自然界的放電現象國際單位制中電荷的單位是庫侖。
古代發現
在中國,古人認為電的現象是陰氣與陽氣相激而生成的,《說文解字》有“電,陰陽激耀也,從雨從申”。《字匯》有“雷從回,電從申。陰陽以回薄而成雷,以申泄而為電”。在古籍論衡(Lun Heng,約公元壹世紀,即東漢時期)壹書中曾有關於靜電的記載,當琥珀或玳瑁經摩擦後,便能吸引輕小物體,也記述了以絲綢摩擦起電的現象,但古代中國對於電並沒有太多了解。
西元前600年左右,希臘的哲學家泰利斯(Thales,640-546B.C.)就知道琥珀的摩擦會吸引絨毛或木屑,這種現象稱為靜電(static electricity)。而英文中的電(Electricity)在古希臘文的意思就是“琥珀”(amber)。希臘文的靜電為(elektron)
近代探索
18世紀時西方開始探索電的種種現象。美國的科學家富蘭克林(Benjamin Franklin,1706~1790)認為電是壹種沒有重量的流體,存在於所有物體中。當物體得到比正常份量多的電就稱為帶正電;若少於正常份量,就被稱為帶負電,所謂“放電”就是正電流向負電的過程,這個理論並不完全正確,但是正電、負電兩種名稱則被保留下來。此時期有關“電”的觀念是物質上的主張。
富蘭克林做了多次實驗,並首次提出了電流的概念,1752年,他在壹個風箏實驗中,將系上鑰匙的風箏用金屬線放到雲層中,被雨淋濕的金屬線將空中的閃電引到手指與鑰匙之間,證明了空中的閃電與地面上的電是同壹回事。
從物質到電場
在十八世紀電的量性方面開始發展,1767年蒲力斯特裏(J.B.Priestley)與1785年庫侖(C.A.Coulomb 1736-1806)發現了靜態電荷間的作用力與距離成反平方的定律,奠定了靜電的基本定律。
在1800年,意大利的伏特(A.Voult)用銅片和錫片浸於食鹽水中,並接上導線,制成了第壹個電池,他提供首次的連續性的電源,堪稱現代電池的元祖。1831年英國的法拉第(M. Faraday)利用磁場效應的變化,展示感應電流的產生。1851年他又提出物理電力線的概念。這是首次強調從電荷轉移到電場的概念。
電場與磁場
1865年、蘇格蘭的馬克斯威爾(J. C. Maxwell)提出電磁場理論的數學式,這理論提供了位移電流的觀念,磁場的變化能產生電場,而電場的變化能產生磁場。馬克斯威爾預測了電磁波輻射的傳播存在,而在1887年德國赫茲(H.Hertz)展示出這樣的電磁波。結果馬克斯威爾將電學與磁學統合成壹種理論,同時亦證明光是電磁波的壹種。
馬克斯威爾電磁理論的發展也針對微觀方面的現象做出解釋,並指出電荷的分裂性而非連續性的存在,1895年羅倫茲(H.A.Lorentz)假設這些分裂性的電荷是電子(electron),而電子的作用就依馬克斯威爾電磁方程式的電磁場來決定。1897年英國湯姆生(J.J.Thomson)證實這些電子的電性是帶負電性。而1898年由偉恩(W.Wien)在觀察陽極射線的偏轉中發現帶正電粒子的存在。
從粒子到量子
而人類壹直以自然界中存在的粒子與波來描述“電”的世界。到了19世紀,量子學說的出現,使得原本構築的粒子世界又重新受到考驗。海森堡(Werner Heisenberg)所提出的“測不準原理”認為壹個粒子的移動速度和位置不能被同時測得;電子不再是可數的顆粒;也不是繞著固定的軌道運行。
壹九二三年,德布洛伊(Louis de Broglie)提出當微小粒子運動時,同時具有粒子性和波動性,稱為“質—波二重性”,而薛定諤(Erwin Schrodinger)用數學的方法,以函數來描述電子的行為,並且用波動力學模型得到電子在空間存在的機率分布,根據海森堡測不準原理,我們無法準確地測到它的位置,但可以測得在原子核外每壹點電子出現的機率。在波耳的氫原子模型中,原子在基態時的電子運動半徑,就是在波動力學模型裏,電子最大出現機率的位置。
隨著科學的演進,人類逐漸理解“電”的物理量所能取得的數值是不連續的,它們所反映的規律是屬於統計性的。