自然界的闪电是电的一种现象。电是一种自然现象，是一种能量。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种：我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延伸。电的发现可以说是人类历史的革命，由它产生的动能现在每天都在源源不断的释放，人对电的需求夸张的说其作用不亚于人类世界的氧气，如果没有电，人类的文明现在还会在黑暗中探索。
一、揭开神秘电子的面纱
学过现代科学的人都知道什么是电子，电子对我们理解电的本质和原子物理的重要性。然而100多年前，一位英国物理学家发现了构成物质最小的粒子，从那时起，人们对微观世界的认识进一步加深了。
到19世纪末，随着物理学各种各样的发现的增多，许多无法解释的问题也随之出现了，比如：物体可以带上静电电荷，但是电荷是以何种方式存在的？沿着导体流动的电流电荷究竟是什么，与静电电荷不同吗？高压穿过真空管板时会产生阴极射线，但是阴极射线的成分是什么？如果物质是由原子构成的，那么原子是由什么组成的？
上述这些棘手的问题由于真空泵的发明而得到了解决。真空泵可以将实验装置里的空气抽空，密封装置的气压可以达到零压状态。德国吹玻璃工及实验室仪器制造商海因里希·盖斯勒首次在实验中使用了真空泵。大约1850年，盖斯勒将金属板密封在只含有痕量惰性气体(氮气或氩气)的真空玻璃管中，他将高压电连接到金属板上，并产生了漂亮的闪光，就像管中的气体在发光一样。盖斯勒电极管成为了一项人们熟知的发明。但是，真正将之应用到严谨的实验中的是两位德国物理学家：1859年的朱利斯·普吕克尔和1869年的普吕克尔的学生约翰·希托夫。通过实验，他们认为所产生的彩色光是由"射线"引起的，射线从盖斯勒管的阴极被激发出，并沿直线传播到阳极。这个推断在1879年被英国物理学家威廉·克鲁克斯证实，并且他提出了"射线"是由某类粒子构成的观点。6年后，法国物理学家让·佩林用磁场和电场将阴极射线偏转，证明了射线是由带负电荷的粒子组成的。
英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生揭开了电子的神秘面纱。汤姆生于1856年12月18日生于英国曼彻斯特郊区，父亲是苏格兰人，以卖书为业。汤姆生14岁进入曼彻斯特欧文学院学习铁路工程。1880年，汤姆生进入剑桥大学三一学院，毕业后，进入卡文迪许实验室，在约翰·斯特列特和瑞利爵士的指导下进行电磁场理论的实验研究工作。1884年，年仅28岁的汤姆生便当选为皇家学会会员。同年末，汤姆生又继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授。
汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，测得它们的速度(比光速慢得多)。他进一步测定了这种粒子的荷质比(e／m)，与当时已知的电解中生成的氢离子荷质比相比较，得出其约比氢离子荷质比小1000倍的结论。于是汤姆生推测阴极射线是由微小的带负电的粒子构成的。1897年，汤姆生宣布了这些首批亚原子粒子的发现，他称之为"微粒"。两年后，汤姆生发现这些微粒的质量是氢原子质量的1／2000--这个结果早在1874年爱尔兰物理学家乔治·斯托尼就已经预测出来了。1891年，斯托尼将这微小的粒子命名为"电子"。电子成为了科学家们追寻已久的电的基本单位。这样我们就清楚了导体中的电子流动才产生了电流。由于电子是从不带电的真空管的阴极金属板激发产生的，所以电子必然是所有原子最基本的组成部分。
汤姆生继阴极射线的研究之后，开始对阳极射线(由不带电的真空管中的阳极激发产生的)进行实验研究。这项1912年研究成果的重大意义就是借助电荷性质的差异，可以分离带有不同电荷的微粒。1919年，弗朗西斯·阿斯顿应用此原理发明了质谱仪。1919年，汤姆生退休后，由他的前任助手、新西兰裔英国物理学家欧内斯特·卢瑟福接替了他的位置。卢瑟福最后提出了包含原子核的原子结构。1906年，汤姆生获得了诺贝尔物理学奖，他的助手中有7位也获得了诺贝尔物理学奖。
电是如何产生的
电话、电脑、电冰箱、电视……这些电器存在于各处，电已经成为我们生活中密不可分的好朋友，那么，这位好朋友来自哪里你清楚吗？在这一节中，我们就来谈一谈电流是怎么回事，它又是如何产生的。
电流，指在单位时间里通过某一截面的电荷量。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，处于电场内的电荷在电场力的作用下发生定向移动，于是形成了电流。
我们用一个比较形象的例子来说明电流。电流在导线中就如同水在水管中一样。水管中的水流，使水在水管中沿着一定的方向流动。而电路中的电流，使电荷在电路中沿着一定的方向移动。一般来说，电流的方向即为正电荷的运动方向。而电子是带负电的，它的运动方向与电流方向相反。当然，也不能完全用水流来理解电流，它们之间也是有区别的，例如，在电流中电子不是从导体的这端跑到那端，而是像我们所做的击鼓传花的游戏一样，把能量一个个传递下去进行流动。
要说起电和人类的渊源，一直可以追溯到二千五百多年前。当时，古希腊人就发现琥珀用毛皮摩擦过以后能吸引一些像麦秆、绒毛之类的轻小的东西，他们把这种现象称作"电"。公元1600年前后，英国医生吉尔伯特通过多年的实验发现了"电力"、"电吸引"等诸多现象，并最先使用了"电力"、"电吸引"等专用术语，因此，许多人称他是电学研究之父。在这之后的200年中，又有很多科学家通过试验，不断地积累对电的现象的认识。1734年法国人杜伐发现了异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥的现象。1745年，普鲁士(德国的前身)的一位副主教克莱斯特在实验中发现了放电现象。
简单地说，电流在物体中流动就会产生电。并不是在任何物体中电荷都能够流动，有些物体就不善于导电。在物理学上，把不容易导电的物体叫做绝缘体。绝缘体的种类很多，气体的如空气、二氧化碳、六氟化硫等；液体的如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等；固体的如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等。在通常情况下，气体是良好的绝缘体。
当然，也有一些非常容易导电的物体，这些物体就叫做导体。导体有很多种，很多金属和水都是良好的导体。中电其实就是电流在身体中流动导致的。在生活中，为了避免中电，当手上沾有水的时候，千万不要去触摸电源开关等，因为人的身体也是导体。电击对人体的危害程度，主要取决于通电时间长短和通过人体电流的大小。持续时间越长，致命危险越大；电流越大，死亡的可能性越大。能引起人感觉到的最小电流称为感知电流，直流为5mA，交流为1mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，直流为50mA，交流为10mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，人体的致命电流为50mA。如果是100mA的电流，即使只通过人体1s，也足以使人致命。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。
还有一种电流非常特殊，因为这种电流的电子在导体里总是晃来晃去，这种电流被称为交流电。交流电最基本的形式是正弦式交流电。交流电随时间变化的形式可以是多种多样的。不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的，而正弦交流电的应用最为广泛。现代发电厂生产的都是交流电，家庭用电和工业动力用电也都是交流电。交流电供电的标准频率各国不同，我国规定为50Hz，日本等国家为60Hz。
摩擦为什么会生热与生电
琥珀与毛皮、玻璃与丝绸，都能摩擦生电。通常，琥珀与毛皮摩擦后，琥珀带负电；而玻璃与丝绸摩擦后，玻璃带正电。可是用丝绸使劲摩擦玻璃，玻璃温度升高后，发现玻璃竟然会带负电，而丝绸却带正电了。这是怎么回事？
原来，摩擦生电与摩擦生热有关系。摩擦时，物体表面温度升高，电子活动能力增大，通过接触点形成电子流动，摩擦接触面电子较多的呈负电现象，而电子较少的就呈正电现象。玻璃原本对电子的"束缚力"较弱，所以一般摩擦时是玻璃的电子流向丝绸，所以玻璃带正电。当温度高、摩擦系数大时，电子活动能力更大，丝绸的电子开始流向玻璃，使玻璃带负电了。有人测试过，当摩擦系数大于零点一八时，玻璃带负电；而摩擦系数小于零点一八时，玻璃带正电。
科学家发现，摩擦生热、生电的现象，在宇宙太空中也同样存在。星球碰撞或"爆炸"产生的碎片和微尘，速度都很快，所以在地球大气层中就会摩擦生热，最后生电而导致放电电弧，形成美丽的地球大气层辉光带。其产生原因就是摩擦！
毛衣上也有高压电
在干燥的冬、春季节，晚上睡觉之前，关掉灯，在黑暗中脱掉毛衣的时候，就会看到闪烁的火花，还伴随着"啪啪"声，这是由于摩擦引起的人体静电和放电现象。不仅如此，生活中有的时候当我们的手指触及金属门把手、金属椅背等金属器物或两人互相触及时都有电击感。
冬天，特别是在天气干燥的时候，有时两个人无意之中手指相碰，会感到一阵麻电的感觉，这是由于摩擦引起的人体带静电和放电的现象。
这些电是从哪里来的呢？
这是正电和负电发生中和时产生的，物理学上叫做火花放电。那"啪啪"声就是放电的时候发出的声音，这和夏季天空上电闪雷鸣是同一类现象。
由于人体在活动时，身上不同材料的衣服互相之间发生摩擦，比如，挤公共汽车时人与人拥挤摩擦，都会使人体带上大量正电荷或负电荷。由于这时空气通常很干燥，地面也非常干，大家脚上都穿着绝缘良好的橡胶、塑料底鞋，身上的这些电荷很难泄放到地上去，越积越多，逐渐形成很高的电位。
大自然中，一切物质都是带正电的原子和核外带负电的电子组成的。一般情况下，由于摩擦的原因，一个物体所带的正负电相等，彼此中和，电的性质并不显示出来。当两个物体互相摩擦的时候，带负电的电子容易从一个物体跑到另一个物体上去。失去一部分电子的物体就带正电，有多余电子的物体就带负电。毛衣与其他衣服发生摩擦的时候，带正电的物体和带负电的物体摩擦到一定程度的时候，正负电荷电由于强大的吸引力会穿过空气的阻碍中和在一起，产生火花和声音。
发生了这种电子转移的过程，就发生了放电现象。
不要小看这些生活中常见的放电现象，那一瞬间的电压可以达到几万伏，而生活中我们使用的电压却只有220伏左右，衣服摩擦产生的电压是名副其实的高压电。
不过你不用害怕，这些电对人体不会有什么危害，因为这个几万伏是静电压，不具备持续性，所以几万伏在一瞬间就放掉了，自然不会产生持续的电流，但是瞬间的电流还是很高的。
比如，干燥的天气中，当你手握金属门手柄的瞬间时，常常会遇到一个小火花从金属手柄跳到你手上，有时甚至使你疼得跳起来，这就是"触电"了。
但这种现象在潮湿的天气不会发生，因为在潮湿天，即使有电荷也会通过潮湿的地板和空气逸散掉了，所以人身上不会有静电。
冬季，在暖烘烘而又静悄悄的屋子里，你用塑料梳子梳非常干净的头发时，经常能听到头发上有轻微的噼啪声，头发随着梳子飘舞，怎么梳都梳不整齐，这就是静电现象。要消除静电，只需要将梳子沾一下水，然后再梳就能理顺头发了。
生物体中也有电吗
1780年，意大利科学家伽伐尼在无意中做出了一个重大的发现。伽伐尼是一位生理学家，当时正在世界上最古老的大学--意大利博洛尼亚大学担任解剖学教授。1780年9月20日，伽伐尼和他的两位助手正在做青蛙解剖实验。他把剖开的青蛙放在一个潮湿的铁案上，这时一名助手无意中将手中解剖刀的刀尖触到了一只剖开的蛙腿神经上，伽伐尼惊讶地发现，青蛙的4条腿顿时发生了猛烈的痉挛，放在一边的起电机也放出了火花！
伽伐尼立即重复了这个实验，又观察到同样的现象。他选择各种不同的金属(例如铜和铁或者铜和银)接在一起，而把另两端分别与死蛙的肌肉和神经接触，结果发现，青蛙会不停地屈伸抽动。可是如果用玻璃、橡胶、松香、干木头等代替金属，就不会发生这样的现象。
1791年，伽伐尼在论文《评述电对肌肉运动的影响》中，将上述发现公之于众。为了解释上述现象，伽伐尼提出，动物体内存在着"动物电"，这种动物电可以使神经、肌肉活动，用两种金属与动物接触，就能把这种"动物电"激发出来。
伽伐尼的发现引起了他的好友、意大利物理学家伏打的注意。当时，伏打正在从事静电实验研究，伽伐尼的发现引起了他的极大，兴趣。
伏打做了一系列实验后发现，只要有两种不同金属互相接触，中间隔以湿的硬纸、皮革或其他海绵状的东西，不管有没有蛙腿，都有电流产生。1793年，伏打发表论文，明确否定了"动物电"的存在。他认为，动物电在本质上是一种物理的电现象，蛙腿本身不放电，是外来电使蛙腿神经兴奋而发生痉挛，蛙腿实际上只起电流指示计的作用。伏打的发现一发表，立即轰动了科学界。
伏打的实验表明，两种金属的接触是产生电流的必要条件，只要有两种金属与另一个导体连成一个回路，就能产生电流。
此后，伏打花了3年时间，用各种金属搭配成对做了许多实验。根据各种金属接触的实验结果，他列出了这样一个序列：锌、锡、铅、铜、银、金……这就是著名的伏打序列。按这个序列将前面的金属与紧接着的下一种金属搭配起来，接触在一起，那么前者就带正电，后者带负电，无一例外。
1800年3月20日，伏打又宣布了一个重要的发现。他把几十块银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板按一定顺序叠起来，组成一个柱体。当用导线连接柱体两端的导体时，导线中就产生了持续的电流，这就是著名的"伏打电堆"。伏打指出，这种电堆"具有取之不尽、用之不完的电"。
伏打的这一发现在欧洲引起了极大的轰动。1801年，法国皇帝拿破仑一世召他到巴黎表演电堆实验，并授予他伯爵称号和一枚特制的金质奖章。1803年，伏打当选法国科学院外籍院士。
