1.2.1 電荷與電流

根據原子理論，物質是由原子組成的，原子又是由原子核和圍繞原子核高速運動的電子組成的。原子核由帶正電荷的質子和不帶電荷的中子組成，所以整體上原子核帶正電荷。電子帶負電荷。電子的負電荷與質子的正電荷平衡，而且每個原子的質子數與電子數相等，因此原子呈中性。

帶電粒子所帶的電荷數稱為電荷量。電荷量的國際單位是庫侖（C）。1C的電量等于6.24×1018個電子所帶的電荷量。單個電子所帶的電荷量是-1.602×10-19C，單個質子所帶的電荷量是1.602×10-19C。

不隨時間變化的電荷量常用大寫字母Q表示。瞬間電荷量（可以隨時間變化，也可以不隨時間變化）則用q（t）表示，也常常簡寫為q。這是工程上的一種習慣用法：大寫字母表示常量；小寫字母則用于更一般的表示，可以是常量，也可以是變量。原子最外層的電子在適當條件下可能克服原子核的吸引力，而從原子中掙脫出來，成為帶負電的自由電子，失去電子的原子則會形成帶正電荷的粒子。因此電荷既不能創造，也不能消失，這種特性叫作電荷守恒性。但是在一定的條件下，電荷能從一個地方轉移到另一個地方，這種電荷的移動就形成了電流。

圖1-3表示了金屬導體中產生電流的情況，外加電壓的作用使金屬導體中的電子發生遷移。其中的箭頭表示正電荷的運動方向，所以電子的運動方向實際上是與箭頭方向相反的。

圖1-3 金屬導體中的電流

由于電荷在工程上難以測量，因此常常將電流作為分析和測量的對象。