「電荷量」定義是否有邏輯問題？

01-04

電荷量不可能是用帶電基本粒子的數量定義的，因為定義時還不清楚物質的電結構，對吧？
我們能測量的，邏輯上只有相互作用（力的大小方向等），那麼在這種情況下，描述點電荷相互作用的庫侖定律中為何竟說靜電力與電荷乘積成正比（此前不清楚相互作用的規律，按上述說法，又沒有其它測量方法，無法定義電荷）？

謝邀。

題主的問題還是蠻有意思的，就是在不涉及物質的微觀結構，不涉及更高階的物理學知識的情況下，如何在宏觀的經典電磁學框架內給出電量的定量定義。

其實很簡單，實驗只能證明平方反比，電荷量大小通過和同一個電荷作用的力大小之比定義就好了。

樓主說的應該是電荷量的最小單位的定義，這個定義確實涉及粒子物理的基本問題，也就是物質是不是可以再分。電荷本身的定義是需要相互作用的，要不然我們也沒辦法「看見」電荷。電荷是電磁相互作用的荷，一個粒子的荷電量是量子化的，定義是沒有問題的。只是實驗測量的電荷量和電磁相互作用定義的電荷量之間的關聯並不一定是完全等價的（測量的精度越高越需要考慮超出定義範圍的因素帶來的影響）。

靜電力與電荷乘積成正比

這不就是電荷量的定義么？

我們規定那個在距離一定的情況下和靜電力成正比的物理量叫電荷就好了啊，絕大多數的物理單位都是這樣定義出來的啊。

首先，定義電荷並不需要知道電子。就像定義能量不需要知道普朗克常量一樣。後者只是前者的量子化。

況且，電荷完全可以通過宏觀實驗量化。並且，宏觀實驗甚至還可以測出電荷的量是一個基本電量的整數倍。

著名的油滴實驗，100多年就已經發明了。

實驗裝置也不複雜：用一個噴槍噴射出很多的微小油滴，然後外加電場。有些帶電荷的油滴會因為庫侖力平衡了重力而懸浮在電場中。根據顯微鏡觀測到的油滴大小可以算出油滴的重量，然後根據電場強度推算出油滴帶電的量。並且會發現，所有的油滴的電荷量都是一個數量的整數倍。而且，這個100年以前的實驗，算出來的基本電量和當今測量出的值只差了1%不到。

與電荷乘積成正比的意思是，找兩個用同樣方法製備出來帶同種電荷的小東西放在一起在距離不變的地方，受到的相互作用變為原來的兩倍。這時候就只需要標準化一個單位就可以了

首先反對說這是定義的那個答主，因為這是物理不是數學，庫侖定律是人家庫倫用實驗做出來的，你不做實驗，給我定義一個看看？是庫倫先做出實驗之後，得到庫侖定律之後，後人才以庫侖定律為依據定義了電荷量。人家問得是沒有電荷的定義，庫倫怎麼能得到力與電荷乘積成正比。

當時的操作我記得是這樣的，人們雖然不知道電荷量怎麼定義的，但是知道電荷可以運動，可以從一個物體轉移到另一個物體，從對稱性出發，人們可以得到不帶電的導體球和一個帶電的相同導體球接觸，就會讓帶電的這個導體球電量減半。用幾個不帶電的相同小球先後和帶電的那個小球（設原電量為q）接觸，就會得到q/2、q/4、等等。實驗的時候，保持a小球電量不變，只要b小球電量減半，力也減半（力可以用扭稱測量），就是力和b的電荷量成正比。同樣，可以證明力和a的電量成正比。也就是力和a，b電量乘積成正比。

證明這種比例關係時，不需要定義電量是多少，只需要加倍減半這種操作就可以了。

咦我腦海里隱約記得，通過把帶電物體跟電中性物體接觸來分散電荷，反覆分散降低帶電量，最後可以得帶一個最低的帶電量。

我也不記得這是我看過的還是做夢夢到的，實驗上能不能達成。。。。

不請自來

經典物理當中的邏輯的確讓人萬分尷尬，但是畢竟是理論基礎中的基礎，只能強行定義。

因為當時電學研究的史料我沒仔細研究過，所以所說有誤還請諒解，歡迎指正。

我們想想七個基本物理量，其中沒有電荷，但是有電流。這兩者的關係也很明白，差了一個時間因子。所以從邏輯上講，如果電流作為基本物理量，其大小只能依靠人為規定，那麼自然可以由電流大小乘以時間得出電荷大小，進一步結合力學量可以得出庫侖定律。所以，邏輯框架上，電荷和電流總得有一個是「公理」一樣的存在。

我就是如此撫平自己尷尬的邏輯的~~

電荷定義最早似乎是從電解池哪裡來的，和相互作用無關，庫侖定律才將這個量與相互作用掛鉤的，不過現在電荷與電流的定義用更本質的方式重定義過了，所以以現在的定義反觀當時的發現就會感覺不合邏輯