電的特性

自然界的閃電是電的一種現象。

電（Electricity ）是自然界的一種基本現象，在生活中我們很容易就可以發現它的存在。在大自然裏，電的機制給出了很多眾所熟知的效應，例如閃電、摩擦生電、靜電感應、電磁感應等等。 本教學將介紹電學的基本概念，讓讀者知道各種物質如何產生電的作用。

物質及原子結構

物質的組成

各種化學元素（chemical element）可以組成物質，截至2018年所知道地球發現元素，總共有118種元素被發現，而元素最小單位稱為原子（atom）。大部分物質多半由多種元素構成，稱之為化合物，其最小單位為分子（|molecule），分子再細分就成為原子。

將物質（化合物）分割成分子型態後，並不會改變物質原來的特性（如液態水變成水蒸氣，本質上還是水）；若再將分子分解成原子，則會改變物質特性而回復成組成此分子之元素性質，例如水分子H2O就可以分解成氫原子H與氧原子O。

原子的結構

原子是由原子和（atmmic nuckeus）與環繞在核外的電子所構成，其中原子核可再細分成帶正電的質子，與不帶電的中子（neutron）。質子與電子所帶電量相等，但電性正負相反。一個原子在正常的情況下，其質子數目等於墊子數目，故原子本身成電中性。

電子環繞着原子核運行時，電子只允許存在於特定的軌域（orbital）上，這些軌域稱為 能量層（energy shell），由內而外標是為K、L、M、N、O、P、Q。這些能量層上所能存在的電子數量也有所限制，其每層的電子數目最多只能容納2n²，例如在L層上，n=2，則最多能容納的電子數為2‧(2)²=8個。

電性

正負離子的產生

電子環繞着原子核運行時會受到原子核吸引力作用，愈靠近原子核內層的電子所受到的吸引力愈強；這些電子不容易脫離原子核的束縛，稱為束縛電子（bound electron）。離原子核愈遠外層的電子，受到吸引力愈弱，因此將最外層的電子稱為價電子（valence electron）。當價電子受到外力的作用時，可能會脫離原子核束縛，此時稱為自由電子（free electron）。

原本呈電中性的原子若是失去的電子（帶負電），就會變成帶有正電的離子（ion），成為正離子（positive ion）或陽離子（cation）。相反地，電中性的原子若是獲得額外的電子，就會變成帶有負電的離子，稱為負離子（negative ion）或陰離子（anion），這種將電中性的原子變成離子的過程，稱為電離或游離（ionization）。

電性分類

導電性是指物質傳導給電子的能力，物質依照其導電性可分成：導體（）、絕緣體（）及半導體（）。分類如下：

1. 導體：使物質具有導電能力。價電子數大部分在4個以下。此種物質的價電子容易游離成自由電子。
2. 絕緣體：阻礙電荷流動的材料。價電子數大部分在4個以上。此種物質的原子常會與其他原子共用價電子，而形成最外層有8個價電子的穩定狀態，因此沒有自由電子可以導電。
3. 半導體：

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=______。

• 參考文獻