說起來電從哪里來，很多人都會說從發(fā)電廠來啊，從發(fā)電機來啊等等，那你就太俗套了。

如果詳細追尋電的來源，那么我們首先得來說一說電子，不要誤會，不是你小時候裝到電子手表里的那個紐扣電池，雖然那時間也將這種紐扣電池叫做電子。

說起電，你要先知道電子

書歸正傳，電子，最早發(fā)現(xiàn)的基本粒子。帶負電，電量為1.602176634×10-19庫侖，是電量的最小單元。質(zhì)量為9.10956×10-31kg。 常用符號e表示。1897年由英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆生在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)。一切原子都由一個帶正電的原子核和圍繞它運動的若干電子組成。電荷的定向運動形成電流，如金屬導線中的電流。利用電場和磁場，能按照需要控制電子的運動(在固體、真空中)，從而制造出各種電子儀器和元件，如各種電子管、電子顯微鏡等。電子的波動性于1927年由晶體衍射實驗得到證實。

電子（electron）是帶負電的亞原子粒子。它可以是自由的(不屬于任何原子)，也可以被原子核束縛。原子中的電子在各種各樣的半徑和描述能量級別的球形殼里存在。球形殼越大，包含在電子里的能量越高。

在電體中，電流由電子在原子間的獨立運動產(chǎn)生，并通常從電極的陰極到陽極。在半導體材料中，電流也是由運動的電子產(chǎn)生的。但有時候，將電流想象成從原子到原子的缺電子運動更具有說明性。半導體里的缺電子的原子被稱為空穴（hole）。通常，空穴從電極的正極'移動'到負極。

電子屬于亞原子粒子中的輕子類。輕子被認為是構成物質(zhì)的基本粒子之一。它帶有1/2自旋，即又是一種費米子（按照費米—狄拉克統(tǒng)計）。電子所帶電荷為e=1.6×10-19C（庫侖），質(zhì)量為9.11×10-31kg（0.51MeV/c2），能量為5.11×103eV，通常被表示為e?。電子的反粒子是正電子，它帶有與電子相同的質(zhì)量，能量，自旋和等量的正電荷（正電子的電荷為+1，負電子的電荷為-1）。

下面我們開始講的再深奧一些：

物質(zhì)的基本構成單位——原子是由電子、中子和質(zhì)子三者共同組成。中子不帶電，質(zhì)子帶正電，原子對外不顯電性。相對于中子和質(zhì)子組成的原子核，電子的質(zhì)量極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1840倍，當電子脫離原子核束縛在其它原子中自由移動時，其產(chǎn)生的凈流動現(xiàn)象稱為電流。

但是，電子并非基本粒子，100多年前，當美國物理學家Robert Millikan首次通過實驗測出電子所帶的電荷為1.602×10-19C后，這一電荷值便被廣泛看作為電荷基本單元。然而如果按照經(jīng)典理論，將電子看作“整體”或者“基本”粒子，將使我們對電子在某些物理情境下的行為感到極端困惑，比如當電子被置入強磁場后出現(xiàn)的非整量子霍爾效應。

基本粒子

電子被歸在亞原子粒子中的輕子類。輕子是物質(zhì)被劃分的作為基本粒子的一類。電子帶有二分之一自旋，滿足費米子的條件（按照費米-狄拉克統(tǒng)計）。電子所帶電荷約為-1.6×10-19庫侖，質(zhì)量為9.10956×10-31kg（0.51MeV/c2）。通常被表示為e?。與電子電性相反的粒子被稱為正電子，它帶有與電子相同的質(zhì)量，自旋和等量的正電荷。電子在原子內(nèi)做繞核運動，能量越大距核運動的軌跡越遠，有電子運動的空間叫電子層，第一層最多可有2個電子。第二層最多可以有8個，第n層最多可容納2n2個電子，最外層最多容納8個電子。最后一層的電子數(shù)量決定物質(zhì)的化學性質(zhì)是否活潑，1、2、3電子為金屬元素，4、5、6、7為非金屬元素，8為稀有氣體元素。

然后我們來說說怎么得到電

物質(zhì)的電子可以失去也可以得到，物質(zhì)具有得電子的性質(zhì)叫做氧化性，該物質(zhì)為氧化劑；物質(zhì)具有失電子的性質(zhì)叫做還原性，該物質(zhì)為還原劑。物質(zhì)氧化性或還原性的強弱由得失電子難易決定，與得失電子多少無關。

由電子與中子、質(zhì)子所組成的原子，是物質(zhì)的基本單位。相對于中子和質(zhì)子所組成的原子核，電子的質(zhì)量顯得極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的1842倍。當原子的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)不等時，原子會帶電，稱這原子為離子。當原子得到額外的電子時，它帶有負電，叫陰離子，失去電子時，它帶有正電，叫陽離子。若物體帶有的電子多于或少于原子核的電量，導致正負電量不平衡時，稱該物體帶靜電。當正負電量平衡時，稱物體的電性為電中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統(tǒng)能夠?qū)⒋善幔ㄓ⒄Z：enamel paint）或聚氨酯漆，均勻地噴灑于物品表面。

電子與質(zhì)子之間的吸引性庫侖力，使得電子被束縛于原子，稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子，會交換或分享它們的束縛電子，這是化學鍵的主要成因。當電子脫離原子核的束縛，能夠自由移動時，則改稱此電子為自由電子。許多自由電子一起移動所產(chǎn)生的凈流動現(xiàn)象稱為電流。在許多物理現(xiàn)象里，像電傳導、磁性或熱傳導，電子都扮演了要重要的角色。移動的電子會產(chǎn)生磁場，也會被外磁場偏轉(zhuǎn)。呈加速度運動的電子會發(fā)射電磁輻射。

電荷的最終攜帶者是組成原子的微小電子。在運動的原子中，每個繞原子核運動的電子都帶有一個單位的負電荷，而原子核里面的質(zhì)子帶有一個單位的正電荷。正常情況下，在物質(zhì)中電子和質(zhì)子的數(shù)目是相等的，它們攜帶的電荷相平衡，物質(zhì)呈中性。物質(zhì)在經(jīng)過摩擦后，要么會失去電子，留下更多的正電荷（質(zhì)子比電子多）。要么增加電子，獲得更多的負電荷（電子比質(zhì)子多）。

這個過程稱為摩擦生電。

那么我們?nèi)粘Ｓ玫碾娫趺磥淼哪兀?/h2>

富蘭克林導電試驗

其實，時至今日，我們能用上電這么個神奇的東西，我們得感謝二傻子富蘭克林，要不是他不要命的放起來風箏，或許我們現(xiàn)在還在點煤油燈呢。

現(xiàn)在發(fā)電技術分了幾種，

1、發(fā)電機

不管是煤電、水電、核電，本質(zhì)上都是通過流體帶動發(fā)電機工作產(chǎn)生電流，發(fā)電機由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘嫵苫ハ噙M行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。

說到電磁感應定律和電磁力定律，就不得不說電磁感應。那么什么是電磁效應？

公元1600年，英國醫(yī)生吉爾伯特(1544～1603)做了多年的實驗，發(fā)現(xiàn)了“電力”，“電吸引”等許多現(xiàn)象，并最先使用了“電力”、“電吸引”等專用術語，因此許多人稱他是電學研究之父。在吉爾伯特之后的200年中，又有很多人做過多次試驗，不斷地積累對電的現(xiàn)象的認識。1734年法國人杜伐發(fā)現(xiàn)了同號電相互排斥、異號電相互吸引的現(xiàn)象。1745，普魯士(德國的前身)的一位副主教克萊斯特在實驗中發(fā)現(xiàn)了放電現(xiàn)象。

18世紀中葉，在大洋彼岸的美國，大電學家富蘭克林又做了多次實驗，進一步揭示了電的性質(zhì)，并提出了電流這一術語。他認為電是一種沒有重量的流體，存在于所有的物體之中。如果一個物體得到了比它正常的份量更多的電，它就被稱之為帶正電(或“陽電”);如果一個物體少于它正常份量的電，它就被稱之為帶負電(或“陰電”)。所謂放電就是正電流向負電的過程。富蘭克林的這一說法，在當時確實能夠比較圓滿地解釋一些電的現(xiàn)象，但對于電的本質(zhì)的認識與我們現(xiàn)在的“兩個物體互相磨擦時，容易移動的恰恰是帶負電的電子”的看法卻是相反。

富蘭克林

在早期，許多科學家一致認為電和磁不存在任何聯(lián)系。而到了1820年，丹麥科學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即電能生磁。如果一條直的金屬導線通過電流，它的周圍空間就會產(chǎn)生相應的圓形磁場，而且導線中的電流越強，產(chǎn)生的磁場就越強。這種現(xiàn)象就是電磁效應。電磁效應揭示了磁與電之間存在著聯(lián)系，把電學和磁學聯(lián)系了起來。人們根據(jù)電磁效應發(fā)現(xiàn)了一系列重要的電磁規(guī)律，并發(fā)明了電磁鐵，將其應用于生活之中?，F(xiàn)在，電磁效應在電工、電子技術、電氣化、自動化等方面應用廣泛，對推動社會生產(chǎn)力和科學技術的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

奧斯特，丹麥物理學家

大家都知道了電磁效應，那么又是如何發(fā)電的呢？

奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應后，有許多物理學家便試圖尋找它的逆效應，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對電作用的問題。1831年，一位叫邁克爾.法拉第的科學家發(fā)現(xiàn)了磁與電之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化關系。只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應（Electromagnetic induction），產(chǎn)生的電流叫做感應電流。

自學成才的邁克爾 . 法拉第

那么發(fā)電機是如何發(fā)電的呢？

發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姍C，最早產(chǎn)生于第二次工業(yè)革命時期，由德國工程師西門子（對，你沒聽錯，就是你現(xiàn)在聽起來很牛逼的那個西門子公司的西門子）于1866年制成。它分為交流發(fā)電機和直流發(fā)電機兩大類，二者除換向器外，裝置基本相似。以交流發(fā)電機為例，其工作原理是，當交流發(fā)電機的軸轉(zhuǎn)動時，安裝在軸上的線圈也在磁場中旋轉(zhuǎn)，使得線圈的一邊向上運動，而另一邊向下運動，這種運動使線圈產(chǎn)生了感應電流。當線圈轉(zhuǎn)過半周后，線圈的左右兩條邊在磁場中的方向發(fā)生改變，其產(chǎn)生的電流方向也就發(fā)生改變。交流電就這樣被發(fā)出來了。

西門子

一直到現(xiàn)在為止，不管是煤電、水電、核電，本質(zhì)上都是通過流體帶動發(fā)電機工作產(chǎn)生電流，發(fā)電機由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。所以有人說人類獲取能源的方式就是變著樣的燒開水的過程。

最先進的發(fā)電方式：核聚變反應堆

解惑：電子也在繞圈圈

上面說過，電流本質(zhì)是電子的位移，電子也是一種物質(zhì)，一定的空間里邊，物質(zhì)遵從守恒定律，物質(zhì)無法消失也無法再生，只會從另外一款物質(zhì)轉(zhuǎn)換成另外一種。電子也是一種物質(zhì)，在沒有發(fā)生化學反應的過程中，它并不會轉(zhuǎn)換成另外一種物質(zhì)，所以它會守恒。發(fā)電機工作時候切割磁力線，只是讓磁場轉(zhuǎn)換成電場，驅(qū)動電子從金屬一端經(jīng)過特殊的回路（這個回路就是到我們各家的復雜電路啦）跑到另外一端而已，電子并沒有消失，當磁場消失以后，電子停止了運動，并不會增加或者減少。

有人會說，燈泡在發(fā)光啊，根據(jù)能量守恒定律，電轉(zhuǎn)換成了光，電子應該有損失吧？

燈泡是根據(jù)電流的熱效應原理制成的。燈泡接上額定的電壓后，電流通過燈絲而被加熱到白熾狀態(tài)(2000C以上)，因而發(fā)熱發(fā)光.從而在工作時，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。

而光是能量的一種形式是由原子釋放出來的。它是由許多微小類似粒子的小團組成的，這些類似粒子的東西有能量和動量但沒有質(zhì)量。這些粒子叫做可見光子，是光的最基本單位。當電子受到激發(fā)的時候原子就會釋放出可見光子。如果你已經(jīng)知道原子是如何工作的話，那你也就知道電子是圍著原子核走來走去的負極電荷粒子。原子的電子有著不同等級的能量，主要取決幾個因素，包括它們的速度和離原子核的距離。電子不同的能量等級占有不同的軌函數(shù)和軌道。

通常來說，有著大能量的電子就會離原子核更遠當原子得到或失去能量的時候，是以電子移動表示變化。當有某些東西將能量傳到原子的時候---以熱量為例子-電子可以暫時被推進到一個更高的軌道(遠離原子核)。電子只是在這一軌道位置停留極短時間:幾乎馬上就被退回到原子核，到達它的原始軌道上。這時電子就以光子的形式放出額外的能量。發(fā)光的波長取決于有多少能量被釋放出來，這也就取決于電子所在的軌道位置。因此，不同類的原子就會釋放出不同類的可見光子。換句話說就是光的顏色是由受激發(fā)的原子種類決定。

燈泡的結構非常簡單。在它的底部有兩個金屬接觸點，是用來連接電的。金屬接觸點有兩條接觸到一個薄金屬燈絲的線。燈絲坐落在燈泡的中央，由一個玻璃支撐住的。線和燈絲都包在充滿惰性氣體的玻璃燈泡的里面，通常都是氬惰性氣體當燈泡連上電源的時候，電流就會從其中一個接觸點流到另一個接觸點然后再流到線和燈絲。實心導體線電流中的大量自由電子從負極帶電區(qū)移動到正極帶電區(qū)。在振動原子的跳躍電子可能暫時被推到一個更高的能量位置。當它們落回原始正常位置時候，電子就會以光子形式釋放出額外能量。金屬原子釋放大部分的紅外線可見光子，人們的眼睛是可以看見的。但如果它們被加熱到大約4000華氏溫度的時候燈泡就會發(fā)出大量的可見光。幾乎在所有的白熾燈泡都用到鎢，因為它是最理想的燈絲材料。金屬必須要加熱到極高的溫度才會發(fā)出有用可見光。實際上大多數(shù)金屬在達到這個溫度之前都會熔化了，而鎢絲卻有著不尋常的高熔化溫度。但鎢絲在這么高的溫度時會起火，如果在條件允許下，兩種化學物之間就會產(chǎn)生反應而引起燃燒，燈泡里的燈絲是由一個密封，無氧空間覆蓋來防止燃燒。把燈泡里的空氣都吸出來創(chuàng)造一個接近真空的狀態(tài)--就是說里面沒有任何物質(zhì)。由于幾乎沒有任何氣體特物質(zhì)在里面，所以物質(zhì)就不會燃燒。這個方法存在一個問題就是鎢原子蒸發(fā)作用。在這么高的溫度里，在一個真空燈泡里，自由鎢原子以直線射出。隨著越來越多的原子蒸發(fā)，燈絲就開始衰變并且玻璃開始變黑，這大大減少了燈泡的壽命。

也就是說，是的，電流通過介質(zhì)并發(fā)光會造成能量損失，但是這個能量損失并非是電流中電子的能量損失，而是激發(fā)受體也就是介質(zhì)所產(chǎn)生的能量損失。

2、化學電池

化學電池都與氧化還原反應有關。在18世紀末，人們把與氧化合的反應叫氧化反應，而把從氧化物中奪取氧的反應叫還原反應。到19世紀中葉，有了化合價的概念，人們把化合價升高的過程叫氧化，把化合價降低的過程叫還原。20世紀初建立了化合價的電子理論，人們把失電子的過程叫氧化，得電子的過程叫還原。以干電池為例，由于電池內(nèi)由于發(fā)生化學變化,碳棒上聚集了許多正電荷,鋅筒表面上聚集了許多負電荷。碳棒和鋅筒叫做干電池的電極, 聚集正電荷的碳棒叫正極, 聚集負電荷的鋅筒叫負極。干電池外殼上符號+、-分別表示電池的正極和負極。當正負極電路聯(lián)通時，電路里的自由電荷所以能發(fā)生定向移動形成電流, 是因為電源的正極有多余的正電荷,電源的負極有多余的負電荷,從而在電路上產(chǎn)生了電壓。電源的作用跟抽水機相似, 它不斷使正電荷聚集在正極上, 負電荷聚集在負極上,保持兩極間有一定的電壓,使連接導體中不斷有電流通過。

干電池

3、太陽能電池

太陽能電池是利用半導體材料的光電效應,將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置.光生伏特效應：假設光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被接納，具有足夠能量的光子可以在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激起，致使發(fā)作電子－空穴對。界面層臨近的電子和空穴在復合之前，將經(jīng)由空間電荷的電場結果被相互分別。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負電的P區(qū)運動。經(jīng)由界面層的電荷分別，將在P區(qū)和N區(qū)之間發(fā)作一個向外的可測試的電壓。此時可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。對晶體硅太陽能電池來說，開路電壓的典型數(shù)值為0.5～0.6V。經(jīng)由光照在界面層發(fā)作的電子－空穴對越多，電流越大。界面層接納的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽能電池中組成的電流也越大。

光電效應是物理學中一個重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波（該頻率稱為極限頻率threshold frequency）照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量彈出物質(zhì)而形成電流，即光生電。光電現(xiàn)象由德國物理學家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛因斯坦所提出。科學家們在研究光電效應的過程中，物理學者對光子的量子性質(zhì)有了更加深入的了解，這對波粒二象性概念的提出有重大影響。

一、太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。

（1） 光—熱——動—電轉(zhuǎn)換方式：通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—動再轉(zhuǎn)換成電最終轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。

（2） 光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式：利用光電效應，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染。

太陽能電池

不管采用的是那種發(fā)電方式，都是通過特殊的力學效應，將電子從原有軌道逼出，使其按照人類所劃定的軌道運行，進而形成電流。