電荷

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電荷(でんか)は、物質や原子電子などが帯びている電気やそのであり、電磁相互作用の大きさを決めるものである。単位クーロン(単位記号C)で、シャルル・ド・クーロンに由来する。量は一般に記号Qで表され、スカラー量の一つである。

電荷には正と負の二つの状態が存在し、それぞれ正電荷負電荷ベンジャミン・フランクリンによって名付けられた。原子を構成するものでは陽子が正電荷を持ち、電子が負電荷を持ち、中性子は電荷を持たない。電子の持つ電荷量の絶対値電気素量といい、それを記号eで表わすと陽子は+e 、電子は-e 、中性子は0の電荷をそれぞれ持っている。イオンを表わすMg2+やOH-などはそれぞれ+2eや-eだけ帯電していることを示す。素粒子であるクオークは(-1/3)eまたは(+2/3)eの電荷を持っている。なお反粒子はその対になる粒子と正負が逆で絶対値が等しい電荷を持つ。たとえば電子の反粒子である陽電子は+eの電荷を持ち、陽子の反粒子である反陽子は-eの電荷を持つ。

通常、物質や空間の正電荷と負電荷の量は等しく、中性を保たれる。これは原子レベルでは陽子の個数と電子の個数が等しいことを意味する。何かの原因によって正負の電荷のバランスが崩れた時、その物質や空間は帯電しているという。帯電した物体は電場を作り出したりそれに影響を与える。 クーロンの法則によると、電荷を持った物体は電荷の符号が同じものどうしは反発し、異符号のものは互いに引きつけあう。その力はそれぞれの電荷の積に比例距離の2乗に反比例する。

電荷がある面を単位時間に通過する総量が電流の大きさであり,その次元はC/sとなる。これはA(アンペア)であり、クーロン量Q[C]は電流I[A]と時間t[s]の積に等しい。つまり Q = It となる。国際単位系(SI)ではAを基本単位に選んでいるので,Cは組立単位となる。

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