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关于电荷量问题的几点商榷

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看到《物理教师》2010年第一期杜正国老师写的《且说电荷量》一文(以下简称为《且》文),感觉文章落点不错,切中很多老师所忽视或模棱两可的问题.但对《且》文中的关于电荷量问题的几个观点却不敢苟同:下面就把几个观点提出来,与大家共同探究,如有不当之处,欢迎批评指正.

不敢苟同观点之一――元电荷是正电荷,专用符号为e

《且》文中引用高中课标实验课本选修3-1(人民教育出版社)教材第一章第一节中对元电荷的描述“人们把这个最小的电荷量叫做元电荷,用e表示,e =1.60×10-19 C”.

《且》文作者认为:以上的话包含了这样的信息,“元电荷是正电荷,专用的符号是e”.这个观点是有问题的.

我们从教材表述“最小的电荷量叫做元电荷”可看出,元电荷是电荷量.对该句借助划分句子成分的方法最好理解,“(最小的)电荷量叫做 元电荷”.很清楚可以看出,元电荷是电荷量而不是电荷.

在高中《物理》课本(2002年全国中小学教材审定委员会审查通过的全日制普通高级中学教科书)第十三章第一节中这样描述,“电子和质子具有等量的异种电荷,电荷量e=1.60×10-19 C,实验指出,所有带电体的电荷量都是电荷量e的整数倍,因此,电荷量e称为元电荷”.很明显,也是说元电荷是电荷量.

大学《电磁学》教材(田洪睦、于国安主编)中指出“电子是最基本的负电荷,具有完全确定的电荷量e,e=1.60×10-19 C;质子带正电,且质子所带电量与电子所带电量大小相等,这个最小的电荷就是基本电荷,所有基本粒子所带的电荷都是基本电荷e的整数倍”.我们可以这样理解这段话:①元电荷既不表示电子,也不表示质子,即元电荷不表示任何实际的具体的电荷.②元电荷是电荷量的天然最小单位,又称为基本电荷、基元电荷.

另外,从上面各教材的描述中可看出,e并不是元电荷的专用符号,也常用来表示有1.60×10-19 C电荷量的电子.

我认为,高中教材中的元电荷这个概念,故意回避了电荷的电性,无正负,其大小是单个电子或质子所带电荷量的绝对值.可以这样说,元电荷是最小的电荷量,是天然的最小单位,而不是电荷.

不敢苟同观点之二――电子的比荷定义为“电子的电荷量的大小与电子质量之比”

《且》文作者认为教材中“电子的电荷量与质量之比叫比荷”的说法不正确.提出,因为电子的电荷量为负值,所以比荷的定义应该为“电子的电荷量的大小(绝对值)e与电子的质量me之比,叫做电子的比荷”.我认为,这个说法是作者在强调电荷量有正、负的基础上提出的一种观点,这种说法有点钻牛角尖.

维基百科中对比荷的定义是这样的:荷质比又称比荷、比电荷,是一个带电粒子所带电荷与其质量之比,其单位为C/kg.计算时,粒子无论带何种电荷,应一律代入正值计算.

大学物理教材《电磁学》(赵凯华、陈熙谋著)、高中新课标教材、大纲版教材和以前多种版本教材有“电子的比荷又称荷质比,即电子的电荷量与其质量之比e/m,其值为1.76×1011 C/kg”的描述.显然此处的电荷量显然只指大小.