电荷的多少叫电荷量，那为什么还有正负？

比如一个质子和一个电子的总电荷为 0 吗？最近陷入了物理定义的思维困境里了，希望你们可以帮我解答一下，书上并没有这个解释。

有关回应 · 2021-5-17 11:23:30

我觉得其他人好像没理解你的意思，我觉得你是对“物体带有电荷的多少叫电荷量”这个定义有所怀疑，我觉得你的怀疑是对的，这个定义很成问题。但是这里有个问题，定义一个物理概念是需要配合学习者的知识水平的。
我举一下质量的定义，中学物理里面的定义是“物体所含有物质的多少”，这个概念其实很成问题，为什么μ子就比电子质量大啊，它们都含有相同的物质，1个。请原谅我不能用质子举例，因为质子确实含有比电子更多的物质，它是由夸克和胶子组成的。你可以这么理解μ子，它和电子的其他性质都一样，只有一点不同它的质量比电子大。
所以经典物理中质量的正确定义应当是，衡量物体惯性大小的量叫做质量。
然而这个定义到了相对论中又不对了，爱因斯坦发现随着物体的动能增大它的惯性也在增大，所以用恒力推物体，它会做减加速运动，速度无法超过光速。所以衡量物体惯性大小的量在相对论中变成了能量，质量定义为物体静止时具有的能量，能量等于质量加动能。
观测微观物质我们发现，原来不光是动能，居然势能也有惯性效益，比如质子的质量大部分都来自于构成它的夸克和胶子的相互作用势能。所以核反应的质量亏损实际上是核力的势能转化为了α粒子、电子、光子的能量。
所以追根到底，我们给出的质量的定义是：“物质场与Higgs场的耦合项中，与Higgs自发对称破缺带出的真空期望值的那一部分相互作用”，也就是说就是Higgs相互作用的0阶项。
请问这个定义能给中学生讲嘛？
现在我也可以给你电荷的定义“物质场由于全局U(1)规范对称性带来的诺瑟尔守恒流的第0分量的空间积分”，你看得懂吗？
不装逼了，我个人认为这个定义说得不够严谨，一个物体的电荷量应当定义为“它所含有的全体微观粒子的电荷量的代数和”，于是微观粒子的电荷量又是什么，好根据实验所测规定“电子的电荷为-1e，上夸克的电荷为2/3e，下夸克的电荷量为-1/3e，反粒子与对应粒子电荷量相反“。
好质子由两个上夸克，一个下夸克为价夸克，电荷的代数和为2/3e+2/3e-1/3e=1e，海夸克电荷量相互抵消，加上电子1e-1e=0，于是氢原子的电荷量为0，完美。
但感觉有点罗嗦，不是么。

有关回应 · 2021-5-17 11:23:31

这个问题还是有意义的。。。
确实有人怀疑质子和电子的绝对电荷是否完全相等，并且做了实验来验证，见链接：Phys. Rev. 129, 2566 (1963)。
结论是几种中性原子或分子的带电量至少在元电荷的
以下。

换一种思维方式，两个中性氢原子之间的引力是
。如果质子和电子的电荷不完全相同，它俩会带有微量的同号电荷，库仑斥力是
。
可得当
也就是
，或者元电荷的约
时，它俩之间的库仑斥力会大于引力。

这样一来原始的星云就没法靠引力收缩成恒星了，整个宇宙中连星系也没法形成，我们自然也就都不存在了。

有关回应 · 2021-5-17 11:23:32

我觉得上面那位虽然说到点上了，但注重于撞壁（雾）没有把它凸显出来……

为了突出重点，我直接扯出话题的元问题：
我们为什么要去定义一个物理量？以及我们如何去定义一个物理量？
这是两个大坑，别指望我说得多全面。

物理作为一门自然科学，不仅需要归纳客观事实，更需要组成一个严谨的系统。
比如说“质量”的例子。
在没有这个定义的时候，我们也知道物体都有“轻重”这样的概念。同一个苹果，给虎背熊腰的糙汉子拿着，或者给你托手上，或者砸在某人头上，你们感觉到的“轻重”都是不一样的。但是这是同一个苹果，我们直觉上会知道，应当有个比“轻重”更精确的概念，对于这个新概念，同一个苹果的衡量都是一样的。
根据这个直觉，“重量”这个概念就诞生了，同时还附赠一套测量方法。换句话说，为了更合理地描述，我们会创造新概念，也就是定义新的量。
但是“重量”似乎也不太好用。货物漂洋过海之后，“重量”总是会增加或者减少，变化量肉眼可见。而且物体处于失重超重状态时，“重量”就完全没有用了。
于是人们认识到，应该还有某个更本质的概念，它深藏于物质属性中，而且直接能让我们驮不动重物却能玩弄小件。
有人提出了“物质的量”来描述物质的多少。这很符合直觉，东西越多就越重越少就越轻。但事实上这个概念跟我们所说的“重量”没一个固定关系，不是我们想要的量。
直到牛顿以“力”为桥梁，解释了“重量”的来源，同时将其与“加速度”“引力”这种不随时空变化而波动的概念绑定在一起，人们终于理解了，一直寻找的概念就是“质量”。在这里，我们是为了更精确地描述而定义新的量。
然后爱因斯坦出来了，一切重回黑暗（划掉）。他默默地算了几张草稿纸，发现“质量”跟“能量”两个概念有直接联系，即使没有去改变物质，物体的动能也会改变之前定义的“质量”。于是为了整个理论的严格，给“质量”这个概念加上了限制条件。
以及再到后面，人们发现物质间的相互作用势居然参与了“质量”的测量，于是这个概念又得到进一步修正，以保证理论的简洁与通用。
后面还有许许多多的修正，我就不说了……

所以总结起来就是这样的：因为现在的概念不好用，所以我们需要定义新的物理量；而这概念怎么好用，我们就怎么定义。
实际的使用情况是，理论上对这些概念一修再修，而不管怎么修，它们最终都可以由一些恒定的观测量与人为规定的常量导出。

回到电荷量的问题。
本来“电荷量”就是用来描述电荷数量的，然而人们发现电荷有两种，分开描述好麻烦。人们又发现这两种电荷掺一起的话，它们引起的效果会抵消，而且完全抵消的效果跟没有电荷时的效果一毛一样，刚好跟数学加减法对上。于是干脆就给“电荷量”带个符号，规定一种电荷带正号，另一种就带负号，用起来方便。反正后来也没发现有什么问题。
当然这样做的话，“电荷量”描述的就是“引起电磁效应的电荷数量与种类”了，并不是说那里就有多少电子多少质子。
如果你要进一步问“电荷”是个什么概念，那我只好说，由直觉可得，就是那么一种东西，一种可以引起各种电磁现象的东西。
另外一个质子的电荷量大小刚好等于一个电子的电荷量大小，这是实验测量结果。

其实没什么好纠结的，所有定义都是精确而独立的，除非你在对应物理实体的时候出了歧义。

有关回应 · 2021-5-17 11:23:33

首先

所以给你个适合你的答案吧
可以看出题主还是很善于思考的，但是又局限了，出现这样的困惑的原因不是题主的问题，题主放心吧，你的智商妥妥的好着呢。好了不废话了，开始真正回答问题吧。
题主出现这样的困惑是源于现行教材对电荷一词的滥用和乱用，在人教版高中物理选修3-1“电荷及其守恒定律”一节中，出现大量“电荷”一词。然而，在同一节内容中，电荷一词却有三种不同的含义：有时表示电性，有时表示电荷量（物理量），有时表示带电体。

注意，重点在这里，记住上文提到的三个东西，1.电性2.电荷量3.带电体
现在我们可以再一次真正解答题主的困惑了，问题的关键在于，题主将上述1.2含义搞混了。
知道了这个原因，那么我们可以对题主的问题进行这样的阐述而不引发不必要的困扰了。
比如一个质子和一个电子的总电荷为0吗？
一个质子显正电性，带一个单位电荷量。一个电子显负电性，带一个单位电荷量。他们在一起比如氢原子（不考虑同位素），显电中性，或者说不显电性，电荷量为0
为了更好的理解问题，我们再举几个例子：
●  “摩擦过的琥珀带有电荷”（电荷一词表示电性）
●  “同种电荷相斥，异种电荷相吸”（电荷一词表示带电体）
●  “自然界的电荷只有两种”（电荷一词表示带电体）
●  “电荷守恒定律”（电荷一词表示物理量）
●  “电荷的多少叫电荷量”（电荷一词表示电性）

显然，同一节内容的一个词含有三种不同的意思，这会导致理解上的困难，甚至产生概念上的混淆。
出现这种错误表述是有历史原因的。

在历史上，美国杰出的政治家和科学家富兰克林（Benjamin Franklin,1706-1790）曾把电荷当作物质，并提出了“电液”（electrical fluid）的概念和单流质模型（one-fluid model）。这在当时是一大进步。然而，现在看来，电不是物质，而是物质的一种性质。
至于现行教材，很好但也并不是完美的，在高中物理学习过程中，遇到此类困惑，不影响做题而又没人能够帮你解答的情况下大可不必执着。
祝各位学习愉快
然而当我以为完美的回答了问题以后，想要插个图片的时候

为什么我的桌面成了这样（手动哭泣）
希望大家不要是这样的眼神看我

你们不赞一个吗

有关回应 · 2021-5-17 11:23:34

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偶然发现去年写的这一答案还获得了一些赞，如今看来颇有些误人子弟，所以我这里做以非常简短的推翻改正。
以下是我新的理解，原先的错误回答我将不会删除，放在分割线之后以做反面教材。
最初，电荷被认为是全体物质共有的一种特殊物质，是产生电力以及引发电现象的根源。而后，人们发现微观本质其实是电子的得失。于是，电荷的概念开始转为对电子的净剩或净负的一种指代。换而言之，电荷如今只是一种概念模型，而非实体粒子。注意，电荷与它的实物载体是两码事，哪一微观粒子上有电子的净剩或净负，哪一例子就是电荷的实物载体，如电子质子离子等。电荷一词绕过了带电粒子的种类差异而凸显出了它们共同的电效应，这也正是这一概念沿用至今的价值所在。
对于本问题，电子的净负称为正电荷，电子的净剩称为负电荷，净剩或净负的数值就叫电量。
顺便一提，电量之所以以库伦为单位，而非以个或者说1为单位，是因为当年库伦定律是通过电力以宏观度量微观，所以由电力测得的电量必然是一个很大的数值。所以再说白了电量始终是论堆的而非论个的。
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注意，以下是曾经所答的错误答案！！
兄弟，我可能是最理解你的困惑的人了，因为我已经在电荷及其相关的一系列概念中兜兜转转了好长时间，感谢社区让我拼凑出了心目中的满意解答。
感谢坑爹的中学物理教材，讲不清楚电荷到底是什么也就罢了，还永无止境地滥用电荷一词，真是堪称灾难的误导。我想应该是没有任何一个中学生能够明确地说出电荷概念的本质。
说归正题，其实问题的关键在于：从严格的概念上来说，电荷指的并不是任何一种实体粒子，而是不同粒子的一种共有属性。属性是一个抽象概念，不可以谈论数量。
不恰当地说，你可以把电荷理解为一个形容词，虽然从语文的角度来看确实很是别扭，但也没有办法，这是历史问题所导致的。然后，我想用糖来类比实体粒子，用甜来类比电荷。甜是糖的一种属性，同理电荷是粒子的一种属性。我们要想形容甜的程度，需要的是一个物理量来衡量甜这种属性，比如纯度或者浓度，而不可能说是直接用数量来衡量，一个甜两个甜三个甜，这是疯了的说法。同理如果我们要想衡量电荷这种属性，也就需要一个物理量，这个物理量呢就是电荷量，简称为电量。再次强调，电荷是一种属性而非一种实体粒子，我们平时常说一个电荷两个电荷三个电荷感觉顺理成章，其实严格来说都是跟疯了一样。反着来说，假设电荷真的是一种实体粒子，那么人们凭什么不直接用七大基本物理单位之一的物质的量的单位摩尔来衡量电荷的数目，而是要费劲巴力地用电流的单位安培来定义出库伦这样一个单位再来衡量电荷？根本原因就是因为电荷根本没法数，它就不是个能数的具体东西，我们平时说多少库伦的电荷，其实就是在说一颗糖到底有多甜，这跟数量半毛钱关系都没有。所以，说白了，电量描述的是电荷的“程度”，而不是电荷的多少，电量就是专门用以度量电荷这一属性的物理量。
如果赞同我的这种见解，那么电性的问题迎刃而解。你把上一段的电荷，全用正电荷或者负电荷来替换即可。正电荷和负电荷，其实是不同粒子的两种属性，只不过这两种属性有所关联——在同等的程度上（用以衡量两种属性的物理量——电量相同时），这两种属性宏观上表现出来的效应或者现象是相互抵消的，这是自然界的一种对称。你可以把正电荷和负电荷看成是电荷这一大属性的两个分支属性，也可以干脆把他们就看出是两种效应相反的属性。反正，具有这种或这两种属性的粒子就被我们称为带电粒子，顾名思义，就是具有电（荷）属性的粒子，带就是具有的意思，电则是指电荷这种粒子具有的属性。
所以，大多数人包括曾经的我之所以会将电荷理所当然地理解为是一种实体粒子，中学教材乃至中学物理教育体系差不多算得上罪魁祸首。
以上是从严格的概念上来讨论电荷的概念，接下来我想从日常应用的角度来讨论电荷的相关语境问题。电荷作为一种概念，显然是不可能脱离于粒子而单独存在的，如果我们谈到了电荷，必然要默认那里就有一个实体粒子。在我们讨论电学问题尤其是受力问题时，有一个默认的条件是忽略掉万有引力，因为电力的数量级远远大于万有引力，而在我看来这种忽略，忽略的是什么，其实忽略的是是实体粒子的物质性，也就是说只要我们剥离了质量引起的万有引力，那么剩余下来的一系列效应与现象，就是百分百地由电荷这种属性所引起的了。在这种条件下，使用电荷来借代整个的带电粒子是可以理解甚至是十分合适的，因为这会使得表述起来十分方便。
可以看到，中学物理教材乃至整个科学界基本就是这么干的，问题是教材作为基础教育资料它不给出解释，完了也不说明电荷的全称应当是带电粒子，这就具有了灾难级别的误导效果。
这就是我的个人理解，也是在很多社区网友那里汲取到了很有启发的观点，我相当于做了一个精炼总结吧。

电荷的多少叫电荷量，那为什么还有正负？

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