電荷（英文名：electric charge）是構成物質的基本粒子的一種物理性質。電荷有正電荷、負電荷兩種，同性電荷相斥，異性電荷相吸。電荷通常用符號“q”，有時為“Q”，電荷量的國際單位為庫侖，以符號“C”表示，是以法國物理學家庫侖命名。質子和電子所帶的正、負電荷量是電荷量的最小單元，把這個最小的電荷量稱為基本電荷，也稱元電荷，用符號“e”表示：e=1.60×10-19C。
公元前六世紀，古希臘哲學家泰勒斯（Thales）發現，被毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引絨毛等輕小物體。這是人類歷史上第一次記載的摩擦起電現象。1600年，英國醫生威廉·吉爾伯特（W.Gilbert）將其命名為電荷。并撰寫了第一本闡述電和磁的科學著作《論磁石》。1660年，德國學者蓋利克（O.Von Guericke）發現可以使用旋轉的大硫球摩擦其他物體從而產生電荷。1729年，史蒂芬·戈瑞（Stephen Gray）發現電傳導現象，即通過特定物體可以讓電相互傳遞。1746年，荷蘭學者馬森布洛克（Musschenbroek）經過研究發明出第一個電容器的裝置“萊頓瓶”。之后，本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin）在前人基礎上提出電荷、正電、負電概念，以及電荷守恒假說。1784年，庫侖（Coulomb）通過類比萬有引力定義的方法，提出庫侖定律。此后羅伯特·密立根（R.A.Millikan）做油滴實驗，確立基本電荷的存在，并計算出電荷的精確值。1851年，邁克爾·法拉第（Michael Faraday）在《論磁力線》一文中提出電場概念。
電荷原理在于同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引，具有電荷量子性、電荷守恒性、電荷相對論不變性的性質。在正常情況下，構成物質的原子中通常包含了質子、中子和電子等三種微觀粒子。質子帶有一個單位的正電荷，電子帶有一個單位的負電荷，中子則不帶電荷。原子核所帶的質子數與核外的電子數相等，整個原子呈電中性。如果原子中有一個或多個電子離去，原子就表現為帶正電，稱為陽離子；如果原子獲得了一個或多個電子，原子就表現為帶負電，稱為陰離子。同電荷相關的概念有電荷量的代數和始終保持不變的庫倫定律、孤立系統中所有電荷的代數和永遠保持不變的電荷守恒定理等。
簡史
公元前六世紀，古希臘哲學家泰勒斯（Thales）發現，被毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引灰塵、絨毛等輕小物體。中國東漢初期的文人王充在《論衡》一書中，有記錄“頓牟綴芥”，即摩擦琥珀能吸引輕小物體。1600年，英國醫生威廉·吉爾伯特（W.Gilbert）認為，被摩擦過的物體帶上一種特殊物質而琥珀化，他將其命名為電荷，并撰寫了第一本闡述電和磁的科學著作《論磁石》。他根據希臘文中的“琥珀”一詞創造“電學”英文單詞，用來表示琥珀經摩擦后帶電的性質。1660年，德國學者蓋利克（O.Von Guericke）發現可以使用旋轉的大硫球摩擦其他物體從而產生電荷。
1663年，科學家奧托·馮·格里克發明了可能是第一個靜電發生器（electrostatic generator）。但他并未將其視為一種電氣設備，僅用它進行了最少的電氣實驗。其他歐洲先驅是羅伯特·波義耳，他的工作在很大程度上是對威廉·吉爾伯特研究的重復，但他也發現了更多“電氣體”，并注意到了兩個物體之間的相互吸引。1729年，史蒂芬·戈瑞（Stephen Gray）發現電傳導現象，即通過特定物體可以讓電相互傳遞。1733年，查爾斯·菲（Charles du Fay）將電分為玻璃電和琥珀電兩種，并相應的提出雙流體理論。
1746年，荷蘭學者馬森布洛克（Musschenbroek）發明第一個電容器的裝置“萊頓瓶”。此后，富蘭克林（Benjamin Franklin）在前人基礎上提出電荷、正電、負電概念，以及電荷守恒假說。1766年，普列斯特里（Joseph Priertley）對電的排斥力作了相應研究。1784年，庫侖（Coulomb）通過類比萬有引力定義的方法，提出庫侖定律。此后羅伯特·密立根（R.A.Millikan）做油滴實驗，確立基本電荷的存在，并計算出電荷的精確值。1820年，奧斯特（Hans Christian Oerstend）發現電流的磁效應，即電流能讓小磁針偏轉，而后安培發現磁場中電流受力的規律。1851年，邁克爾·法拉第（Michael Faraday）在《論磁力線》一文中，提出電場概念。
種類
正電荷和負電荷
人們規定用絲綢摩擦過的玻璃棒帶的是正電荷，同時規定用毛皮摩擦過的橡膠棒帶的是負電荷。
點電荷和基本粒子的電荷
點電荷是帶電體的理想模型，在不考慮帶電體的形狀和電荷分布，而把帶電體看作是集聚了全部電荷的一個質點。例如，帶電體本身的幾何線度與帶電體之間的距離相比很小時，就可以看作為點電荷。如果帶電體較大不能當作一個點電荷來處理時，它也可以看作是點電荷的集合。
在粒子物理學中，許多粒子都帶有電荷。電荷在粒子物理學中是一個相加性量子數，電荷守恒定律也適用于粒子，反應前粒子的電荷之和等于反應后粒子的電荷之和，這對于強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用都是嚴格成立的。
相關理論
庫侖定律
1785年，法國物理學家查利·庫侖在《電力定律》一文中提出，即真空中兩個點電荷之間相互作用力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。作用力的方向在它們的連線上，這個規律叫作庫侖定律。電荷間的這種相互作用力叫作靜電力或庫侖力。在一個與外界沒有電荷交換的孤立系統中，不論系統內的電荷如何遷移，系統的電荷量的代數和始終保持不變。電荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一，無論是宏觀領域里，還是在原子、原子核及基本粒子等微觀領域內。
數學表達式：
用和分別表示兩個點電荷的電荷量(單位為），用表示兩個點電荷之間的距離(單位為)，則兩個點電荷之間的相互作用力為
庫侖定律：在真空中，兩個靜止的點電荷間的作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，跟它們之間距離的平方成反比，且作用力的方向在它們的連線上；同名電荷相斥，異名電荷相吸。電荷間的這種相互作用力叫作靜電力或庫侖力。其中，比例常數叫作靜電力常量，。
電荷守恒定律
電荷守恒定律是指，對于一個孤立系統，不論發生什么變化，其中所有電荷的代數和永遠保持不變。電荷守恒定律表明，如果某一區域中的電荷增加或減少了，那么必定有等量的電荷進入或離開該區域；如果在一個物理過程中產生或消失了某種電荷，那么必定有等量的異號電荷同時產生或消失。帶電體所帶電荷量與帶電體的運動速度無關，即帶電體相對于不同的參考系，其運動速度與質量可以不同，但其電荷量卻不變。
數學表達式：
其中是孤立系統邊界所限定的體積；是孤立系統內的電荷體密度。一般情況下電流密度矢量是空間點和時間的函數。
相對論不變性
電荷量是一個相對論不變量，電荷量與其運動狀態無關，也就是說，在不同參考系中觀測，同一帶電粒子的電荷量不變，電荷的這一性質稱為電荷的相對論不變性。
數學表達式：
表示物體的長度隨其沿長度方向的運動速率增加而減少，長度隨速率的變換由其中分別是物體的靜止質量和固有長度；是物體的運動質量和運動長度，分別是物體的速率和光速。同一物體的質量、長度在不同參考系內觀測結果是不同的。
分數電荷
20世紀初，自羅伯特·密立根測定電子電荷開始，科學家們確認電子、質子都帶電量相等的基本電荷，對物質的電結構形成了明確理論。同時，也不斷地有人提出小于基本電荷的電荷存在的預言，但實驗和理論尚未給予證實和承認。學界存在一種小于基本電荷的電荷存在說法，其支持者認為：物質存在著無限多層次，存在于物質內部的“基本粒子”只是這無限多層次中的一層，基本粒子是由更基本的單元“夸克”所組成。但是一直沒有在實驗中觀察到“自由”夸克（孤立存在的夸克）。
1976年美國斯坦福大學的費爾班克教授等人，利用了在某種意義上可以說成是一種現代的油滴實驗的裝置，從超導球的實驗中，聲稱發現了相當于的分數電荷。但是，由于費爾班克等人的鈮球實驗背景復雜，別人無法重復實現他們聲稱的實驗結果，從而未得到承認。
1981年霍吉斯等人，測量了幾十萬滴大小為的帶電汞球電荷。他們用激發器產生的光束照射汞球，當沉降的汞球穿過在電場中的水平狹縫格柵時，在不同的電場區進行觀察。測出汞球從一個狹縫到另一個狹縫所需的時間，就可求出汞球的電荷。該實驗未發現分數電荷的存在。此后又有許多科學家打算結合場論和凝聚態物理的理論，來實現物質帶有分數電荷的設想，但就目前的情況看來，對于分數電荷的理論基礎和實驗的研究還都未成熟。
相關現象
起電的本質是使微觀帶電粒子(如電子)在物體之間或物體內部轉移，而不是創造出了電荷。
摩擦起電
兩種質料的物體互相摩擦后，每個物體都有一些電子脫離原子束縛而轉移到另一個物體上，因不同質料的物體彼此向對方轉移的電子數目往往不相等，所以總的來說就是一個物體失去電子而帶正電，一個物體得到電子而帶負電。
感應起電
當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷。這種現象叫做靜電感應。利用靜電感應使金屬導體帶電的過程稱為感應起電，感應起電使導體中的正負電荷分開，使電荷從導體的一部分轉移到另一部分。
接觸起電
接觸起電，就是把帶電體和不帶電體相接觸，使不帶電體產生帶電的現象。所謂帶電體，就是表面有電子定向流動的物體。在明確了電流的產生原理之后，對接觸起電的機理就容易理解了。當帶電體和不帶電體相接觸時，帶電體就要將它表面上的電子流傳遞給不帶電體表面上的中子，從而推動不帶電體表面上的中子定向旋轉產生電流和向外發射出電子射線而產生帶電現象。
單位
國際單位
電荷的國際單位是庫侖，通常用導出單位表示，以法國物理學家庫侖命名。一庫侖電荷大約為顆質子的電荷總和，即一個電子的電荷為電荷可用安培（單位為）定義，即
化學領域中，常采用邁克爾·法拉第常數（Faraday constant），即電解析出一摩爾物質所消耗的電量，其精確值為。
量子單位
元電荷（elementary charge，簡稱e），一個質子的電荷，單位為庫倫
參考資料 >
電荷.術語在線.2024-02-05
《物理學》網絡課程(第三版).山東大學物理學院.2024-02-19