电的特性

自然界的闪电是电的一种现象。

电（Electricity ）是自然界的一种基本现象，在生活中我们很容易就可以发现它的存在。在大自然里，电的机制给出了很多众所熟知的效应，例如闪电、摩擦生电、静电感应、电磁感应等等。 本教学将介绍电学的基本概念，让读者知道各种物质如何产生电的作用。

物质及原子结构

物质的组成

各种化学元素（chemical element）可以组成物质，截至2018年所知道地球发现元素，总共有118种元素被发现，而元素最小单位称为原子（atom）。大部分物质多半由多种元素构成，称之为化合物，其最小单位为分子（|molecule），分子再细分就成为原子。

将物质（化合物）分割成分子型态后，并不会改变物质原来的特性（如液态水变成水蒸气，本质上还是水）；若再将分子分解成原子，则会改变物质特性而回复成组成此分子之元素性质，例如水分子H2O就可以分解成氢原子H与氧原子O。

原子的结构

原子是由原子和（atmmic nuckeus）与环绕在核外的电子所构成，其中原子核可再细分成带正电的质子，与不带电的中子（neutron）。质子与电子所带电量相等，但电性正负相反。一个原子在正常的情况下，其质子数目等于垫子数目，故原子本身成电中性。

电子环绕著原子核运行时，电子只允许存在于特定的轨域（orbital）上，这些轨域称为 能量层（energy shell），由内而外标是为K、L、M、N、O、P、Q。这些能量层上所能存在的电子数量也有所限制，其每层的电子数目最多只能容纳2n²，例如在L层上，n=2，则最多能容纳的电子数为2‧(2)²=8个。

电性

正负离子的产生

电子环绕著原子核运行时会受到原子核吸引力作用，愈靠近原子核内层的电子所受到的吸引力愈强；这些电子不容易脱离原子核的束缚，称为束缚电子（bound electron）。离原子核愈远外层的电子，受到吸引力愈弱，因此将最外层的电子称为价电子（valence electron）。当价电子受到外力的作用时，可能会脱离原子核束缚，此时称为自由电子（free electron）。

原本呈电中性的原子若是失去的电子（带负电），就会变成带有正电的离子（ion），成为正离子（positive ion）或阳离子（cation）。相反地，电中性的原子若是获得额外的电子，就会变成带有负电的离子，称为负离子（negative ion）或阴离子（anion），这种将电中性的原子变成离子的过程，称为电离或游离（ionization）。

电性分类

导电性是指物质传导给电子的能力，物质依照其导电性可分成：导体（）、绝缘体（）及半导体（）。分类如下：

1. 导体：使物质具有导电能力。价电子数大部分在4个以下。此种物质的价电子容易游离成自由电子。
2. 绝缘体：阻碍电荷流动的材料。价电子数大部分在4个以上。此种物质的原子常会与其他原子共用价电子，而形成最外层有8个价电子的稳定状态，因此没有自由电子可以导电。
3. 半导体：

練習題
1.原子由______、______、______三種組成。
2.電子帶電量約為______庫倫；質子帶電量大約為______庫倫。
3.原子不帶電的原子失去電子成為______，而獲得電子成為______。
4.原子的能量層上最多含有______個電子。
5.如今有一個矽原子，其電子數為14個，則能量層上各有幾個電子？K=______，L=______，M=______，N=______。

• 参考文献