电能是科学中的一个重要概念，但经常被误解。电能到底是什么？在计算中使用电能时有哪些规则？

什么是电能(electrical energy)？

电能是电荷流动产生的一种能量形式。能量是做功或施力移动物体的能力。在电能的情况下，力是带电粒子之间的电吸引或排斥。电能可以是势能，也可以是动能，但它通常作为势能存在，势能是由于带电粒子或电场的相对位置而储存的能量。带电粒子通过电线或其他介质的运动称为电流或电。还有静电，它是由物体上正负电荷的不平衡或分离引起的。静电是电势能的一种形式。如果积累了足够的电荷，电能可能被释放，形成具有电动能的火花（甚至闪电）。

按照惯例，电场的方向总是指向正粒子在电场中移动的方向。当使用电能时，这一点很重要，因为最常见的载流体是电子，它与质子的运动方向相反。

电能是如何工作的

早在19世纪20年代，英国科学家迈克尔·法拉第就发现了一种发电方式。他在磁极之间移动了一个导电金属环或圆盘。基本原理是铜线中的电子可以自由移动。每个电子都带有负电荷。它的运动受电子和正电荷（如质子和正电荷离子）之间的吸引力以及电子和类似电荷（如其他电子和负电荷离子）之间的斥力控制。换句话说，一个带电粒子（本例中为电子）周围的电场对其他带电粒子施加作用力，使其移动，从而做功。必须施加力才能使两个被吸引的带电粒子彼此远离。

任何带电粒子都可能参与产生电能，包括电子、质子、原子核、阳离子（带正电的离子）、阴离子（带负电的离子）、正电子（与电子相当的反物质）等等。

例子

用于电能的电能，例如用于为灯泡或计算机供电的壁电流，是从电势能转换而来的能量。这种势能被转换成另一种能量（热能、光能、机械能等）。对于电力公司来说，电线中电子的运动产生电流和电势。

电池是另一种电能来源，但电荷可能是溶液中的离子，而不是金属中的电子。

生物系统也使用电能。例如，氢离子、电子或金属离子可能更集中在膜的一侧而不是另一侧，从而形成一种电位，可用于传输神经脉冲、移动肌肉和运输材料。

电能的具体例子包括：

• 交流电（AC）
• 直流电（DC）
• 闪电
• 电池组
• 电容器
• 电鳗鱼产生的能量

电量单位

电位差或电压的国际单位制单位为伏特（V）。这是导体上两点之间的电位差，电流为1安培，功率为1瓦。然而，在电力中发现了几个装置，包括：

电与磁的关系

永远记住，移动的带电粒子，无论是质子、电子还是离子，都会产生磁场。类似地，改变磁场会在导体（例如导线）中产生电流。因此，研究电学的科学家通常将其称为电磁学，因为电和磁是相互联系的。

要点

• 电的定义是由移动电荷产生的能量类型。
• 电总是与磁联系在一起的。
• 电流的方向是正电荷在电场中移动的方向。这与电子流相反，电子流是最常见的载流体。

现在看:电子学概述