电子是带负电的，而电荷却有正有负，电荷是另一种粒子么？它有质量和体积么？

电流是指正电荷在导体中定向移动，我们老师说其本质是电子在移动。人们规定正电荷移动的方向是电流方向，那电子是带负电，方向矛盾啊？

PS：知识水平有限，大神轻喷。

有个问题我们要明白：我们学电子已经很久很久了，我们似乎忘记了我们为什么而出发。忘记了电子的本身，忘记了电子的基本运动，我们都向往编程、人工智能、雷达、大数据和5G、6G等等，却早已忘记了最基本的电子是什么运动状态？

但是请别忘了，这一切都是建立在电子运动的基础之上的。

上小学的时候，我们就知道了静电、正电和负电等名词；初中的时候我们学习到了基本的电路元件与电路图（电气图），以及欧姆定律等等；高中的时候我们学习了法拉第电磁感应定律、楞次定律以及安培定则；到了大学，我们学习了麦克斯韦方程组、基尔霍夫定律等基本理论。

这一路走来，我们到底在学什么，到底是对谁，要认识谁，要理解谁？并将谁用于服务世界。我们忘记了，我们的老师没有说过，或许老师说过，但是并没有很深刻地认识什么是电子。我们一路走来的人或者是正在前进中的人，请不要忘记，你所研究的对象是什么？你要做的事情是什么？你要怎么做这件事？

为了不忘初心，这一切，都要从电荷这个东西说起！

什么是电荷？就像问你为什么物质之间会有万有引力一样？是一个难以回答的问题。

因为这些问题太过本质化，目前的科学还无法解答，许多物理定律都还只是现象级的，比如，万有引力定律、库仑定律、光速不变，这些都只是实验结果而已，就像苹果砸牛顿一样先发现了一个现象。

然而为什么会有这样的结果，我们还没有人知道。这或许就是很多学生被困惑的原因，也是老师解释不明白的根本原因。给很多人造成“电荷就是粒子”或“电荷作为一种属性如何运动”一类误解的原因就是，多数书上只顾着介绍电场，电势，库仑定律，高斯定律……而忽略了介绍电荷这一最基本的概念。

如果将来的某一天我们知道了电荷，万有引力的本质，那么我们的物理大厦也就应该竣工了。但是尽管如此，为了对得起自己学习了十多年的电子，我还是要尝试自己去理解，自己去解释，到底什么是电荷的本质？

可答案却是：不知道，真的不知道，科学界都没有给与最合理的解释，苍天无眼。

人们距离理解电荷的本质还有一大段距离，但是这对于后面的电子学理论却不影响也不冲突。就是因为我们很多理论都是实验现象得出来的理论，故而想要理解本质的问题，这就要涉及到了量子场论的知识的，那是很难的。

但是，我们也有办法去比喻什么是电荷。

带电粒子时常被称为电荷，但电荷本身并非粒子，只是为了方便描述，可以将它想像成粒子。

有了这几句话的描述理解什么是电荷应该就不难了，也就是说电荷是跟着带电粒子一起移动的，比如就像你从北京移动到了上海，这跟你开车去的、坐高铁去的，还是坐飞机去的都没有关系。因此电荷你就把他想成和能量、质量、热量一样的一种属性就好了，就可以很方便的理解到底是什么建立起电子学的整个理论，也就理解了电荷是什么了。

下面我们来看官方定义：

【电荷】：是物质的一种物理性质（是一种属性），并不能单独存在。因此电荷并不是粒子。通常，电子携带着负电荷，质子携带着正电荷，反电子与反质子携带的电荷则与之电性相反。我们将此称之为基本电荷或元电荷。基本电荷e=1.6×10-19库仑，除了夸克以外，任何带电体所带电荷都是e的整数倍或等于e。

【电荷量】：电荷量简称电量，是物体所带电荷的量值，电量的国际单位是库仑，符号C。

电荷分为正电荷与负电荷，同种电荷相斥，异种电荷相吸。两个带电物质之间存在相互作用，作用力遵守库仑定律。电荷是许多亚原子粒子所拥有的一种基本守恒性质，注意是性质，我们称带有电荷的粒子为带电粒子。现在是不是比较好理解了，很明显，一目了然。

静止的带电粒子会产生电场，运动中的带电粒子会产生电磁场（重点）。带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力，这是四种基本力中的一种。这句话非常重要，我们以后的研究很多都要靠这句话进行论证，很多现象要靠这句话进行解释。

电荷的定向运动形成电流，如金属导线中的电流。利用电场和磁场，能按照需要控制电子的运动(在固体、真空中)，从而制造出各种电子仪器和元件，如各种电子管、电子显微镜等。这句话好像并没有说清楚，和上面电荷的本质相互矛盾了，既然说电荷是一种属性，那他怎么会运动呢，运动的应该是带电粒子呀。先不管这个定义如何，下面我们会继续研究电流是什么？

我们先看看电子是什么？根据定义：

【电子（electron）】: 最早发现的基本粒子。带负电，电量为1.602176634×10-19库仑，是电量的最小单元。质量为9.10956×10-31kg。 常用符号e表示。

【电子电量】：一个电子所带的电荷量，等于-1.6*10^-19 库仑，这是自然界中（10^-15m 尺度以上，除了夸克以外）所带的最小电荷量，电量值必须是此整数倍。

1897年由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生在研究阴极射线时发现。一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成。

电子的波动性于1927年由晶体衍射实验得到证实。

我们通过对上述内容的理解与认识后，我们可以提出一个问题，即电流是什么？如下定义：

【电流】：科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流，电流符号为I，单位是安培（A），简称“安”（科学定义）。

电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。工程中以正电荷的定向流动方向为电流方向，电流的大小则以单位时间内流经导体截面的电荷Q来表示其强弱，称为电流强度（电学定义）。现在的理论有点混乱了，到底是电荷还是带电荷的粒子呀？

那么我们不妨将“带电粒子”称为电荷。此外，根据电场作用力的方向性，电荷可分为正电荷与负电荷，电子则带有负电。正电荷：人们规定用丝绸摩擦过的玻璃棒带的是正电荷。负电荷：人们规定用毛皮摩擦过的橡胶棒带的是负电荷。这样我们的理论就能继续往下衍生。

那么我们可以看到电流原本的样子吗？我认为从电流的定义中出发是不能看见电流的，为什么呢？因为电流的定义中说电流就是电流强度，代表强度，就是一种程度和状态，因此是无法看见的，但是其又是真是存在的。

你有没有想过，在导体，比如铜丝中电流是如何形成的呢？我们来解释一下。定义如下：导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。但是这句话没有说清楚，什么是自由电荷？什么叫有规则定向运动呢？

【自由电荷】：在金属导体中的自由电荷是自由电子，在酸，碱，盐的水溶液中是正离子和负离子（电化学先不讲，高考电化学体其实很简单）。那什么又是自由电子呢？

【自由电子】：自由电子（free electron），即离域电子，在化学中是指在分子中与某个特定原子或共价键无关的电子，主要是金属导体中的自由电荷。看到没有，这有联系上共价键和化学键了，这电子的基本原理越挖越深，以后这个自由电子还会在《模拟电子技术基础》中遇到。但是在这句话中，还是没有说明白自由电子和自由电荷是什么关系？

但是我们只要明白一点，那就是自由电子就是电子，他就是指不被约束在某一个原子内部的电子。这种电子在受到外电场或外磁场的作用时，能够在物质中或真空中运动。如原子结合成金属晶体主要是靠原子外层的价电子和部分的内层电子。在通常情况下，某些价电子可以脱离原子，而自由地在晶体点阵中运动。这种电子就称为自由电子。我们以后只要明白这个外加的电场就是电压就可以了。

因此，我们继续解释什么是电流，就是说在外加电场（电压）作用下，金属导体中的自由电子往一个方向（规则、定向）运动，就形成了电流。那么是往那个方向呢？

在导体中电流的方向总是沿着电场方向从高电势处指向低电势处。物理上规定电流的方向，是正电荷定向运动的方向（即正电荷定向运动的速度的正方向或负电荷定向运动的速度的反方向）。电流运动方向与电子运动方向相反，这里我们以后还有参考方向一说，暂时先不纠结这个方向，这都是人为定义的。

在这里你又会蒙了，电荷又是啥呀？可以查看之前的定义，这里我们就把电荷看成是带电粒子，也就是电子吧，毕竟在金属导体内部能够移动的是自由电子，也就是电子。这样我们的理解就能够符合理论了。

其实最合理的解释应该是：

电荷可以看作是一种带电粒子，自由电子是电荷的载体，就像物体是质量这一属性的载体一样，这些载体的运动才是形成电流的最本质的原因。电子只是一个载体，而真正具有效果的是电荷，这些电荷积累后面可以形成电场，从而能够推动电子运动。因此我们的教科书的理论，始终在说明电荷起作用，但根本没有说电荷为什么而起作用，教科书是对的，只是没有将电荷的本质说清楚，传递到位。

换句话说：就像有人打你，用的是拳头，但是使你感到痛的原因是力的作用，而不是拳头的本身。拳头本身是没有作用的，真正起作用的是拳头携带的力量。所以说电子是载体，电荷才是是真正是作用力。

因此，这一路的解释都能够说明我们电子学的基本理论是什么，在我们金属导体内部流动的是什么了。接着在后面的模拟电路，数字电路，信号处理，高频电路，还有微波与天线等方面都有一个最基本的理论基础。

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