电子带电量电子的质量到底有多小？地球上全部电子的总质量有多大？

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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电子的质量到底有多小？地球上全部电子的总质量有多大？

导语

众所周知，我们物质的组成是由质子和电子、以及中子组成的，质子和中子有大质量，并且质量还基本相等，但电子的质量非常小，而且它的质量常常被我们忽略。

那么，电子的质量到底有多小?

地球上所有电子的总质量又有多大?

测量电子的质量。

众所周知，电子的最大特点就是质量非常小，所以它的质量常常被人们忽略不计。

但是，往往就是这样微小的物质构成万千世界，是人类现阶段的物质认识基础。

况且，微小的物质也有着微小物质的特点，在我们的日常生活中也都发挥着重要的作用。

如果你对微小物质的特性感兴趣，不妨通过密立根油滴实验了解一下。

这是一项非常著名的实验。

其通过观察小油滴在电场中的运动，来发现微小物质的特性。

在此之前，虽然科学家们已经得出了电子的存在，但是对于电子的质量并不了解，电量也只是一个模糊的概念。

在此实验之前，关于电子的电荷的大小的概念就非常模糊。

但是通过这个实验，科学家们更进一步地明确了电子的电量。

油滴在电场中均匀移动，经过一段时间后，最终稳定下来，这就表明油滴所受到的电场力和重力相等。

在此，油滴的半径r、密度d、液滴所带的电荷量q等会用到，所以分别用公式表示。

油滴的体积:

V=4/3πr^3。

油滴的重力:

G=Fd=mg=ρV=g=ρ(4/3πr^3)=g=ρ4/3πgr^3。

电场的强度:

E=F/q。

油滴所受的电场力:

F=qE=qEd=qd(4/3πr^3)=qEd=4/3qπr^3E。

电场的强度:

E=F/q=qE。

通过这些公式，就能得出油滴带电量q的公式为:

q=mg/(4/3πgr^3)=g/(4/3πr^3)=4/3g/(πrd)力的大小。

通过这些公式，科学家经过实验，得出了电子的电量约为1.610^-19C。

而且这还不是最终的结果，随着后续的实验越来越精密，最终确定一个电量为1.610^-19C的大小是精确的。

而且，随着越来越精密的实验仪器相继发明，一些以前认为不可能的事情，现在也逐渐成为了现实。

比如，有一个电子它到底有多重?

人们可以通过不断的实验，通过不断的得出结果进行总结，最终推理得到一个答案。

这个答案是:9.10956*10^-31kg。

是的，微小粒子的质量往往是如此的微小，甚至可以忽略不计。

如果加上单位克，就是10^-28kg左右。

据此类推，如果一个小米粒子拥有一个电子的质量，那么一个千米立方的体积就能够容纳充实6亿吨的小米粒子。

如果不考虑排列、密实等问题，6亿吨的小米粒子占据千米立方的体积绰绰有余。

由此可以看到，电子的质量有多小。

可是，地球上还有这么多电子在构成万千世界，在这些小小的电子之中，又蕴藏着怎样的奥秘?

地球上的电子数量。

地球上的物质主要是由氢、氧、碳、氮等元素组成。

其中，氢元素是唯一的单原子分子，质量最小，其他元素都是分别由两种或两种以上的原子分子所组成。

这些分子由质子、电子和中子组成，其中，质子和中子几乎量相等，所以我们可以简单地认为组成的物质的原子中质子和中子的比例为1:1。

每个元素中质子数量和电子数量有相等，这就决定了电中性。

整体电中性就意味着地球整体电中性。

地球整体为电中性，因此，地球上的电子数量和质子数量是相等的。

通过此，我们不妨利用地球组成元素的原子量和地球物质的量简单地推算一下地球上电子的数量。

所以，地球是由四分之一的氢、三分之一的氧、二分之一的碳和四分之一的氮组成的。

其中，氢元素的原子量为1，以此类推，氧20、碳12、氮14。

由于氢元素是单原子分子，这里就不需要乘以分子系数2，直接计算。

所以，地球上电子总量为856千克。

相较于氢元素，其余的氧、碳和氮元素都是二原子分子，计算质量时需要乘以分子系数2。

所以，氧元素质量计算为2320千克=640千克，碳元素质量计算为212640千克=12800千克。

同理，氮元素质量计算为214*640千克=17920千克。

因此，地球上电子总量为856+320+12800+17920=23600千克。

地球上电子的总质量。

由此推算，地球上电子的数量为23600千克。

上面我们知道，质子和中子的比例为1:1。

所以，地球上质子的数量也为23600千克。

不妨我们进行一个简单的估算，我们把质子的质量设为1，电子的质量设为零。

那么，地球的质量就为23600+23600+0=23600千克。

但是，我们知道地球的质量是5.98*10^24kg。

所以，电子的质量就不能忽略不计。

所以，同时有两个错误，一个是电子质量不能忽略不计，但是我们仅仅是一个估算，电子的质量小，我们就可以这么简单的进行估算。

二是质子不止是一个元素组成的，还有氢的存在。

这两种错误都不能阻碍我们最终的结果。

因为，地球上有这么多元素组成，就说明地球上有这么多分子和原子，因此，质子要比我们估算的要多，但是电子的数量不能忽略不计，地球上电子的质量可以忽略不计。

故而，总质量就要小很多，这两者之间一个是大约的估算，一个是按具体的原子计算的估算，两者相差很小，远不及地球质量的量级。

所以，地球上所有电子的总质量约为5.98*10^24kg。

这也仅仅是一个小于项，不算具体还要细分，还会有许多未知的存在。

结语

所以，地球上所有电子的总质量约为1.59*10^21kg。

微小的量级是大千世界的组成部分，是量子物理学的基础。

电子的微小量级，具体的量级，又预示着更深层次的思考和未知的存在。

纤维锂离子电池问世，手机随放随充，可穿戴设备或将迎来能源革命

以后出门，不用带充电器和充电宝，把手机仍在衣服的兜里，或者手提包里就能给手机充电，这样科幻版的场景，已经被我们中国人实现。那么这次是复旦大学立功了，开发出一种新型纤维电池，或将改变能源供应的现有格局。

复旦大学彭慧胜团队，通过技术创新，持续取得突破，有效解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题，连续构建出兼具良好安全性和综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池。相关研究成果以《高性能纤维锂离子电池的规模化构建》为题，发表于《自然》主刊，并被审稿人评价为“储能领域和可穿戴技术领域的里程碑研究”和“柔性电子领域的一个里程碑”，其权威性毋庸置疑。

随着移动互联网、万物互联的快速发展，尤其是穿戴设备越发兴起，柔性电池也迎来了发展良机，所以纤维锂离子电池便成为了一种颇具潜力的技术方案。

但是长久以来，面向块状锂离子电池的成熟生产体系，很难适用于纤维锂离子电池。

迄今为止，有报道的纤维锂离子电池长度往往都是厘米级，并且基于整体质量的能量密度也比较低，这些难题也限制了纤维锂离子电池的实际应用。

福达大学的科研团队，广泛尝试了不同电学特性的纤维集流体材料，发现并揭示出纤维锂离子电池内阻随长度增加先减小后逐步趋于稳定的变化规律。最终，实现了高效的连续化制备方法。

该纤维锂聚合物离子电池表现出了良好的综合性能，基于包括封装材料在内的全电池重量，其能量密度超过85Wh/kg，长度为1米的电池可以为智能手机、手环、心率监测仪、血氧仪等可穿戴电子设备长时间连续有效供电；纤维锂离子电池还具有良好的循环稳定性，循环500圈后，电池的容量保持率仍然达到90.5%，库伦效率为99.8%；在曲率半径为1厘米的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80%；甚至在重复水洗、挤压等严苛环境下也可以保持较为稳定的电化学性能。

可见，这是一个巨大的突破。并且，通过努力，还实现了高性能的大面积电池织物，这也意味着，这种纤维离子电池已经具备广泛的实用场景和应用价值。

例如，团队就展示了一款集成纤维锂离子电池的手提包，把手机放进包里就能实现半小时充电20-30%。

当然，目前来说还有各种问题有待解决。例如，这种纤维聚合物锂离子电池，与普通的锂离子电池在能量密度上，还有提升空间。以及，电池织物和无线充电发射装置的集成，通过自然能源充电等等。这就需要我们的科学家们，通过聪明才智，逐一突破了。

总之，未来的某一天，电池将不再局限于块状形态，除了日常的衣服、拎包，在使用软性材料的地方，都可以通过这种纤维锂离子电池织物进行一定程度的替代，例如汽车、火车的座椅，还有一些特特殊场景，例如消防员、警察、士兵、救援人员穿的外套等等，有需求的情况下，可以提供充电功能。可见，这在某些紧急情况下，将会发挥出巨大的作用。