电子的质量到底有多小？地球上全部电子的总质量会是多少呢？

电子是我们熟知的一种构成物质的基本粒子，在大家的印象中，电子是质量很小的粒子，它围绕着原子核运动构成了世间万物。但我们很少去深入的了解它，比如说电子的质量到底有多小呢？地球上所有的电子加起来会有多大的质量呢？今天我们就来讲一讲。

电子的质量小到什么程度，我们可以从粒子加速器的实验来讲，科学家是一群很“残忍”的家伙，他们将基本粒子在粒子加速器里加速到能达到的极限，然后让它们高速碰撞，最后在这些“车祸现场”探索微观世界。电子作为基本粒子的一种，自然也逃不过科学家们的“毒手”。

通过实验，电子在粒子加速器里可以被加速到光速的99.998，这是一个非常了不起的速度了。之所以没有达到光速，那是因为电子有质量原因，但电子能被加速到高达光速的99.998%，也说明了它的质量是微乎其微的，其中道理很简单，质量越大的物体越难被加速。

很显然这个“微乎其微”的质量是不可能用秤来称出来的，对此科学家会用一些特殊的方法。这里先科普一个名词：“荷质比 (specific charge)”，“荷质比”即带电体的电荷量与其质量的比值，每一种带电粒子都有一个固定的“荷质比”，它是可以从实验中测量出来的，电子也不例外。上世纪初，英国物理学家约瑟夫.约翰.汤姆逊（Joseph John Thomson）通过磁场和静电的偏转力相抵消的方法，精确的测出了电子的“荷质比”e/me=1.758×10^11C/kg，并因此获得了诺贝尔物理奖。

有了“荷质比”的数据，只需要再知道单个电子的电荷量就可以计算出电子的质量了，这也是一个巨大的难题。为此科学家们付出了很多的精力，1909年美国芝加哥大学物理学家罗伯特.安德鲁.密立根（Robert Andrews Millikan）通过著名的“密立根油滴实验 ”，测得了单个电子的电荷量数值，即基本电荷e=1.602176565(35) ×10^-19库仑。随便提一下，他也因此获得了诺贝尔物理奖。

知道了这两个参数的具体数据，我们就可以轻易的计算出单个电子的质量为：9.10956 × 10^-31kg。

现在我们可以来看一看整个地球有多少个电子了，由于时间关系，我们不可能数出地球上总共有多少个电子，因此在这里只能用大体上的统计数据了，其中会有不小的偏差，大家也不要过于追究。

根据相关数据，整个地球的质量为5.965 X 10^24kg，而地球的平均密度大约是铁的一半，铁原子的质量我们是清楚的，为9.288 × 10^-26kg，根据这两个数据，我们可以粗略的统计出地球上的原子数为（5.965 X 10^24/9.288×10^-26）×2 = 1.2845 X 10^50个，为了计算方便，我们再粗略的将每个原子所包含的电子数平均为10个，并计算得出整个地球有1.2845 X 10^51个电子。

最后，我们做一个简单的乘法，把电子的总数与单个电子的质量相乘，于是得出了整个地球的电子总质量为1.17 X 10^21kg，换成直观点的说法，地球上全部电子的总质量为117亿亿吨！ 这是一个近似的数字，可能与实际测量相差甚远，我们从这个计算结果可以清楚的看到，虽然单个的电子质量极小，但是因为它们有着庞大的基数，所以整个地球所有电子的总质量是一个相当大的数字。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们 ，我们下次再见`

概念辨析：静电场中的这些“电荷”是真电荷吗？

【同步学习】

静电场，元电荷，比荷，点电荷

自然界中的电荷只有两种。美国科学家本杰明·富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦起电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。

除了正电荷和负电荷，在分析和研究静电场时，人们还引入了一些“电荷”，但这些“电荷”并不是真正的电荷！

1.元电荷

迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，用e表示。所以元电荷是一个“电荷量”而不是电荷。

实验还发现，所有带电体的电荷量都是e的整数倍，如质子的带电量为+e，α粒子(He原子核)的带电量为+2e，氧离子的带电量为-2e。

元电荷e的数值最早由美国物理学家密立根测得，他因此获得1923年诺贝尔物理学奖。在一般计算中，常取:

e=1.60×10^-19C。

2.比荷

人们把粒子的电荷量和质量的比值叫做粒子的比荷，又称荷质比。所以“比荷”是两个物理量的比值，也不是电荷，如：

电子的电量大小e=1.60×10^-19C

电子的质量me=9.11×10^-31kg

所以电子的比荷:

1897年，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电磁场作用下的轨迹，确定阴极射线中的粒子带负电，并测出了它的比荷，这在一定意义上是历史上第一次发现电子。

3.点电荷

两个带电体之间的相互作用力不仅与它们的带电量大小、距离有关，而且与带电体自身的大小、形状以及电荷分布有关系。

如图所示，两个带电金属球半径为r，中心距离为4r，所带电荷量大小均为Q。

（1）若金属球所带电荷的分布是均匀的，则电荷之间的等效间距等于4r

（2）若金属球所带电荷是同种电荷，由于电荷间的相互排斥，电荷间距会大于4r

（3）若金属球所带电荷是异种电荷，由于电荷间的相互吸引，电荷间距会小于4r

当金属球之间的距离远大于半径r时，无论金属球所带电荷为同种电荷还是异种电荷，电荷分布的变化对它们之间的库仑力影响都可以忽略不计，这样金属球就可以看做带电的点，叫做点电荷。因此，点电荷是用来代替带电体的“带电的点”，类似于力学中的质点，也是一种理想化模型，实际上不存在！

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