當我還是個孩子的時候，我最喜歡的電影之一是《霹靂舞2》。

這部電影和電沒有什麼關系，和布加洛舞也沒什麼關系。盡管它對我糟糕的舞技沒有什麼幫助，但它的确讓我偶爾想到，如果為青少年開設一個社區中心該有多酷。

你也許好奇這與科學有什麼關系。這是關于舞蹈的科學嗎？不，這隻是一個非常微不足道的嘗試——用幽默來介紹本周的主題：電。

什麼是電

人們常說的電，科學家稱之為電流。如果你聽到“電流”這個詞時首先想到的是湍急的河流或推動船隻前進的海底水流，那麼就接近我們的主題了。電流就是帶電粒子流。

有幾種不同類型的帶電粒子載體，但當我們談論電的時候，通常指的是電子。如果你還記得我講原子的那一集，你就會知道電子是漂浮在原子核周圍的帶負電荷的小粒子。參見:什麼是靜電?

Electricity

圖源：Quick and Dirty Tips

或許你通過《天才小子吉米》了解了一些，但電子并不像小型太陽系裡的行星那樣繞原子核公轉。相反，大部分時間裡電子會在原子核周圍被稱為原子軌道的特定區域。這些軌道有不同的形狀，取決于一個原子有多少個電子，還有其他一些因素。

這些原子軌道在原子核周圍層層排列。對于電來說，我們真正關心的電子是在最外層的電子，它們有時被稱為價電子。

當電流流動時，事實是這些價電子從一個原子移動到另一個原子。

原子結構示意圖

屏蔽

想象一下，有一段直徑為一個原子的金屬絲。當你把一個電子推入電線的一端（比如從電池裡），它就會嘗試跳入它遇到的第一個原子的價殼層。當這個新的電子進入時，它會把一個價電子推出原子，這個價電子會進入下一個原子。這個過程沿着金屬絲一直持續下去。

你也許知道導體導電，絕緣體不導電。而你可能不知道的是，導緻導體與絕緣體這種不同性質的原因是價電子的運動。

在大多數絕緣體中，原子核對價電子有很強相互作用力，使價電子難以被推離位置。因為電子不運動，不會存在電流。

有一些不同的因素決定一個物體是絕緣體還是導體。像銅和銀這樣的原子的價電子可以自由地從一個原子流向另一個原子的原因之一是，它們的内殼層有很多電子，以至于價電子被屏蔽了，不受原子核的引力作用。這使得價電子可以在新的電子把它們推開的時候随意地從一個原子跳到另一個原子。

要有光

在電線裡運動的電子是偉大的，但是如果我們想利用電做一些有用的事情，比如開燈，會怎麼樣呢?電子再一次成為關鍵。

就白熾燈泡而言，當電子進入燈絲時，會刺激燈絲中的原子使其振動。這種振動導緻一些電子轉移到一個更高的能級，但這種變化隻是暫時的。短時間後，電子會回落到先前的水平，以光子或光粒子的形式釋放出額外的能量。

相關知識

電是靜止或移動的電荷 (帶電粒子）所産生的物理現象，是自然界四種基本相互作用之一。在大自然裡，電的機制給出了很多衆所熟知的效應，例如閃電、摩擦起電、靜電感應等電現象。很久以前，就有許多術士就對此進行過研究，但結果乏善可陳。

自然界的閃電是電的一種現象。

從18世紀開始，電學取得了重要的發展和突破，如：電荷守恒定律（1752）、庫侖定律（1785）、伏打電池（1800）、安培定律（1826）、歐姆定律（1827）、電磁感應（1831）、基爾霍夫電路定律（1845）、戴維南定理（1883）、無線電波（1888）、電子的發現（1897）等。19世紀末以來，電機工程學的快速發展帶給了工業和社會巨大的改變，真空三極管的發明推動電子時代急速向前推進。二十世紀中葉，半導體科技的崛起，出現了晶體管和集成電路。

作者:Lee Falin

FY:沒有眉毛的寇拾叁

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