如果电荷电量要随速度变化，那么在不同的原子内，电子和核内质子的运动是大不相同的，因而不同的原子将有不同的净电荷量，不都是中性的。然而已经用高精度的实验证实所有原子都是中性的，这就有力的表明电荷量与运动速度无关

电荷 - 南京师范大学精品课程

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(2)电荷的守恒性; 在一个孤立系统中，系统所具有的正负电荷的电量的代数和总保持不 ... (3)电荷的相对论不变性: 一个电荷，其电量与它的运动速度或加速度均无关。

 

 

 

1.电荷守恒两种观点简介：

经典电磁理论认为电荷守恒，这种认识是现在普遍流行的观点，所有已经出版的书，教师教给学生的结论都是这样认为的。以下是选自《电磁学问题讨论》，人民教育出版社2003年6月第一版的内容。

电荷守恒定律：“在任何物理过程中，一个与外界无电荷交换的孤立体系内，电荷的代数和保持不变，这就是电荷守恒定律。它是即今为止所有实验证明了的规律，是物理学中普遍适用的基本守恒定律之一。

在摩擦起电或静电感应起电现象中，只是某种电荷从一个物体转移到另一物体，或从物体的这一部分转移到另一部分。实际上是使原来就存在并相互中和的正电荷和负电荷分开的过程。就相互摩擦的两个物体组成的体系（或就静电感应的整个导体）来说，在摩擦过程或静电感应过程中，体系的电荷量的代数和是不变的。

光子是不带电的、没有电结构的基本粒子。近代实验发现，能量（hυ）大于电子静质量的能（m₀c）二倍的高能光子，在与实物粒子的作用过程中，可能产生电子和正电子对。产生的正、负电子对互相吸引，二者绕共同质心运动，形成电子偶素，大约经过10s，电子偶素中的正、负电子对又彼此淹没，产生两个光子。这里似乎没有正负电荷的转移，而是由光子产生正、负电子对，由正负电子对湮没而产生光子。但在实验能达到的精度内证明，正负电子的电荷量大小精确相等。成对产生和成对湮没的正、负电子对，并不改变体系电荷量的代数和。因此电荷守恒定律仍是精确成立的。

另外还有“电荷的相对论不变性”，是指从不同的惯性系上看一带电粒子的电量都是相同的。或者说，一个系统的总电量不因带电体的运动而改变。与质量随速度而变这一事实相比，电荷不变性是一个十分值得注意的重要属性。

电荷不变性最初是一种信念和假想。1901年考夫曼在测量Ra-C放射性的β射线的荷质比时，发现荷质比e/m随速度而变化。他就在电荷不变性的假设下，作出过质量随速度变化而变化的猜想，后来根据狭义相对论得出了质-速关系以后，用质-速公式和电荷不变性的假定又恰好解释了荷质比随速度变化的事实。这就相当于证实了电荷不变性的假想是正确的。

我们可以设想，如果电荷电量要随速度变化，那么在不同的原子内，电子和核内质子的运动是大不相同的，因而不同的原子将有不同的净电荷量，不都是中性的。然而已经用高精度的实验证实所有原子都是中性的，这就有力的表明电荷量与运动速度无关。^[1] 

用公式表示就是

。

“电荷不变性对电荷量子化这一性质有特殊的意义。如果电荷随速度而变，而速度是可连续变化的，这就一定会否定电荷的量子性的结论。事实上，一切带电的基本粒子不论运动状态如何不同，电量绝对值相等，都等于e。这一非常重要的事实，不仅表明了电荷的量子性，也证明了电荷的的不变性。”^[1] 

以上内容就是所谓的“电荷守恒定律”，“电荷守恒定律”实际上包含两部分，其一是电荷数守恒，就是电荷只要不湮灭其数量不变，另一个是所谓的“电荷的相对论不变性”就是电荷电量不随运动而改变，但我们知道按照爱因斯坦的狭义相对论质量是随运动而改变的，所以电荷电量与质量不同，与运动无关。

2.运动电荷不守恒的新观点：

现在已经有人对“电荷的相对论不变性”提出了质疑。在中国预印本系统中收录的论文《论运动电荷的相互作用》物理学，自然科学，论文序号1230，作者李冬雪，^[2] 这篇论文中，认为电荷电量是随速度而改变的。其运动电荷与静止电荷之间的数量关系与运动物体与静止物体相对论质量关系相同。

由狭义相对论质量速度公式

，m₀是物体静止时的质量，m是物体运动时的质量，由v≤c可得质量随速度增大而增大。

《论运动电荷的相互作用》的证明的结论是

，Q₀是带电体静止时的电荷量，Q是带电体运动时的电荷量，由v≤c可得电荷量随速度增大而增大。

这篇论文还解释了前述“电荷守恒”观点中的几个反例，例如：原子为什么显电中性，而法国的考夫曼（W·Kanfman,1871-1947）发现的荷质比e/m随速度而变化又怎样解释？《论运动电荷的相互作用》认为，这些事实和实验需要重新解释。荷质比测定过程中使用了磁场概念，磁场概念将电荷运动后电荷量随速度增大这一事实给掩盖了。

同时，论文推出平衡力是洛伦兹变换下的不变量，理论导出电流元相互作用的安培定律，电荷在磁场中运动的洛伦兹力公式，说明了电流之间的相互作用来自于运动电荷的电荷量随速度的变化，说明了电流磁效应的本质来源。^[2] 

电荷不守恒已经有过一些论述和实验，例如《青岛大学学报——自然科学版》2000年第3期就发表了论文《对电荷不守恒问题的探讨与研究》，还有1998年物理杂志有《思维的惯性——电荷守恒吗?》等论文，从量子力学的角度论述了电荷不守恒性。

2两种观点编辑

运动电荷不守恒的观点有两种，一种是李冬雪先生为代表的，认为电荷随速度变化不附加条件，就是认为不管是普通机械运动条件，还是量子状态，电荷都随速度变化，电荷Q不是洛伦兹变换下的不变量，并且证明了一个公式。这个理论完成于1997年7月。它的特点就是建立了一个完整理论。并放弃了磁场。^[2] 

另一种观点就是以倪光炯先生为代表，认为在高能粒子的相互作用过程中，电荷守恒会遭到破坏。“自然界并不存在电荷守恒”。^[3] 给出的解释是这只是一种量子效应，但没给出变换公式，并且倪光炯并不认为在普通情况下电荷会变，也就是倪光炯仍然认为Q是洛伦兹变换下的不变量。这可以从倪光炯先生，同艾小白先生的论辩文章中看出来。并且没有考虑过放弃磁场。

设想体积V有许多小正方体构成，当O点相对于我们观测者以速度v匀速直线运动时候，这些小正方体每一个按照相对论的看法要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²），许多个小正方体累加起来，总的也要收缩一个相对论因子√（1-v²/C²）。
由于数目N按理不会随速度v变化，包围电场中的矢量光速度C = dr’/dt中的dt可以看成很小的两个时刻的差，是一段时间,按照相对论的看法也要膨胀一个相对论因子√（1-v²/C²），结果是电量q不会随速度v而变化。这样我们从电荷的几何本质出发，解释了电荷的相对论性不变。