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人们对于电的认识，最初来源于自然界的雷电现象和人为的摩擦起电现象。早在公元前585年，古希腊哲学家塞利斯已经发现了摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体。在我国的东汉时期，王充于《论衡》一书中提到“顿牟掇芥”等问题，所谓“顿牟”就是琥珀，“掇芥”意即吸引籽菜，就是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。西汉末年，有关于“玳瑁吸细”的记载，以及“元始中（公元3年）……矛端生火”，即金属制的矛的尖端放电的记载。晋朝（公元3世纪）还有关于摩擦起电引起放电现象的记载：“今人梳头，解着衣时，有随梳解结，有光者，亦有声。”
课程目标
1.了解电路元件的作用，理解电荷和电荷量的基本概念。
2.了解电路的基本概念、基本组成以及三种工作状态。
3.理解电流产生的条件和电流的概念，掌握电流的基本计算公式。
4.理解电压、电动势以及电流的参考方向（或称正方向）。
5.掌握安全用电常识。
在对电现象的早期研究中，最早进行系统研究的首推英国医生威廉·吉尔伯特，他在文章中说，随便用一种金属制成一个指示器……在这个指示器的另一端，移近一个轻轻摩擦过的琥珀或者光滑的磨擦过的宝石，这个指示器就会立即转动。他通过大量的实验驳斥了许多关于电的迷信说法，并且发现不仅摩擦过的琥珀有吸引轻小物体的性质，其他物质例如金刚石、水晶、硫黄、硬树脂、明矾等也有这种性质，他把这种性质称为电性。1660年，德国马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。他用硫黄制成形如地球仪的可转动物体，用干燥的手掌摩擦干燥的球体使之停止便可以获得电。盖利克的摩擦起电机经过不断改进，在静电实验中起到非常重要的作用。
18世纪中叶，电学实验逐渐普及，在法国和荷兰有不少人把电学实验进行公开表演，视其为一种娱乐活动。1731年，英国牧师格雷在实验中发现，由摩擦产生的电在玻璃和丝绸等物体上可以保持，而金属等物体虽然不能由摩擦而产生电，但却可以用金属丝把摩擦产生的电引出来，金属丝末端具有对轻小物体的吸引作用，第一次分清了导体和绝缘体的区别。1745年，德国牧师克莫斯托，尝试用一根钉子把电引到瓶子里去，当他一手握瓶子、一手摸钉子时，受到了明显的电击。1746年，荷兰莱顿城莱顿大学的教授彼得·冯·穆欣布罗克无意中发现了同样的现象，用他自己的话说：“手臂和身体产生了一种无形的恐怖感觉，总之，我认为自己的命没了。”穆欣布罗克公布了自己意外的发现：把带电的物体放进玻璃瓶里，就可以把电保存起来。
综上所述，电是一种物质，也是一种客观存在的自然现象。
图1-1 自制莱顿瓶构造示意图
两个不同材质的物体例如丝绸和玻璃棒，经过相互摩擦以后，都能够吸引羽毛、纸片等轻微物体。这表明两个物体经过摩擦以后处于一种特殊状态。我们把处于这种状态的物体称为带电体，带电体所携带的这种物质就被称为电荷，俗称“地电”。穆欣布罗克的上述发现，使电学史上第一个保存电荷的容器诞生了。它是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属细杆跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球，法国电学家诺莱特把这种能存储电荷的瓶子称为莱顿瓶（以穆欣布罗克所在大学的名称命名），这就是最初的以玻璃瓶为介质的电容器（详见第五章第一节），如图1-1所示。
莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响，电学家们不仅利用它作了大量的实验，而且作了大量的示范表演，有人用它来点燃酒精和火药。其中最壮观的是诺莱特在巴黎一座大教堂前的表演，诺莱特邀请了路易十五的皇室成员现场观看莱顿瓶的表演，他让700名修道士手拉手排成一行，队伍全长达900英尺（约275米），如图1-2（a）所示。然后，诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶，让排尾的修道士握住瓶子的引线，一瞬间，700名修道士，因受电击几乎同时跳起来，在场的人无不为之目瞪口呆，诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电荷的巨大威力，如图1-2（b）所示。
图1-2 修道士承受电击实验示意图
莱顿瓶的发明使物理界第一次有办法得到很多电荷，并对其性质进行研究。1746年，英国伦敦的物理学家柯林森，通过邮寄向美国费城的本杰明·富兰克林赠送了一只莱顿瓶，并在信中向他介绍了使用方法，这让富兰克林于1752年顺利完成了著名的费城实验。富兰克林用风筝将“天电”（即雷电）引了下来，把天电收集到莱顿瓶中，从而弄明白了“天电”和日常生活中因为摩擦等原因产生的“地电”原来是一回事，都是客观存在的电荷。
物体所带的电荷有两种：正电荷和负电荷。通过实验可以证明，带同种电荷的物体相互排斥，带异种电荷的物体相互吸引，这种相互作用称为电性力。电性力与万有引力是不同的，万有引力总是相互吸引，而电性力却随着电荷的异种或同种有吸引与排斥之分。根据带电体之间的相互作用力的强弱，我们能够确定带电体所带电荷的多寡。表示带电体所带电荷多寡程度的物理量称为电荷量（或称电量），用符号 q 表示。我们规定，正电荷的电荷量取正值，负电荷的电荷量取负值。
为什么摩擦可以使物体带电？我们可以根据物质的电结构加以说明。常见的宏观物体（实物）都是由分子、原子组成，而任何元素的原子都由一个带正电的原子核和一定数目的围绕原子核运动的电子所组成，原子核又由带正电的质子和不带电的中子组成，通常用p和n表示。每一个质子所带正电荷量和电子所带负电荷量是等值的，通常用+e和-e来表示。在正常情况下，原子内的电子数和原子核内的质子数相等，从而整个原子呈现电中性。由于构成物体的原子是电中性的，因此物体在一般情况下将处于电中性状态，对外并不显现电的作用。当两种不同材质的物体相互紧密接触（例如摩擦）时，有一些电子会从一个物体迁移到另一个物体上去，结果使得两个物体都处于带电状态。因此，这种带电，实际上是通过某种作用破坏了物体的电中性状态即平衡状态，使得该物体内电子不足或者过多而呈现带电状态即不平衡状态。由于电荷是客观存在的物质，因此它既不能创造也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体上，这一结论称为电荷守恒定律。
实验证明，无论是摩擦起电的过程，还是用其他方法迫使物体带电的过程，正负电荷总是同时出现的，并且这两种电荷的量值一定相等。电荷的量值用库仑表示，其表示符号是C，是电荷的计量单位。
1C（库仑）=10 3 mC（毫库）=10 6 μC（微库）
当两种等量的异种电荷相遇时，则相互中和，物体恢复到电中性状态。由此可见，当一种电荷出现时，必然有相等量值的异种电荷同时出现；一种电荷消失时，也必然有相等量值的异种电荷同时消失。在一个与外界没有电荷交换的容器内，无论进行怎样的物理过程，容器内正负电荷量的代数和总是保持不变，这就是由实验总结出来的电荷守恒定律，这一结论与上述结论是相辅相成的。表1-1列出了电子、质子和中子的电荷量及其质量大小，其中质量用kg表示。表中显示，一个电子（e）所带电荷量为1.6×10 -19 库仑。1库仑约等于6.24×10 18 个电子所带的电荷量。
表1-1 电子、质子和中子的电荷量及质量
思考题
1.什么是电？你能用一句话概括电的含义吗？
2.电荷和电荷量是一回事吗？试说明之。
3.电荷守恒定律是理论推导出来的，还是通过实验总结出来的？
4.通过表1-1所列出的关于电子、质子和中子的电荷量及质量大小，你能否比较出其电荷量的库仑（C）数和质量的公斤（kg）数的数量级是大还是小？