電荷和質量的區別
電荷和質量都是宇宙中所有物質都具有的物理屬性。電荷是物質的一種屬性,憑藉這種屬性,物質表現出電效應。質量是衡量物體物質多少的屬性。此外,電荷是導致靜電力的屬性。另一方面,質量是導致萬有引力的屬性。電荷和質量都是標量,只有大小。因此,兩者都像實數一樣相加。
在本文中,我們將透過考慮各種引數(如基本定義、表示、對場型別的響應、SI 單位、型別等)來討論電荷和質量之間所有主要的區別。讓我們從一些電荷和質量的基本知識開始,這樣更容易理解它們之間的區別。
什麼是電荷?
電荷或電荷是物質亞原子粒子的屬性,憑藉這種屬性,物質表現出電效應。電荷用符號“q”或“Q”表示,以庫侖 (C)為單位測量。
正如我們從物質電子理論中得知,每種物質都由稱為原子的小型結構單元組成。原子由三種基本亞原子粒子組成,即電子、質子和中子。電子和質子可以攜帶電荷;因此,它們被稱為電粒子。
然而,電子和質子攜帶大小相同的不同電荷,即電子攜帶負電荷,而質子攜帶正電荷。這兩種型別的電荷導致靜電力。這些靜電力可以是吸引力或排斥力,具體取決於電荷的型別。如果兩種電荷極性相反,即正負,則靜電力將是吸引力。如果兩種電荷極性相同,則它們之間會產生排斥力。自然界中存在的最小的電荷是電子上的電荷,等於 -1.6 × 10-19 C。
什麼是質量?
質量是自然界中所有物質最基本的屬性。質量定義為物體所含物質的量度。物體的質量通常用符號“m”表示。質量的 SI 單位是 kg(千克)。
對於給定的物體,質量是一個恆定的物理量,不會隨時間和地點而改變。儘管根據愛因斯坦的質能關係 E = mc2,能量和質量可以相互轉換,即如果物質質量減少會釋放大量能量,例如核反應。
此外,質量是由於重力作用而決定物體重量的因素。物體的質量不受物體內部粒子排列的影響。
電荷和質量的區別
電荷和質量都是物質的屬性,但是它們之間存在一些差異,在下表中列出:
差異依據 | 電荷 | 質量 |
---|---|---|
定義 | 電荷或電荷是亞原子粒子的屬性,憑藉這種屬性,物質表現出電行為。 | 物體的質量定義為物體中物質的量度。 |
表示 | 電荷用符號“q”或“Q”表示。 | 物體的質量用符號“m”表示。 |
由於 | 電荷是由於原子中的電子和質子。 | 物體的質量是由於質子、中子和電子。 |
極性 | 電荷可以是正的、負的或零。其中,電子上的電荷為負,而質子上的電荷為正。 | 物體的質量始終為正量。 |
場型別 | 電荷產生電場。 | 質量產生引力場。 |
存在依賴性 | 電荷不能獨立於質量而存在。因此,每個帶電體都總是具有一定的質量。 | 質量可以獨立於電荷而存在。因此,擁有質量的物體不一定具有任何電荷。 |
量子化 | 電荷總是量子化的,即它始終以電子電荷的整數倍存在。也就是說,$$Q\:=\:ne$$ | 物體的質量量子化尚未確定。 |
守恆 | 根據電荷守恆定律,電荷始終守恆。 | 質量不守恆。因為根據愛因斯坦的質能原理,一部分質量可以轉化為能量。 |
速度依賴性 | 物體上的電荷不取決於其速度。 | 根據相對論,物體的質量隨著速度的增加而增加。 |
力的性質 | 兩個物體之間由於其電荷而產生的靜電力可能是吸引力或排斥力。如果電荷不同,則為吸引力;如果電荷相同,則為排斥力。 | 兩個物體之間由於其質量而產生的力始終是吸引力。這種力稱為萬有引力。 |
輻射發射 | 加速的電荷會發出電磁輻射。 | 質量不會發出輻射。 |
測量單位 | 電荷以庫侖 (C) 為單位測量。 | 質量的測量單位是千克 (kg)。 |
結論
電荷和質量之間最顯著的區別在於,物體上的電荷負責其電行為,而物體的質量負責其在引力場中的行為。電荷和質量都只有大小,沒有方向,因此兩者都是標量。