第2章 电荷及电偶极子的静电力

电学中最原始的概念就是电荷，它是一切电现象的根源。电荷是自然界中物质的一种属性，而不是存在于物质之外的。一般意义上，物质由分子组成，分子由原子组成，而原子又由电子和原子核组成，原子核内有质子和中子。电子带负电，质子带正电，两者所带电荷量相等，中子不带电。质子和中子在巨大的核力作用下，牢固地束缚在原子核内，核半径的数量级为10−15m。电子以电子云的形式围绕原子核运动，电子云半径（也就是原子半径）的数量级为10−10m，比核半径约大105倍。正是物质内部这些带电粒子之间的互相吸引和排斥，使电子围绕原子核运动而形成稳定的原子，也使原子以不同的形式结合形成不同的分子；分子以不同的形式结合形成物质的各种形态（固体、液体、气体等）和千变万化的物质种类，之所以这样也是依赖于这种作用。物质的这种微观电结构导致了各种宏观电现象的产生。在通常状态下，物体中微观上足够大的任意部分所包含的电子和质子所带的正、负电荷相等，对外的影响互相抵消，所以不呈现电性。

大量实验表明，电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的这一部分转移到另一部分。也就是说，在一个与外界无电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变，这就是电荷守恒定律。这个定律不仅在一切宏观过程中成立，也为一切微观过程所遵守。化学反应、放射性衰变、核反应和基本粒子的转变，都遵守电荷守恒定律，它是物理学中最基本的定律之一。