物理知识1——电流

        说起电流，应该从电荷说起，而说起电荷，应该从原子说起。

1 原子及其结构

        常见的物质是由分子构成的，而分子又是由原子构成的，有的分子是由多个原子构成，有的分子只由一个原子构成。而原子的构成如图1所示。

图1  原子的构成图

        根据图1所示，有：

1. 原子由原子核与核外电子构成；
2. 原子核由质子与中子构成，根据化学中的知识，质子是带正电的，呈现“+”性，中子不带电，呈现中性，所以原子核的整体呈现“+”性；
3. 核外电子是带负电的，呈现“-”性；
4. 质子因呈现正电性，所以质子数也称为正电荷数；
5. 核外电子呈现负电性，所以核外电子也称为负电荷数。 

        在通常情况下，原子的原子核的数目与核外电子的数目是相等的，所以，原子整体是不显电性的，物体对外也不显电性。 

        以氢（H）原子为例，利用化学结构的方式作图如图2所示。 

        

图2 氢原子的化学结构 

        根据图2可知，氢原子具有1个原子核和1个核外电子，从图中还可以看到一个重要的点，原子核将核外电子束缚在自身周边，致使核外电子无法逃离。 而每种物质的原子核束缚电子的能力是不同的，所以在某种特定情况下，物质的电子会脱离原子核的束缚，逃离到其它物体上去（比如初中物理提到的摩擦起电的试验）。

        以摩擦起电试验为例，A与B两种物质，经过某种特定作用后，假设A的核外电子因脱离了A物质原子核的束缚跑到了B物质上面。此时，A因为少了核外电子，原子核（正电）的数量＞核外电子（负电）的数量，则A物质整体呈现正电性。而B物质因为得到了A的核外电子，此时，原子核（正电）的数量＜核外电子（负电）的数量，则B物质整体呈现负电性。

2 电流形成

        这里从金属说起，金属中的正负电子是杂乱无章的做热运动，，当接上一个电源后，会有一个“推动力”让自由电荷（电子）做“定向”运动，此时就产生了电流。

        在19世纪初，刚开始研究电流时，并不知道究竟是哪种电荷在移动，当时就把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向（也就是自由电子定向移动的反方向） 。

        到后来，经过证明，正电荷是不移动的，只有自由电子（负电荷）移动。