也解釋了不同氣體在水中不同溶解度的原因，從而指出每一

3、種元素只包含唯一一種原子，而化合物正是由原子組成。從而揭開了正是研究原子的序幕。之后很長一段時(shí)間人們都認(rèn)為原子便是物質(zhì)的唯一構(gòu)成單位，而原子也是一種非常微小的實(shí)心玻璃球體，此外再無他物。1827年，英國植物學(xué)家布朗在觀察水面上的灰塵時(shí)，發(fā)現(xiàn)了灰塵在進(jìn)展著不規(guī)那么的運(yùn)動，這就證明了微粒學(xué)說，這種現(xiàn)象被稱為布朗運(yùn)動。布朗運(yùn)動的發(fā)現(xiàn)，為進(jìn)一步證實(shí)原子可以再分奠定了基矗1897年湯姆生在研究陰極射線的工作中，發(fā)現(xiàn)了電子，并且并測量出電子的荷質(zhì)比。e/=1.7588108庫侖/克。從而粉碎了原子不可再分的說法。湯姆生認(rèn)為電子是平均地，有序地分布在原子上，而原子帶的正電荷與電子帶的負(fù)電荷互相抵消，這湯姆生

4、的設(shè)想模型被我們稱之為葡萄干布丁模型，也可以稱之為棗糕式原子模型。葡萄干模型的提出、電子的發(fā)現(xiàn)，從根本意義上糾正了原子不可再分的實(shí)心球模型，創(chuàng)始了原子研究的新篇章。在湯姆生之后，關(guān)于原子的研究不斷獲得開展。英國物理學(xué)家盧瑟福指出原子有核，且大部分原子質(zhì)量和正電荷都存在于原子核中，電子是圍繞原子核運(yùn)動的；英國物理學(xué)家莫塞來建立了原子序數(shù)的概念；湯姆生發(fā)現(xiàn)了同位素；拉塞福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，進(jìn)一步證明原子核可分；不久英國物理學(xué)家扎的維克發(fā)現(xiàn)了中子；波爾在盧瑟福模型的根底上和普朗克及愛因斯坦的量子理論聯(lián)絡(luò)起來，構(gòu)建了電子分布的波爾模型。科學(xué)家們通過不斷的實(shí)驗(yàn)研究，一步步證明了原子可分，原子由質(zhì)子、中子、電子組

5、成，原子核帶有正電，核外電子帶負(fù)電，整個(gè)院子被認(rèn)為是一個(gè)不帶有電荷的粒子等理論。此外在之后的研究中還發(fā)現(xiàn)了原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)決定元素的種類，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定元素的原子量，最外層電子數(shù)目決定元素的化學(xué)性質(zhì)，核外電子層排布規(guī)律等特點(diǎn)。但是總的來說，科學(xué)家在研究原子的過程中，最顯著的成就就是證明了原子是一個(gè)帶有兩種等量異號電荷的粒子。二、原子帶有兩種等量異號電荷的實(shí)驗(yàn)支持我們知道，原子主要是由位于原子中心的原子核和核外的電子構(gòu)成，原子核帶有正電荷，核外電子帶有負(fù)電荷，原子核所帶的正電荷數(shù)量與核外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)量相等，整個(gè)原子對外呈現(xiàn)電中性，由此，原子被認(rèn)為是一個(gè)不帶有電荷的粒子。根據(jù)以上理論，可以

6、理解其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：原子核所帶的x個(gè)正電荷核外電子所帶的x個(gè)負(fù)電荷原子帶有個(gè)電荷。針對上面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，可能有人會問，既然原子既有帶正電的原子核，又有帶負(fù)電的核外電子，且兩者并存，那原子的表達(dá)式是否應(yīng)該是：原子核所帶的x個(gè)正電荷核外電子所帶的x個(gè)負(fù)電荷原子帶有x個(gè)電荷。比照上述兩種表達(dá)式，請問讀者覺得哪一種更符合邏輯呢？在電磁世界里，有許多種現(xiàn)象反映出：原子雖然對外呈現(xiàn)電中性，但它是帶有兩種等量異號電荷的，且原子的周圍空間里存在著由原子內(nèi)的正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電常以以下舉幾個(gè)實(shí)例來說明：實(shí)驗(yàn)1.真空二極管通電試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程：一塊真空二極管，正極與負(fù)極相隔一定間隔 ，其間并不存在由正極

7、、負(fù)極產(chǎn)生的靜電嘗電場力。當(dāng)對二極管進(jìn)展通電時(shí)，正極與負(fù)極之間不會因?yàn)榇嬖陂g隔 、沒有靜電場而使與它相連的電路成為斷路，相反隨著通電的瞬間，正極與負(fù)極之間頓然建立了電場，使與其相連的電路成了通路。實(shí)驗(yàn)考慮：我們該怎樣理解這個(gè)物理過程呢？通過實(shí)驗(yàn)可以注意到：真空二極管在接上電路之前，正極與負(fù)極是存在間隔 的，且在通電之前，彼此間沒有靜電場，當(dāng)真空二極管接上電路的剎那間，整個(gè)電路顯示出通路，那么問題就產(chǎn)生了：正極與負(fù)極之間的空間是怎樣實(shí)現(xiàn)電路聯(lián)通的呢？設(shè)想：在真空二極管接入電路之前，正極與負(fù)極之間的空間存在某種“靜電潮，而這“靜電潮那么是由正極、負(fù)極材料里原子中的正電荷和負(fù)電荷各自產(chǎn)生的疊加靜電常

8、那么當(dāng)真空二極管接入電路之后，由于正極與負(fù)極之間的空間存在著不顯靜電性質(zhì)的疊加靜電場，這就使得這種“疊加靜電潮構(gòu)起了連接正極與負(fù)極之間的一座橋梁。由此可知，即使正極與負(fù)極相隔一定間隔 ，但也無礙電路的聯(lián)通。實(shí)驗(yàn)2.真空平行板電容器通電試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程：一塊真空平行板電容器，正極板與負(fù)極板相隔一定間隔 ，在接入電路的一瞬間，正極板與負(fù)極板之間建立了電常實(shí)現(xiàn)了電路的聯(lián)通。實(shí)驗(yàn)考慮：在真空平行板電容器的通電試驗(yàn)其原理和真空二極管是一樣的，都是在并無聯(lián)通設(shè)備且處于真空的情況下，僅僅依靠原子疊加靜電場而使電路聯(lián)通。通過真空平行板電容器和真空二極管的通電試驗(yàn)，都讓我們不禁深思，是否在原子的正極、負(fù)極之間存在

9、著由正電荷、負(fù)電荷產(chǎn)生的疊加靜電場，正是這種靜電場的存在使得正極負(fù)極相連接，才有了電路的聯(lián)通。這種現(xiàn)象和考慮值得我們深化研究。實(shí)驗(yàn)3.電磁場產(chǎn)生的原因比照分析。實(shí)驗(yàn)過程：對由放電產(chǎn)生磁場產(chǎn)生的幾種形式實(shí)驗(yàn)。形式1平行板電容器充電、放電時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)，在由兩極板上的正電荷、負(fù)電荷激發(fā)的靜電場存在的空間里，產(chǎn)生了磁場，簡言之，充電、放電的平行板電容器內(nèi)產(chǎn)生磁常形式2羅蘭實(shí)驗(yàn)。羅蘭把大量的電荷加在橡膠盤上，然后使盤繞軸高速轉(zhuǎn)動，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在通過橡膠盤上的電荷激發(fā)的靜電場存在的空間里，產(chǎn)生了磁常形式3羅蘭實(shí)驗(yàn)的翻版。假設(shè)把大量的電荷加在一整條較長的閉合銅線上，然后迫使帶電銅線在兩個(gè)由絕緣體構(gòu)成的定滑

10、輪的牽引下作高速的挪動。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在由銅線上的電荷激發(fā)的靜電場存在的空間里，產(chǎn)生了磁常形式4當(dāng)一根閉合銅線里有電流通過時(shí)，在銅線的周圍空間里產(chǎn)生了磁常比照一下形式3與形式4里的兩根銅線，我們會發(fā)現(xiàn)，它們是有共同點(diǎn)的：同樣是一根載流銅線前者載流借助機(jī)械力，后者載流借助電場力，同樣會在銅線的周圍空間里產(chǎn)生磁常唯一的不同點(diǎn)在于：對于帶有電荷的銅線而言，磁場產(chǎn)生于由銅線上的電荷激發(fā)的靜電場存在的空間里，對于不帶有電荷的銅線，磁場那么產(chǎn)生于銅線沒有靜電場存在的周圍空間里。在形式4里，假設(shè)設(shè)想在這根內(nèi)部通有電流的銅線的周圍空間里，存在著由銅線里原子中的正電荷與負(fù)電荷各自產(chǎn)生的疊加靜電場，那么在形式3與形式

11、4中所產(chǎn)生的兩種磁場的形式也就得到了統(tǒng)一。實(shí)驗(yàn)考慮：對于實(shí)驗(yàn)3的比照考慮，我們可以做如下概述：先有電荷或帶電體的存在，然后才有靜電場的存在；先有靜電場的存在，然后才有磁場的存在。也就是說在電荷或者帶電體存在的前提下，才會激發(fā)靜電場的存在，繼而激發(fā)磁場的存在。假設(shè)沒有電荷或者帶電體的存在，那么靜電場和磁場是無論如何也不能出現(xiàn)的?？梢钥闯觯姾苫驇щ婓w的存在時(shí)激發(fā)磁場存在的必要條件。實(shí)驗(yàn)4：金剛石的單質(zhì)絕緣體的電極化。實(shí)驗(yàn)過程：把一塊由大量的碳原子構(gòu)成金剛石放入較強(qiáng)的電場中，金剛石內(nèi)部的每個(gè)碳原子那么會形成一個(gè)個(gè)電偶極子，最簡單的一個(gè)電偶極子為由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子所構(gòu)成的原子系統(tǒng)，也就是氫原子。這

12、時(shí)，由大量整齊排列的電偶極子碳原子所構(gòu)成的金剛石在其兩外表將分別產(chǎn)生等量的正負(fù)電荷。整個(gè)金剛石也呈現(xiàn)出中性的不帶電屬性。可知金剛石帶電，需要借助外應(yīng)力電場力來維持；而鐵礦石、磁石帶磁，那么可以借助內(nèi)應(yīng)力分子間作用力來維持！以上的四個(gè)實(shí)驗(yàn)，從客觀上折射出這樣一些信息：在真空條件下，二極管和平行管電容器都可以在正負(fù)極之間存在間隔 的情況下聯(lián)通電路，原子帶有兩種等量異號電荷；原子的周圍空間里存在著由原子內(nèi)的正電荷與負(fù)電荷通電后各自激發(fā)的疊加靜電常另外，從實(shí)驗(yàn)里還發(fā)現(xiàn)：原子在電嘗磁場中會受到電場力、磁場力的作用。以氫原子為例，原子在電場中的受力情況如下：把一個(gè)氫原子沿著垂直于電場線方向射入勻強(qiáng)電場中，

13、氫原子在此電場中只受到電場力的作用，此時(shí)帶正電荷的質(zhì)子受到與電場線方向一樣的力，帶負(fù)電荷的電子受到與方向相反的力，受力分別為f+、f-，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上，這時(shí)氫原子處于二力平衡的狀態(tài)，在電場力的作用下，氫原子按照射入電場的速度做勻速直線運(yùn)動。原子在磁場中受力情況如下：當(dāng)把一個(gè)氫原子沿著垂直于磁場的方向上射入場強(qiáng)較小的磁場時(shí)，氫原子里的質(zhì)子、電子將受到磁場力的作用，受力分別為f+、f-，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。此時(shí)，這兩個(gè)力作用在氫原子上，處于二力平衡狀態(tài)，氫原子在磁場力的作用下，將不會產(chǎn)生運(yùn)動。三、原子帶有兩種等量異號電荷的總結(jié)考慮當(dāng)

14、原子帶有兩種等量異號電荷這個(gè)觀點(diǎn)被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，這將會對現(xiàn)有的電磁學(xué)體系產(chǎn)生重大的促進(jìn)作用，也會對物理學(xué)的開展產(chǎn)生重要的意義。1.因原子帶有兩種等量異號電荷，那么由大量原子間接構(gòu)成的宏觀物體相應(yīng)地帶有兩種等量異號電荷；原子的周圍空間存在著由原子里的正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電場，那么宏觀物體的周圍空間存在著由物體里原子內(nèi)的正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電常我們知道，靜電場是有源電場，高斯定理告訴我們，在一個(gè)封閉的曲面，靜電場在電場線穿出曲面的條數(shù)與穿進(jìn)曲面的條數(shù)之差正比于該區(qū)面內(nèi)所包含電荷電量的代數(shù)和。同時(shí)靜電場也是保守立場，有點(diǎn)類似于我們非常熟悉的生活中的重力場，故在靜電場中引入電勢差來描

15、繪將單位正電荷從一點(diǎn)挪動到其他點(diǎn)的過程中電場力對其做功的值。在上述試驗(yàn)中可以推斷出原子的周圍空間存在著由原子里的正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電場的結(jié)論，因此推及宏觀物體的周圍空間存在著由物體里原子內(nèi)的正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電場，可以說靜電場的存在對于實(shí)驗(yàn)過程和生活實(shí)際應(yīng)用來說具有極其重要的作用和意義。2.原子帶有兩種等量異號電荷，原子在電嘗磁場中受到電場力，磁場力的作用而不產(chǎn)生運(yùn)動。這說明，判斷一個(gè)粒子是否帶有電荷，不能以“這個(gè)粒子能否在電嘗磁場中產(chǎn)生運(yùn)動為唯一標(biāo)準(zhǔn)。以往的經(jīng)典理論將某一粒子能在電嘗磁場中運(yùn)動作為判斷粒子是否帶有電荷的唯一標(biāo)準(zhǔn)，從上述試驗(yàn)中可以得出，原子在電嘗磁場中受

16、到電場力、磁場力的作用而不產(chǎn)生運(yùn)動，從這一結(jié)果就可以證明，經(jīng)典理論中的標(biāo)準(zhǔn)并不是唯一的，這種情況值得我們更加深化的討論和研究，進(jìn)一步加以實(shí)驗(yàn)證明。3.宏觀物體的周圍空間存在著由物體里原子中的正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電場，電磁波在這種媒介“疊加靜電潮中傳播。電磁波可以在高中介質(zhì)中傳播，其傳播速度也不盡一樣。在上述試驗(yàn)中我們得出，原子帶有兩種等量異號電荷，同時(shí)也推斷出宏觀物體的周圍空間確實(shí)存在著正電荷與負(fù)電荷各自激發(fā)的疊加靜電場，所以我們可以說，電磁波是在這種疊加靜電場的媒介中傳播的。4.宏觀物體的周圍空間存在著靜電性質(zhì)不明顯的疊加靜電場，使得電磁力與萬有引力之間具備統(tǒng)一的可能性。宏觀物體的周圍存在著由正負(fù)電荷激發(fā)的疊加靜電場，這種靜電場的性質(zhì)卻并不是非常明顯。萬有引力是任何有質(zhì)量的物體之間的互相吸引力，對于質(zhì)量和體積較小的微粒來說，萬有引力并不明顯，但對于較大的物體來說，其作用是相當(dāng)明顯。電磁力是帶電粒子通過電磁場傳遞的互相作用，帶電體各個(gè)方位在空