什麼是電荷？定義、類型與範例

最初發布於 Jan 20, 2026, 更新於 Jan 20, 2026

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電荷是電子學中最基本且最根本的物理量。電荷是物質的基本性質，由某些基本粒子攜帶，決定了這些粒子在電場或磁場中受到的影響。而電荷在電路中流動，將能量從電池（或電源）傳遞出去，這種流動稱為電流。電流只有在從電池經導線流經元件再回到電池形成完整迴路時才能流動。在米–公斤–秒制及國際單位制中，電荷的單位是庫侖，定義為當電流為一安培時，每秒流過導體橫截面的電荷量。

我們說電流從電池的正極（+）流向負極（−）。可以想像帶正電的粒子沿此方向在電路中流動。這種電流稱為傳統電流方向，也是電子學中通用的方向。然而這並非全貌，因為實際上移動的粒子帶負電，它們流動的方向正好相反！讓我們在本文中更深入探討電與電荷。

1. 1 庫侖的定義

1 庫侖可定義為：當導線中的電流為 1 安培時，1 秒內流過的電荷量。1 庫侖包含 6.24 × 10¹⁸ 個基本電荷單位，例如單一電子或質子。根據安培的定義，電子本身帶有 −1.602176634 × 10⁻¹⁹ 庫侖的負電荷。電化學中常用的電荷單位是法拉第，常用於描述電解反應，如金屬電鍍。1 法拉第等於 96485.332123 庫侖，即 1 莫耳電子（也就是^{亞佛加厥常數 6.02214076 × 1023 個電子}）所帶的電荷。

2. 電荷的基本性質：

異性電荷相吸，同性電荷相斥。具體如下：

舉例來說，兩個質子或兩個電子會互相排斥；質子與電子則強烈相吸。這些特性取決於電荷的種類以及作用其上的力，並決定流動方向。它們所帶電荷不同（注意質子帶 +1.6 × 10⁻¹⁹ C，電子帶 −1.6 × 10⁻¹⁹ C）。雖然質子與電子的電荷量相同，但電性相反。電荷的符號以「q」或「Q」表示。原子中所有電子的總電荷等於電子數量乘以單一電子的電荷。根據此定義，電荷公式可寫成：

Q = ne

其中 Q 為總電荷，e 為單一電子的電荷，n 為電子總數。物體的電荷可透過與期望值比較來測量。研究指出，電子的電荷為^{1.6 × 10−19 C}。

3. 電荷分為兩種：

正電荷：

正電荷（即質子）帶 +1.6 × 10⁻¹⁹ 庫侖。正電荷的電場線由內向外延伸至無窮遠。

負電荷：

負電荷（即電子）帶^{−1.6 × 10−19 庫侖}。負電荷的電場線由無窮遠匯入。

電荷讓頭髮能被塑膠尺吸引；同樣地，用氣球摩擦頭髮後氣球會吸住頭髮，但若同時讓兩顆氣球靠近，它們會互相排斥，而頭髮仍會被氣球吸引。

電流就是電荷流動的速率。

q/t = I

4. 電荷的基本性質：

1) 電荷的可加性

當視為點電荷時，電荷為純量。值得注意的是，雖可視為點電荷，仍有正負之分。若系統內有 n 個電荷，根據電荷可加性，總電荷等於各電荷的代數和。

Q = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ + q₇ + q₈ + … + qₙ

2) 電荷守恆：

根據電荷守恆定律，電荷既不會被創造也不會被消滅，只能從一物體轉移至另一物體，總量保持不變。在孤立系統中，電荷永遠守恆。

3) 電荷量子化：

系統的電荷是離散量。電荷在實質上是量子化的，任何系統的淨電荷都可表示為基本電荷單位（即 1.6 × 10⁻¹⁹ C）的整數倍。若物體的淨電荷為 q，可寫成：

Q = ne

字母「e」代表電子與質子的基本電荷單位，n 必須為整數，不可為分數或無理數。因此 n 可為任意正或負的整數，例如 1、−1、2、−3、4、−5 等。

電荷量子化的概念對於利用公式「q = ne」計算系統總電荷至關重要。假設某系統共有 n₁ 個電子與 n₂ 個質子，則可推得總電荷為 (n₂ − n₁) e。

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結論：

當物質置於電磁場中時會獲得電荷，從而感受到力的作用。電荷可為正或負（通常分別由質子與電子攜帶）。同性電荷相斥，異性電荷相吸。

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