将电形象化

电是我们一天中不断遇到的一种常见现象。几乎每个人都熟悉电气技术。我们也经历过穿过铺着地毯的房间并接地到金属(可能是门把手)后产生的弧形静电火花。我们曾在雷雨中感受到令人难以置信的闪电威力。然而，当我们去了解这些事件期间到底发生了什么时，我们通常会遇到两种有点迟钝的形象之一：第一种是水压模型，另一种是闪电。或者，当我们去了解这些事件中到底发生了什么时，我们通常会遇到两种有点迟钝的形象：第一种是水压模型，另一种是。电势(电压)相当于管道中的压力，在管道中电流是水流。在后者中，电是由称为电子的小珠子沿着导线传播而产生的。但这两种可视化都有它们的优点。水压模型帮助我们构思出像电位和电阻这样的抽象概念-但显然电路的导线、电容器和电阻与大坝、管道和收缩管道的结构几乎没有相似之处。电子珠子模型是高度相似的。但是，电子珠子模型是高度相似的。但是，电子珠子模型是高度相似的。但是，水压模型帮助我们构思出像电位和电阻这样的抽象概念--然而很明显，电路中的导线、电容器和电阻与大坝、管道和收缩管道的结构几乎没有什么相似之处。除了本身缺乏可视化的自我参照概念“电荷”之外，为了解决这些缺点，我们提出了以下动画：将电作为原子上的电子壳层之间的表面到表面的旋转齿轮(见下面的电影)。“这不是万能的可视化，而是希望朝着正确的方向迈出几步。”

任何物理概念都是在能想象到的最简单的条件下首先被理解的。后来，在我们获得一个现象的基本内部工作原理后，我们可以将这些原理扩展到其他越来越复杂的情况。因此，解释包括电在内的原子间现象需要从最简单的原子开始：氢气。氢气构成了现有物质的大部分，以其电离的形式能够在星际宇宙中容纳巨大的电流。氢只有一个电子，主要存在于原子核的某些径向距离内。这个电子，通常被称为电子云，是原子表面位置的同义词。虽然大约99.999的电子存在于原子核的430pm以内，但找到延伸到令人难以置信的距离的表面的可能性很小。事实上，根据量子力学，电子的径向分布函数没有距离限制。对于我们的模型，我们将电子壳层的这些扩展表示为。

下面(图2)所示的电路由单列氢原子组成。我们可以认为氢原子是电离的，并将其说明为网状电子壳层。这是另一种显示原子间共享电子的方式。我们看到两端的电子柱相对旋转。这种旋转说明了角动量的凝聚方向性。电子壳层的内聚角动量解释了“电荷”的概念。“在本例中，顺时针(CCW)旋转表示正电荷(+)，逆时针(CW)表示负(-)电荷。将符号任意分配给CW或CCW旋转并不重要，由于关于电荷方向性的约定在历史上一直在徘徊，其基本特征是，平均而言，在电路中(+)和(-)带电终端之间，内聚旋转的方向是相反的。

电荷也是一个有标度的量。在图示的电路中，电子在(-)端子的旋转速度比(+)快。这不是关于(+)和(-)带电端子的一般特征，而是对电势概念的说明更特殊。快速旋转的壳层比旋转较慢的壳层代表更大的电子动量，因此在电学上更有生产力。*在量子力学下，不可能精确地区分速度和方向性对电子动量的贡献，因此我们的可视化简化了动量的概念。*在量子力学下，不可能精确地区分速度和方向性对电子动量的贡献，因此我们的可视化简化了动量的概念。每个终端的电子之间的方向性)表示电压或电位的概念。终端之间的电压降越大，一旦两个终端接触，产生的电流就越大。因此，电流是这样一个过程，即更大的动量电子壳层(更快，更有凝聚力)激发较弱的(更慢的，更不粘合的)壳层运动。当两个终端接触时，新接触的柱子之间的动量转移以接近光速的速度迅速发生。然而，如果原子保持不变，它们的电子继续以很大的速度旋转。但是，当两个终端进行接触时，新接触的柱子之间的动量转移发生得很快，接近光速。然而，如果原子保持不动，它们的电子继续以很大的速度旋转