【原】物質的電結構

歷史的認知早已告訴我們，物質是可分的：密立根油滴實驗測出了分子的大小尺度約為10.1納米的數量級，一切化學變化實際上就是組成分子的原子進行了一系列的重新組合。所以我們可以說任何物質都是由原子組成的。

原子有沒有內部結構呢？回答這個問題的答案只能是實驗。一百多年前，湯姆遜在對陰極射線的研究中發現——陰極射線實際上是從原子內部“跑出來”的帶負電荷的“小家伙，并給它命名為電子。電子的發現打開了物理世界的一扇新大門——微觀物理學。（到目前為止將近有一般以上的諾貝爾物理獎得主都是這個領域的物理大師）。

電子發現后，大師們立即就想到了：原子中有電子，原子中還有什么呢？它們是如何組合在一起的呢？湯姆遜提出了自己的猜想，雖然能解釋一些自然現象，但是不符合物理實驗——α粒子散射實驗。這個實驗是盧瑟福主持由他學生完成，這個實驗說明了原子內部存在一個很小的核，盧瑟福將它成為原子核。盧瑟福還通過進一步的實驗從原子核里“打出”了帶正電、質量約為電子質量2000倍的粒子——質子。盧瑟福在實驗結果的處理中預言了：原子核內還應該有一個質量和質子差不多、但不帶電的粒子。后來由盧瑟福的學生查德威克在實驗中找到了這種粒子，命名為中子（關于中子的發現物理學史還有一段精彩的故事），中子在有些核反應過程中會變為一個電子和一個質子（也就是人們常說的β衰變）。

到目前為止，我們可以建立這樣一個原子的模型：原子中間有一個體積非常小（可以類比為：原子有太陽系大小，原子核大約為太陽的大小）質量幾乎是原子全部質量的小核——原子核，原子核外面是帶負電、繞原子核高速旋轉的電子；原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子構成的（現代物理已經發現質子和中子也是有其內部結構的）。

知道了物質的微觀結構，我們就可以很好地解釋下列常見的電現象了：

常見物體不帶電，原因是組成物質的原子內部帶正電的質子數和核外帶負電的電子數目是相等的，故而物體不顯電性。如果電子數和質子數不相等時，物體就帶電了。事實就是這樣的：摩擦起電、接觸起電、感應起電等都是運用一定的手段，讓物體上的電子在物體間發生轉移、進而使物體內部的電子數和質子數不相等（因為電子在原子核外部轉動，且質量太小，很容易移動；相對于電子來說，質子在原子核內部，質量很大，幾乎不可能發生移動的），一個物體如果得到了電子（電子數多余質子數），物體就會顯示為帶負電的屬性；一個物體如果失去了電子（電子數少于質子數），物體就顯示為帶正電的屬性，所以讓物體帶電的過程就是讓物體得、失電子的過程。兩個帶等量異種電荷的物體充分接觸后總體不顯電性，原因就是它們整體上電子數和質子數是相等的（也就是常說的電中和現象）。

有些物體的組成原子中，原子核對核外電子的束縛能力比較弱，電子很容易在物體內部自由移動，這種物質就是我們常說的導體；反之，如果原子核對核外電子的束縛能力很強的話，電子不容易自由移動，這種物質就是常說的絕緣體。所以物質能否導電和物質是否帶電不是一回事。