อิเล็กตรอน  คืออะไร ?
อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอน (English: electron) (สัญลักษณ์ e-) เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ไม่มีใครรู้จักส่วนประกอบหรือโครงสร้างพื้นฐานของมัน; ในคำกล่าวอื่น ๆ เช่น คาดกันโดยทั่วไปว่ามันจะเป็นอนุภาคที่เป็นมูลฐาน อิเล็กตรอนมีมวลที่เป็นประมาณ 1/18636 เท่าของโปรตอน โมเมนตัมเชิงมุมภายใน (สปิน) ของอิเล็กตรอนเป็นค่าครึ่งจำนวนเต็มในหน่วยของ ħ ซึ่งหมายความว่ามันเป็น เฟอร์เมียน (fermion) ปฏิยานุภาคของอิเล็กตรอนเรียกว่าโพซิตรอน มันเป็นเหมือนกันกับอิเล็กตรอนยกเว้นแต่ว่าจะมีค่าประจุไฟฟ้าและอื่น ๆ ที่มีลักษณะตรงกันข้าม เมื่ออิเล็กตรอนชนกันกับโพซิตรอน อนุภาคทั้งสองอาจกระจัดกระจายออกจากกันและกัน หรือถูกประลัย (annihilate)โดยสิ้นเชิง การผลิตคู่ (หรือมากกว่านั้น) เกิดขึ้นจากโฟตอนรังสีแกมมา อิเล็กตรอน ซึ่งถือเป็นรุ่นแรกของตระกูลอนุภาคเลปตอน (lepton) มีส่วนร่วมในแรงโน้มถ่วง มีปฏิสัมพันธ์กับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงแบบอ่อน อิเล็กตรอนเช่นเดียวกับสสารทั้งหมด มีคุณสมบัติทางกลศาสตร์ควอนตัมของทั้งคู่อนุภาคและคลื่น วิ่งอยู่รอบๆ นิวเคลียสตามระดับพลังงานของอะตอมนั้นๆ โดยส่วนมากของอะตอม จำนวน อิเล็กตรอน ในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีเท่ากับจำนวน โปรตอน เช่น ไฮโดรเจนมีโปรตอน 1 ตัว และอิเล็กตรอน 1 ตัว ฮีเลียมมีโปรตอน 2 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว
ไฟฟ้า
กระบวนการที่ยอมกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัสดุเรียกว่าการนำไฟฟ้า และธรรมชาติของมันสามารถแปรไปตามธรรมชาติของอนุภาคที่มีประจุและวัสดุที่อนุภาคเหล่านั้นจะไหลผ่าน ตัวอย่างของกระแสไฟฟ้าจะรวมถึงการนำกระแสของโลหะเมื่ออิเล็กตรอนไหลไปในตัวนำเช่นโลหะ อีกตัวอย่างหนึ่งคือการแยกสลายด้วยไฟฟ้าเมื่อไอออน (อะตอมที่มีประจุ) ไหลผ่านของเหลวหรือผ่านพลาสมาเช่นสปากของไฟฟ้า ในขณะที่อนุภาคเองสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างเชื่องช้า บางครั้งด้วยความเร็วลอยเฉลี่ยเพียงเศษของมิลิเมตรต่อวินาทีเท่านั้น[24]:17 สนามไฟฟ้าที่ขับพวกมันนั้นตัวมันเองแผ่กระจายที่ความเร็วใกล้กับความเร็วแสง เปิดโอกาสให้สัญญาณไฟฟ้าสามารถผ่านไปได้อย่างรวดเร็วไปตามเส้นลวด[33] อิเล็กตรอน
ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1700, แฟรนซิส ฮาร์คบี (Francis Hauksbee) และ ซี. เอฟ. ดู เฟย์ (C. F. du Fay) นักเคมีชาวฝรั่งเศส ได้ค้นพบด้วยตนเองถึงสิ่งที่พวกเขาเชื่อว่าจะเป็นสองชนิดของการเสียดสีกันทางไฟฟ้า; อันหนึ่งคือการเสียดสีกับแก้ว, ส่วนอีกอันหนึ่ง ได้จากการเสียดสีกับเรซิ่น จากนี้ ดู เฟย์ ได้สร้างทฤษฎีเกี่ยวกับไฟฟ้าที่ประกอบด้วยของเหลวไฟฟ้าสองชนิดที่มีลักษณะคล้าย "แก้ว" และ "ยาง" ที่จะแยกตัวออกจากกันและกันด้วยการเสียดสีและที่เป็นกลางเมื่อนำมารวมกัน [2] ทศวรรษต่อมา เบนจามิน แฟรงคลิน เสนอว่าการผลิตไฟฟ้าไม่ได้มาจากประเภทที่แตกต่างกันของของเหลวไฟฟ้าเท่านั้น, แต่ของเหลวไฟฟ้าเดียวกันนี้ยังสามารถผลิตไฟฟ้าขึ้นมาได้ภายใต้ความดันที่แตกต่างกัน เขาได้ตั้งชื่อตามที่เรียกกันในศัพท์สมัยใหม่ว่า ประจุ ที่มีทั้งบวกและลบ ตามลำดับ [3] แฟรงคลินคิดว่าอนุภาคสื่อพาหะการนำไฟฟ้านั้นมีประจุไฟฟ้าที่เป็นบวก แต่เขาก็ระบุไม่ได้อย่างถูกต้องกับสถานการณ์ที่เป็นส่วนเกินของสื่อพาหะตัวนำประจุไฟฟ้าและสถานการณ์ที่ซึ่งเป็นการสูญเสียหรือขาดดุลของสื่อพาหะตัวนำประจุไฟฟ้า [4] กลศาสตร์ดั้งเดิม
ซึ่ง f คือความถี่ของอนุภาคประจุ (เช่น อิเล็กตรอน) ในกลศาสตร์ดั้งเดิมด้วยพลังงานจลน์ "T" และมวลที่อยู่นิ่ง "m" วิ่งวนอยู่รอบสนามแม่เหล็ก ซึ่งมวลที่อยู่นิ่งของอิเล็กตรอนมีค่าเท่ากับ 511 keV ดังนั้นความถูกต้องความถี่ของอิเล็กตรอนเท่ากับร้อยละ 1 ของท่อแม่เหล็กสูญญากาศด้วยกระแสตรงที่มีค่าความต่างศักย์ 5.11 kV การแตกตัวเป็นไอออน
หิมะถล่มทาวน์เซนด์ () เป็นตัวอย่างที่ดีของการสร้างไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระเนื่องจากการกระทบของไอออน มันเป็นปฏิกิริยาที่ลดหลั่นที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนในภูมิภาคท​​ี่มีสนามไฟฟ้าที่สูงพอสมควรในตัวกลางที่เป็นก๊าซที่สามารถถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนได้เช่นอากาศ หลังเหตุการณ์แตกตัวเป็นไอออนแต่เดิม อย่างเช่นเนื่องจากการแผ่รังสีโดยการแตกตัวเป็นไอออน ไอออนประจุบวกจะลอยไปที่แคโทด ในขณะที่อิเล็กตรอนอิสระจะลอยไปยังแอโหนดของอุปกรณ์ ถ้าสนามไฟฟ้ามีความแข้มพอเพียง อิเล็กตรอนอิสระอาจได้รับพลังงานเพียงพอที่จะปลดปล่อยอิเล็กตรอนต่อไปอีกในการชนครั้งต่อไปกับโมเลกุลอื่น ทั้งสองอิเล็กตรอนอิสระนั้นจะเดินทางไปยังแอโหนดและได้รับพลังงานที่เพียงพอจากสนามไฟฟ้าที่จะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนจากการกระทบเมื่อมีการชนครั้งต่อไปเกิดขึ้น; และเกิดขึ้นเช่นนี้ต่อไปเรื่อย ๆ นี้เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่อย่างมีประสิทธิภาพของการผลิตอิเล็กตรอนและจะขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนอิสระที่ได้รับพลังงานที่เพียงพอระหว่างการชนกันที่จะรักษาสภาวะหิมะถล่มให้ยั่งยินต่อไป อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนนั้นจัดได้ว่าเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่ง อิเล็กตรอนอยู่ในตระกูลเลปตอน (lepton) ที่เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเท่ากับ −1.602176565(35)×10−19คูลอมบ์ มีมวลประมาณ 9.10938291(40)×10−31กิโลกรัม อิเล็กตรอนมีค่าสปิน s = 1/2 ทำให้เป็นเฟอร์มิออนชนิดหนึ่ง อิเล็กตรอนเป็นปฏิยานุภาค (anti-matter) ของโพซิตรอน ปฏิสสาร
ทฤษฎีใหม่ของปฏิสสารเริ่มต้นขึ้นในปี 1928 ด้วยรายงานการวิจัย โดยพอล ดิแรก (Paul Dirac) ดิแรกตระหนักถึงความเป็นไปได้ของหลักสัมพัทธภาพของเขาเวอร์ชันสมการคลื่นชเรอดิงเงอร์ สำหรับอิเล็กตรอนที่คาดการณ์ถึงการมีอยู่ของ แอนติอิเล็กตรอน ซึ่งถูกค้นพบโดย คาร์ล ดี แอนเดอสัน (Carl D. Anderson) ในปี 1932 และตั้งชื่อว่าโพสิตรอน (ศัพท์ย่อของ"อิเล็กตรอนบวก") แม้ว่า โดยส่วนตัวดิแรกเองจะไม่ได้ใช้คำเรียกว่าปฏิสสารก็ตาม แต่มันก็เพียงพอกับการใช้เรียกคุณสมบัติตามธรรมชาติของแอนติอิเล็กตรอน (antielectron) แอนติโปรตอน (antiproton) ฯลฯ ตารางธาตุที่สมบูรณ์ของปฏิสสารได้ถูกสร้างขึ้นโดย ชาร์ล ฌาแน (Charles Janet) ในปี 1929  อิเล็กโทร
อิเล็กโทร () ชื่อเรียกอื่น อิเล็กโทรฟังก์ (electro-funk) หรือ อิเล็กโทรบูกี (electro-boogie) เป็นแนวดนตรีของดนตรีอิเล็กทรอนิกส์แดนซ์ ได้รับอิทธิพลโดยตรงจากการใช้ดรัมแมชชีน ทีอาร์-808 (TR-808) และแซมพลิงของฟังก์ ในการบันทึกโดยทั่วไปจะมีดรัมแมชชีนและเสียงอิเล็กทรอนิกส์อย่างหนักโดยไม่มีเสียงร้องแต่ถ้านักร้องที่มีอยู่จะร้องในลักษณะไร้อารมณ์ มักจะผ่านการบิดเบือนจากเครื่องอิเล็กทรอนิกส์เช่น โวคอเดอร์และทอล์กบ็อกซ์ คือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอย่างอิเล็กโทรและแนวเพลงที่โดดเด่นก่อนหน้าคือดิสโก้ ซึ่งเสียงอิเล็กทรอนิกส์เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการประพันธ์ดนตรี นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจนก่อนหน้าอย่าง บูกี ที่มุ่งเน้นเสียงร้องน้อยลงและเน้นจังหวะอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตจากดรัมแมชชีน ไดอิเล็กตริก
วัสดุไดอิเล็กตริก () (หรือสั้นๆว่าไดอิเล็กตริก) เป็นฉนวนไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่สามารถทำให้มีขั้วไฟฟ้าได้โดยใช้สนามไฟฟ้า เมื่อไดอิเล็กตริกหนึ่งถูกวางอยู่ในสนามไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านตัววัสดุเหมือนอย่างที่ผ่านตัวนำ เพียงแต่ขยับเพียงเล็กน้อยเท่านั้นจากตำแหน่งสมดุลเฉลี่ยเดิมก่อให้เกิดความเป็นขั้วไดอิเล็กตริก (). ในการนี้ประจุบวกจะถูกผลักไปในทิศทางของสนามและประจุลบจะขยับไปในทิศทางตรงกันข้าม ปรากฏการณ์นี้จะสร้างสนามไฟฟ้าภายในที่ช่วยลดสนามโดยรวมภายในตัวไดอิเล็กตริกมันเอง ถ้าไดอิเล็กตริกหนึ่งประกอบด้วยโมเลกุลที่มีแรงยึดเหนึ่ยวอยู่ด้วยกันที่อ่อน โมเลกุลเหล่านั้นไม่เพียงแต่จะกลายเป็นขั้วเท่านั้น แต่จะยังเรียงตัวเพื่อให้แกนสมมาตรของมันอยู่ในแนวเดียวกันกับสนาม กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เป็นรูปแบบเดิมของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน มันใช้ลำแสงอิเล็กตรอนไฟฟ้าแรงสูงในการสร้างภาพ ลำแสงอิเล็กตรอนถูกผลิตโดยปืนอิเล็กตรอนที่ทั่วไปแล้วได้ติดตั้งแคโทดที่มีไส้หลอดเป็นทังสเตนเพื่อเป็นแหล่งที่มาของอิเล็กตรอน ลำแสงอิเล็กตรอนถูกเร่งความเร็วโดยขั้วบวกปกติที่ 100 กิโลอิเล็กตรอนโวลท์ (kev) (40-400 kev) เมื่อเทียบกับแคโทด จากนั้นลำแสงจะถูกโฟกัสโดยเลนส์ไฟฟ้าสถิตและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและส่องผ่านชิ้นงานที่มีบางส่วนที่โปร่งใสกับอิเล็กตรอนและบางส่วนกระจายลำแสงออกไป เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนผ่านพ้นออกมาจากชิ้นงานมันจะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของชิ้นงานออกมาด้วยซึ่งจะมีการขยายโดยระบบเลนส์ใกล้วัตถุ () ของกล้องจุลทรรศน์นั้น การเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ในข้อมูลนี้ ("ภาพ") อาจสามารถดูได้โดยการฉายภาพอิเล็กตรอนที่ถูกขยายแล้วนี้ลงบนหน้าจอดูเรืองแสงที่เคลือบด้วยวัสดุสารเรืองแสงหรือ scintillator เช่นสังกะสีซัลไฟด์ หรืออีกทางเลือกหนึ่งภาพสามารถถูกบันทึกได้แบบการถ่ายรูปโดยการฉายแสงอิเล็กตรอนโดยตรงลงบนแผ่นฟิล์มถ่ายรูป หรือสารเรืองแสงความละเอียดสูงอาจต่อเข้ากับตัวรับแสงของกล้องถ่ายรูปที่ใช้ CCD (อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ) ด้วยระบบเลนส์ออปติคอลหรือตัวนำแสงแบบใยแก้ว ภาพที่จับได้โดย CCD อาจจะแสดงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ การจับยึดอิเล็กตรอน
การจับยึดอิเล็กตรอนเป็นโหมดขั้นปฐมของการสลายตัวสำหรับไอโซโทปที่มีโปรตอนอย่างมากในนิวเคลียส แต่ด้วยความแตกต่างของพลังงานไม่เพียงพอระหว่างไอโซโทปกับลูกสาวของมันในอนาคต (Isobar ที่มีประจุบวกน้อยลงหนึ่งหน่วย) สำหรับนิวไคลด์ที่จะสลายตัวโดยการปล่อยโพซิตรอน การจับยึดอิเล็กตรอนเป็นโหมดการสลายตัวแบบทางเลือกเสมอสำหรับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่ไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะสลายตัวโดยการปล่อยโพซิตรอน บางครั้งมันจึงถูกเรียกว่าการสลายให้บีตาผกผัน แม้ว่าคำนี้ยังสามารถหมายถึงปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนปฏินิวทริโนกับโปรตอนอีกด้วย โครงแบบอิเล็กตรอน
การจัดเรียงอิเล็กตรอน หมายถึง อิเล็กตรอนในแต่ละอะตอมจะมีการจัดเรียงตามระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อย โดยมีการแบ่งชั้นที่แน่นอน เรียงไปเรื่อย ๆ ตามเลขอะตอม อิเล็กตรอนโวลต์
พลังงานหนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์เป็นพลังงานที่น้อยมาก คือ พลังงานไอออไนเซชัน
กระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนนี้เกิดได้หลายครั้งสำหรับอะตอมหรือโมเลกุลที่มีหลายอิเล็กตรอน จึงเรียกเป็น IE IE IE ... ตามลำดับซึ่งก็คือค่าพลังงานในการดึงอิเล็กตรอนตัวที่ 1 2 3 ... นั่นเอง โดยอิเล็กตรอนตัวแรกย่อมจะหลุดออกไปง่ายกว่าอิเล็กตรอนลำดับถัดๆ ไปเสมอ พลังงานที่ต้องใช้จึงเพิ่มขึ้น วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
อิเล็กทรอนิกส์ เดิมทีเป็นสาขาที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ และ ทดสอบวงจรไฟฟ้า ซึ่งสร้างจากอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่อุปกรณ์ที่เป็น active เช่นหลอดสูญญากาศ, แบตเตอรี, เซลล์เชื้อเพลิง, จอแสดงผล จนถึง อุปกรณ์จากสารกึ่งตัวนำเช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และ อื่น ๆ รวมทั้งอุปกรณ์ที่เป็น พาสซีฟ เช่นตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุและขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อให้เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานตามจุดประสงค์ที่ต้องการ เช่น เป็นวงจรวิทยุสื่อสาร วงจรคอมพิวเตอร์ เป็นต้น ปัจจุบันขอบเขตของวิศวกรรมอิเล็กโทรนิคส์ถูกขยายออกไปเป็น subfield ได้แก่ อิเล็กทรอนิกส์แอนะลอก, อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล, อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค, ระบบการฝังตัว และอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ยังเข้าไปทำงานร่วมกับงาน implement ของ application, งานด้าน หลักการและ algorithm เกี่ยวกับฟิสิกส์ของ solid state, โทรคมนาคม, ระบบควบคุม, การประมวลผลสัญญาณ, วิศวกรรมระบบคอมพิวเตอร์, วิศวกรรมเครื่องมือ, วิศวกรรมควบคุมพลังงานไฟฟ้า, หุ่นยนต์, และอื่น ๆ อีกมากมาย. อะตอม
อิเล็กตรอนที่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างสภาวะที่แตกต่างกันสองสภาวะ จะต้องดูดซับหรือปลดปล่อยโฟตอนออกมาที่ระดับพลังงานหนึ่งซึ่งเท่ากับค่าแตกต่างของพลังงานศักย์ของสภาวะทั้งสอง พลังงานของโฟตอนที่ปลดปล่อยออกมาเป็นสัดส่วนกับความถี่ของมัน ดังนั้นระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจงจะมีช่วงสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์[91] ธาตุแต่ละชนิดจะมีสเปกตรัมเฉพาะ ขึ้นอยู่กับประจุนิวเคลียร์ ระดับพลังงานย่อยของอิเล็กตรอน อันตรกิริยาแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอน และปัจจัยอื่น ๆ [92] ไฟฟ้า
จากธรรมเนียมปฏิบัติในอดีต กระแสบวกถูกกำหนดให้มีทิศทางเดียวกันกับการไหลเนื่องจากประจุบวกที่มันมีอยู่ หรือมีการไหลส่วนของวงจรที่เป็นบวกมากที่สุดไปยังส่วนที่เป็นลบมากที่สุด การกำหนดกระแสในลักษณะนี้เรียกว่ากระแสตามธรรมเนียมปฏิบัติ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบไปรอบวงจรไฟฟ้า หนึ่งในรูปแบบของกระแสที่คุ้นเคยที่สุดจึงถือว่าเป็นบวกในทิศทาง ตรงกันข้าม กับทิศทางของอิเล็กตรอน[32] อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับหลายเงื่อนไข กระแสไฟฟ้าสามารถประกอบด้วยการไหลของอนุภาคในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง หรือแม้แต่ทั้งสองทิศทางในเวลาเดียวกัน การไหลตามธรรมเนียมปฏิบัติจากบวกไปลบมีการใช้อย่างกว้างขวางเพื่อทำให้สถานะการณ์นี้ง่ายขึ้น อนุภาคเหมือน
อนุภาคเหมือน () หรือเรียก อนุภาคแยกไม่ได้ หรือ อนุภาคสังเกตไม่ได้ เป็นอนุภาคที่ไม่สามารถแยกจากกันได้แม้ในหลักการ ชนิดของอนุภาคเหมือน เช่น อิเล็กตรอน อนุภาคเล็กกว่าอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นอะตอม เช่น นิวเคลียสของอะตอม เช่นเดียวกับอะตอมและโมเลกุล  ความต้านทานและการนำไฟฟ้า
วัสดุก็มีความสำคัญเช่นกัน ท่อที่เต็มไปด้วยเส้นผมจะจำกัดการไหลของน้ำมากกว่าท่อที่สะอาดที่มีรูปร่างและขนาดเดียวกัน ในทำนองเดียวกัน อิเล็กตรอน สามารถไหลได้อย่างอิสระและง่ายดายผ่านสาย ทองแดง แต่ไม่สามารถไหลได้อย่างง่ายดายผ่านลวด เหล็ก ที่มีรูปร่างและขนาดเดียวกัน และที่สำคัญกระแสไม่สามารถไหลได้อย่างสิ้นเชิงผ่าน ฉนวน เช่น ยาง โดยไม่ต้องคำนึงถึงรูปร่างของมัน ความแตกต่างระหว่างทองแดง, เหล็ก, และยางจะเกี่ยวข้องกับโครงสร้างโมเลกุลและรูปแบบการเรียงตัวของ อิเล็กตรอน ของพวกมัน และมีการวัดโดยคุณสมบัติที่เรียกว่า สภาพต้านทาน ไฟฟ้าสถิต
ไฟฟ้าสถิต (English: Static electricity) คือความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าภายในหรือบนพื้นผิวของวัสดุหนึ่ง ประจุยังคงอยู่กับที่จนกระทั่งมันสามารถจะเคลื่อนที่โดยอาศัยการไหลของอิเล็กตรอน (กระแสไฟฟ้า) หรือมีการปลดปล่อยประจุ (English: electrical discharge) ไฟฟ้าสถิตมีชื่อที่ขัดกับไฟฟ้ากระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดหรือตัวนำอื่นและนำส่งพลังงาน[1] พอล ดิแรก
ซึ่งสมการดังกล่าวเป็นที่มาและอธิบายพฤติกรรมของปฏิอนุภาค โดยพบว่าจากการแก้สมการจะได้คำตอบที่เป็นไปได้อย่างทัดเทียมกัน 2 คำตอบ และได้ประกาศ ในปี ค.ศ.1931 ว่า อิเล็กตรอน มี 2 ชนิด คือ ชนิดมีประจุไฟฟ้าลบ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี และชนิดใหม่มีประจุไฟฟ้าบวก จากนั้นอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าบวกก็ถูกค้นพบจริงจากการทดลอง ผู้ค้นพบปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอน หรือ โปสิตรอน คือ คาร์ล เดวิด แอน เดอร์สัน (Carl David Anderson) ในปี ค.ศ.1932 จากการศึกษารังสีคอสมิก โดยเขาเคยได้เสนอชื่อเรียกอนุภาคอิเล็กตรอนที่คุ้นเคยกันดี ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบว่า เนกาตรอน (Negatron) แต่ไม่เป็นที่นิยมเรียกกันชื่อนี้จึงเลือนหายไป พาหะของประจุไฟฟ้า
พาหะของประจุไฟฟ้า () ในฟิสิกส์, หมายถึงอนุภาคเคลื่อนที่อิสระที่ขนส่งประจุไฟฟ้าในสารตัวนำไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอน, ไอออน(อะตอมที่มีประจุบวกหรือลบ), และ โฮล. สนามไฟฟ้าสามารถออกแรงบังคับอนุภาคอิสระเหล่านี้ ให้เคลื่อนที่ไปในตัวนำนั้น; เรียกการเคลื่อนที่นี้ว่ากระแสไฟฟ้า ในตัวนำที่แตกต่างกัน อนุภาคที่ใช้ขนส่งประจุก็แตกต่างกันไป ได้แก่ : อิเล็กโทน
อิเล็กโทน () เป็น เครื่องดนตรีไฟฟ้าประเภทลิ่มนิ้วดีด สามารถปรับแต่งเสียงได้แตกต่างกันมากภายในเครื่องเดียว  มีจังหวะกลอง คอร์ดและเบสแบบอัตโนมัติ  สามารถเล่นเพลงโดยใช้นักดนตรีเพียงคนเดียว  ปฏิยานุภาค
ปฏิยานุภาค () เป็นอนุภาคที่มีความสอดคล้องมากที่สุดกับอนุภาคปกติธรรมดา มีความสัมพันธ์กันคือมีมวลเท่ากันและมีประจุไฟฟ้าที่ตรงกันข้าม ยกตัวอย่างเช่น ปฏิยานุภาคของอิเล็กตรอนเป็นอิเล็กตรอนที่มีประจุบวก, หรือเรียกว่าโพซิตรอนที่ถูกสร้างขึ้นในการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีบางชนิดตามธรรมชาติ พอล ดิแรก
หลังการค้นพบปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอน คือ โปสิตรอน นักฟิสิกส์หลายคนพยายามค้นหาปฏิอนุภาคของอนุภาคชนิดอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โปรตอน และต้องใช้เวลานานหลังการค้นพบโปสิตรอนถึง 23 ปี จึงมีการค้นพบปฏิอนุภาคของโปรตอน ในปี ค.ศ.1955 โดย เอมิลิโอ เซเกรย์ (Emilio Segre) และ โอเวน แชมเบอร์เลน (Owen Chamberlain) ผลงานซึ่งทำให้นักฟิสิกส์ผู้ค้นพบแอนติโปรตอน ทั้งสองคนได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปีค.ศ. 1959 ร่วมกัน ต่อ ๆ มา ก็มีการค้นพบปฏิอนุภาคของอนุภาคอื่น ๆ นอกเหนือไปจากอิเล็กตรอนและโปรตอน นำไปสู่การยอมรับในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบันว่า อนุภาคทุกชนิดจะมีปฏิอนุภาคเป็นคู่ ๆ กันอยู่ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
Electronics เป็นสาขาย่อยภายในวิชาการวิศวกรรมไฟฟ้า ปริญญาด้วย major ทางอิเล็กทรอนิกส์สามารถประสิทธ์ประศาสตร์ได้จากมหาวิทยาลัยบางแห่ง ในขณะที่มหาวิทยาลัยบางแห่งให้ปริญญาเป็นวิศวกรรมไฟฟ้าเฉย ๆ วิศวกรไฟฟ้ายังถูกใช้ในโลกของการศึกษาว่ารวมถึงวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์. อย่างไรก็ตามบางคนพิจารณาว่า 'วิศวกรไฟฟ้า' ควรจะสงวนไว้สำหรับผู้ที่มีความเชี่ยวชาญในไฟฟ้ากำลังหรือไฟฟ้าแรงดันสูง ขณะที่คนอื่นพิจารณาว่า'กำลัง'เป็นเพียงหนึ่งในส่วนย่อยของวิศวกรรมไฟฟ้าและใช้ 'power engineering' แทน ปัจจุบัน มีการเรียนการสอนในส่วนของวิศวกรรมไฟฟ้าที่มีการศึกษาในเบื้องลึกและประศาสตร์ปริญญาให้ต่างหาก เช่น 'วิศวกรรมข้อมูล', 'วิศวกรรมระบบ', 'วิศวกรรมระบบสื่อสาร' ซึ่งจะถูกตามท้ายด้วยแผนกการศึกษาที่มีชื่อคล้ายกันและทั่วไปก็ไม่ถือว่าเป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์แต่ว่าเป็นวิศวกรรมไฟฟ้า เวเลนซ์อิเล็กตรอน
เวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบอะตอมฮีเลียม แบบฮีเลียม (He) นี้ แสดง 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน อยู่ในชั้นนอกสุดของระดับพลังงาน ฮีเลียมเป็นธาตุในหมู่ ก๊าซมีตระกูล (noble gases) และมี 2 โปรตอน, 2 นิวตรอน, และ 2 อิเล็กตรอน. การแปลงภายใน
ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับกระบวนการการแปลงภายใน, wavefunction ของอิเล็กตรอนที่เปลือกชั้นใน (ปกติจะเป็น "s" อิเล็กตรอน) จะแทรกซึมเข้าไปในเนื้อของ นิวเคลียส ซึ่งหมายความว่ามีความเป็นไปได้ที่แน่นอนของการค้นหาอิเล็กตรอนภายในนิวเคลียส เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ อิเล็กตรอนอาจเชื่อมไปยังสภาวะของพลังงานที่ถูกกระตุ้นของนิวเคลียสและใช้พลังงานจากการเปลี่ยนผ่านนิวเคลียสโดยตรง โดยปราศจากรังสีแกมมาช่วงกลางที่ถูกผลิตในครั้งแรก พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจะเท่ากับพลังงานการเปลี่ยนผ่านในนิวเคลียส, ลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่ยึดเหนี่ยวเข้ากับอะตอม อนุภาคมูลฐาน
ในฟิสิกส์ของอนุภาค อนุภาคมูลฐาน () หมายถึงอนุภาคหนึ่งที่โครงสร้างย่อยไม่เป็นที่รู้จัก ดังนั้นเราจึงไม่รู้ว่ามันประกอบขึ้นด้วยอนุภาคอื่นหรือไม่ มันเป็นหน่วยย่อยที่สุดในทางทฤษฎีฟิสิกส์ทั่วไป เราไม่ถือว่ามันประกอบขึ้นมาจากสิ่งใดอีก อนุภาคมูลฐานที่เรารู้จักกันดีที่สุดคือ อิเล็กตรอน ซึ่งไม่สามารถแยกย่อยเป็นอนุภาคใดๆได้อีก ไฟฟ้า
ดูเพิ่มเติม: อิเล็กตรอน, โปรตอน, ไอออน อิเล็กตรอน
ในปี 1924 วิทยานิพนธ์ในชื่อหัวข้อว่า Recherches sur la théorie des quanta (งานวิจัยเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัม), ของนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อว่า หลุยส์ เดอ บรอย ได้ตั้งสมมติฐานว่าสสารทั้งหลายมีคุณสมบัติของคลื่นที่เรียกว่า คลื่น เดอ บรอย (de Broglie wave) ที่มีความคล้ายคลึงกับแสง เวเลนซ์อิเล็กตรอน
หมวดหมู่:พันธะเคมี หมวดหมู่:อิเล็กตรอน อิเล็กทรอนิกส์
อิเล็กทรอนิกส์แตกต่างจากวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าและเทคโนโลยีเครื่องกลไฟฟ้า โดยจะเกี่ยวข้องกับการสร้าง, การกระจาย, การสวิทช์, การจัดเก็บและการแปลงพลังงานไฟฟ้าไปและมาจากพลังงานรูปแบบอื่น ๆ โดยใช้สายไฟ, มอเตอร์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, แบตเตอรี่, สวิตช์, รีเลย์, หม้อแปลงไฟฟ้า ตัวต้านทานและส่วนประกอบที่เป็นพาสซีพอื่นๆ ความแตกต่างนี้เริ่มราวปี 1906 เป็นผลจากการประดิษฐ์ไตรโอดโดยลี เดอ ฟอเรสท์ ซึ่งใช้ขยายสัญญาณวิทยุที่อ่อนๆได้ ทำให้เกิดการออกแบบและพัฒนาระบบการรับส่งสัญญาณเสียงและหลอดสูญญากาศ จึงเรียกสาขานี้ว่า "เทคโนโลยีวิทยุ" จนถึงปี 1950 กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก
ข้อเสนอฉบับเต็มสามารถดูได้ที่นี่ (Heisenberg 1930) โดยสรุปได้ดังนี้ ไฮเซนเบิร์กสมมติว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคปกติซึ่งจะถูกสังเกตโดยกล้องจุลทรรศ์ และกำลังเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปในทิศทาง formula_1 ดังภาพประกอบจะเห็นว่าลำแสงสองลำผ่านเลนส์ของกล้องและเกิดโฟกัสที่อิเล็กตรอนและทำมุมกัน formula_2 กำหนดให้ formula_3 เป็นความยาวคลื่นของลำแสง ดังนั้นความสามารถในการแยกแยะวัตถุของกล้องจุลทรรศน์จะมีค่า เปลือกอิเล็กตรอน
เปลือกแต่ละชั้นจะสามารถมีจำนวนแน่นอนของอิเล็กตรอนเป็นค่าหนึ่งเท่านั้น เช่น ชั้นที่ 1 มีอิเล็กตรอนได้ 2 ตัว, ชั้นที่ 2 มีอิเล็กตรอนได้ 8 ตัว (2+6), ชั้นที่ 3 มีอิเล็กตรอนได้ 18 ตัว (2+6+10) และเรื่อยไป สูตรทั่วไปก็คือชั้นพลังงานที่ "n" จะมีอิเล็กตรอนได้เป็นจำนวน 2("n") ตัว เนื่องจากอิเล็กตรอนนั้นถูกดึงดูดไว้กับนิวเคลียสด้วยแรงทางไฟฟ้า ดังนั้นอิเล็กตรอนของอะตอมหนึ่งๆ จะอยู่ในวงโคจรชั้นนอกก็ต่อเมื่อวงชั้นในมีอิเล็กตรอนเต็มแล้ว อย่างไรก็ดีมิได้เป็นกฎตายตัวเสมอไป อะตอมอาจมีชั้นพลังงานด้านนอก 2 หรือ 3 ชั้น โดยที่มีอิเล็กตรอนไม่เต็มตามจำนวนสูงสุดก็ได้ ดูคำอธิบายเพิ่มเติมถึงสาเหตุที่อิเล็กตรอนดำรงอยู่ในชั้นพลังงานเหล่านี้ได้ที่ การจัดเรียงอิเล็กตรอน นิวตรอน
คำว่า "นิวตรอน" มาจากภาษากรีก neutral ที่แปลว่า เป็นกลาง ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก () เป็นปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอนหลุดออกจากสสาร " (เรียกสสารเหล่านี้ว่า โฟโตอีมิสสีฟ) " เมื่อสสารนั้นสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูง " (ความยาวคลื่นต่ำ พลังงานสูง เช่น รังสีอัลตราไวโอเล็ต) " และเรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาว่า โฟโตอิเล็กตรอน ปรากฏการดังกล่าวค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชื่อไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ ในปี พ.ศ. 2430  แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ในปี  1895 หลังจากทอมสันได้ค้นพบอิเลคตรอน(จากการหาค่าประจุต่อมวลของอนุภาคในรังสีแคโทด) และเชื่อว่าอะตอมแบ่งแยกได้ โดยมีอิเลคตรอน เป็นส่วนประกอบหนึ่งของอะตอม  ทอมสันจึงสร้างแบบจำลองอะตอม ซึ่งแบบจำลองอะตอมของทอมสันจะมีลักษณะดังนี้ อะตอม
แม้คำว่า อะตอม จะมีกำเนิดจากรากศัพท์ที่มีความหมายถึงอนุภาคที่เล็กที่สุดซึ่งไม่สามารถแบ่งได้อีกต่อไป แต่การใช้งานในทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่นั้น อะตอมยังประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมอีกมากมาย อนุภาคที่เป็นส่วนประกอบของอะตอมได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน อย่างไรก็ดี อะตอมของไฮโดรเจน-1 นั้นไม่มีนิวตรอน และประจุไฮโดรเจนบวกก็ไม่มีอิเล็กตรอน ประจุไฟฟ้า
ประจุไฟฟ้าของวัตถุ [[ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า]] () คือผลรวมของประจุไฟฟ้าของอนุภาคที่ทำมันขึ้นมา ประจุนี้มักจะมีขนาดเล็กเพราะสสารจะทำขึ้นจากหลาย [[อะตอม]], และอะตอมก็มักจะมีจำนวนของ [[โปรตอน]] และ [[อิเล็กตรอน]] เท่ากัน ซึ่งในกรณีที่ประจุของพวกมันหักล้างซึ่งกันและกัน ทำให้ผลลัพธ์สุทธิของประจุออกมาเป็นศูนย์ จึงทำให้อะตอมเป็นกลาง โปรตอน
โปรตอน (English: proton หรือ ภาษากรีก: πρώτον / proton = ตัวแรก) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม สัญลักษณ์ p หรือ p+ มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกมีค่าประจุมูลฐาน (English: elementary charge) เท่ากับ +1e และมีมวลน้อยกว่ามวลของนิวตรอนเล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณ 1 หน่วยมวลอะตอม (u) เมื่อโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส พวกมันจะทำตัวเป็น "นิวคลีออน" ในนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ จะพบโปรตอนอย่างน้อยหนึ่งตัว จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติและเป็นตัวบอก เลขอะตอม ของธาตุนั้น คำว่าโปรตอนเป็นภาษากรีกแปลว่า "ตัวแรก" ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับนิวเคลียสของไฮโดรเจนโดยนาย Ernest Rutherford ในปี 1920 ในหลายปีก่อนหน้านั้น นายรัทเธอร์ฟอร์ดได้ค้นพบว่านิวเคลียสของไฮโดรเจน (ที่รู้กันว่าเป็นนิวเคลียสที่เบาที่สุด) สามารถสกัดดได้จากหลายนิวเคลียสของไนโตรเจนโดยการชนกัน เพราะฉะนั้น โปรตอนจึงเป็นตัวเลือกที่จะเป็นอนุภาคมูลฐานตัวหนึ่งและเป็นกล่องโครงสร้างของไนโตรเจนและนิวเคลียสของอะตอมหนักกว่าอื่น ๆ ทั้งหมด แนวโน้มพิริออดิก
การจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เราสามารถจัดธาตุในตารางธาตุได้ เพราะจากซ้ายไปขวาตามคาบ อิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจะเข้าไปอยู่ในวงอิเล็กตรอน (วงที่ 1 วงที่ 2 และอื่น ๆ) แต่ละวงก็ประกอบไปด้วยวงย่อยหนึ่งวงหรือมากกว่านั้น (มีชื่อว่า s p d f และ g) เมื่อเลขอะตอมของธาตุมากขึ้น อิเล็กตรอนจะเข้าไปอยู่ในวงย่อยตามกฎของแมนเดลัง เช่นการจัดเรียงอิเล็กตรอนของนีออน คือ 1s 2s 2p ด้วยเลขอะตอมเท่ากับ 10 นีออนมีอิเล็กตรอน 2 ตัวในวงอิเล็กตรอนแรก และมีอิเล็กตรอนอีก 8 ตัวในวงอิเล็กตรอนที่สอง โดยแบ่งเป็นในวงย่อย s 2 ตัวและในวงย่อย p 6 ตัว ในส่วนของตารางธาตุ เมื่ออิเล็กตรอนตัวหนึ่งไม่สามารถไปอยู่ในวงอิเล็กตรอนที่สองได้แล้ว มันก็จะเข้าไปอยู่ในวงอิเล็กตรอนใหม่ และธาตุนั้นก็จะถูกจัดให้อยู่ในคาบถัดไป ซึ่งตำแหน่งเหล่านี้เป็นธาตุไฮโดรเจน และธาตุในหมู่โลหะแอลคาไล
รัศมีอะตอมของธาตุแต่ละตัวมีความแตกต่างในการทำนายและอธิบายในตารางธาตุ ยกตัวอย่างเช่น รัศมีอะตอมทั่วไปลดลงไปตามหมู่ของตารางธาตุจากโลหะแอลคาไลถึงแก๊สมีตระกูล และจะเพิ่มขึ้นรวดเร็วจากแก๊สมีตระกูลมายังโลหะแอลคาไลในจุดเริ่มต้นของคาบ ถัดไป แนวโน้มเหล่านี้ของรัศมีอะตอม (และสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของธาตุอื่น ๆ) สามารถอธิบายได้โดยทฤษฎีวงอิเล็กตรอนของอะตอม พวกมันมีหลักฐานสำคัญสำหรับการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม
อิเล็กตรอนในวงย่อย 4f ซึ่งจะถูกเติมเต็มตั้งแต่ซีเรียม (ธาตุที่ 58) ถึงอิตเตอร์เบียม (ธาตุที่ 70) เนื่องด้วยอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นแค่ในวงเดียว จึงทำให้ขนาดอะตอมของธาตุในแลนทาไนด์มีขนาดที่ไม่แตกต่างกัน และอาจจะเหมือนกับธาตุตัวถัด ๆ ไป ด้วยเหตุนี้ทำให้แฮฟเนียมมีรัศมีอะตอม (และสมบัติทางเคมีอื่น ๆ) เหมือนกับเซอร์โคเนียม และแทนทาลัม มีรัศมีอะตอมใกล้เคียงกับไนโอเบียม ลักษณะแบบนี้รู้จักกันในชื่อการหดตัวของแลนทาไนด์ และผลจากการหดตัวของแลนทาไนด์นี้ ยังเห็นได้ชัดไปจนถึงแพลตทินัม (ธาตุที่ 78) และการหดตัวที่คล้าย ๆ กัน คือการหดตัวของบล็อก-d ซึ่งมีผลกับธาตุที่อยู่ระหว่างบล็อก-d และบล็อก-p มันเห็นได้ไม่ชัดเจนเท่าการหดตัวของแลนทาไนด์ แต่เกิดจากสาเหตุเดียวกัน
พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 เป็นพลังงานที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนตัวแรกออกจากอะตอม พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่สอง เป็นพลังงานที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนตัวที่สองออกจากอะตอม ซึ่งจะเป็นแบบนี้ไปเรื่อย ๆ เช่น แมงกานีส มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 คือ 738 กิโลจูล/โมล และลำดับที่สอง คือ 1450 กิโลจูล/โมล อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้อะตอมจำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานมากในการดึงมันออกจาก อะตอม พลังงานไอออไนเซชันจะมีการเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุ
พลังงานไอออไนเซชันจะมีมากที่สุดเมื่อต้องการดึงอิเล็กตรอนออกจากธาตุใน หมู่แก๊สมีตระกูล (ซึ่งมีอิเล็กตรอนครบตามจำนวนที่มีได้สูงสุด) ยกตัวอย่างแมกนีเซียมอีกครั้ง แมกนีเซียมจำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานไอออไนเซชันสองลำดับแรก เพื่อดึงอิเล็กตรอนออกให้มันมีโครงสร้างคล้ายแก๊สมีตระกูล และ 2p มันจำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่สามสูงกว่า 7730 กิโลจูล/โมล ในการดึงอิเล็กตรอนตัวที่สามออกจากวงย่อย 2p ของการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่คล้ายนีออนของ Mg ความแตกต่างนี้ยังมีในอะตอมของแถวที่สามตัวอื่น ๆ อีกด้วย
อิเล็กโทรเนกาติวิตีเป็นแรงดึงดูดของอะตอมที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนเข้ามา อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมอะตอมหนึ่ง เป็นผลมาจากเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น และระยะห่างจากนิวเคลียสถึงวาเลนซ์อิเล็กตรอน ยิ่งมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากเท่าไร ความสามารถที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนก็มากขึ้นเท่านั้น แนวคิดถูกเสนอครั้งแรกโดยไลนัส พอลลิง ใน พ.ศ. 2475 โดยทั่วไป อิเล็กโทรเนกาติวิตีจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาตามคาบ และลดลงจากบนลงล่างตามหมู่ เพราะเหตุนี้ ฟลูออรีนจึงเป็นธาตุที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงที่สุด และซีเซียมมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุด อย่างน้อยธาตุเหล่านั้นก็ยังมีข้อมูลที่สามารถใช้ยืนยันได้
แต่ถึงกระนั้นธาตุบางตัวยังไม่เป็นไปตามกฎนี้ แกลเลียมและเจอร์เมเนียมมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าอะลูมิเนียมและซิลิกอน เนื่องด้วยผลกระทบจากการหดตัวของบล็อก-d ธาตุในคาบที่ 4 ในส่วนของโลหะแทรนซิชัน มีรัศมีอะตอมที่ไม่แตกต่างกันมากนัก เพราะว่าอิเล็กตรอนในวงย่อย 3d ไม่มีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนิวเคลียร์ของธาตุ และขนาดอะตอมที่เล็กลงยังทำให้มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงขึ้นอีกด้วย
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนเป็นพลังงานที่คายออกมาหรือดูดกลืน เมื่อเพิ่มอิเล็กตรอนให้แก่อะตอมไปเป็นไอออนประจุลบ ธาตุส่วนใหญ่คายพลังงานความร้อนเมื่อรับอิเล็กตรอน โดยทั่วไป อโลหะจะมีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนมากกว่าโลหะ คลอรีน มีแนวโน้มในการเกิดไอออนประจุลบสูงที่สุด สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของแก๊สมีตระกูลยังไม่สามารถหาค่าได้ ดังนั้น พวกมันอาจจะไม่มีประจุลบ
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนทั่วไปจะเพิ่มขึ้นตามคาบ ซึ่งเป็นผลมาจากการเติมเต็มวงเวเลนซ์ของอะตอม อะตอมของธาตุหมู่ 17จะคายพลังงานออกมามากกว่าอะตอมของธาตุในหมู่ 1 ในการดึงดูดอิเล็กตรอน เนื่องด้วยความง่ายในการเติมเต็มวงวาเลนซ์และความเสถียรในหมู่ของธาตุ สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนคาดว่าจะลดลงจากบนลงล่าง เนื่องด้วยอิเล็กตรอนตัวใหม่จะต้องเข้าไปในออร์บิทัลที่อยู่ห่างจาก นิวเคลียสมากขึ้น ด้วยความที่อิเล็กตรอนเชื่อมของนิวเคลียสน้อยอยู่แล้ว จึงทำให้มันปล่อยพลังงานไม่มาก ถึงกระนั้น ในหมู่ของธาตุ ธาตุสามตัวแรกจะผิดปกติ ธาตุที่หนักกว่าจะมีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนมากกว่าธาตุที่เบากว่า และในวงย่อย d และ f สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนจะไม่ได้ลดลงตามหมู่ไปเสียทั้งหมด ดังนั้นการที่สัมพรรคภาพลดลงตามหมู่จากบนลงล่างนี้ จะเกิดขึ้นได้ในอะตอมของธาตุหมู่ 1 เท่านั้น  อิเล็กโทรไลต์
อิเล็กโทรไลต์คือสารที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนอิสระเมื่อละลายน้ำหรือหลอมเหลว ทำให้สามารถนำไฟฟ้าได้เนื่องจากโดยทั่วไป สารละลายนั้นจะประกอบไปด้วยไออนจึงมักเรียกกันว่า สารละลายไอออนิก ในบางครั้งอาจเรียกสั้นๆ ว่า ไลต์ สายอากาศ
โดยทั่วไปสายอากาศจะประกอบด้วยโครงสร้างของตัวนำโลหะที่เรียกว่าอีลิเมนท์ขับ  () ที่ต่อทางไฟฟ้า(มักจะผ่านทางสายส่ง)เข้ากับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ เครื่องส่งจะบังคับให้กระแสไฟฟ้าที่เป็นคลื่นของอิเล็กตรอนไหลผ่านสายอากาศ กระแสไฟฟ้าดังกล่าวจะสร้างสนามไฟฟ้าที่เป็นคลื่นไปตามอีลิเมนท์นั้น สนามพลังที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาเหล่านี้จะถูกแผ่กระจายออกไปจากสายอากาศเข้าสู่อากาศในรูปของคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่ตามขวาง ทางด้านรับ คลื่นเหล่านี้เข้ามารวมกันที่สายอากาศ สนามแม่เหล็กและไฟฟ้าที่เป็นคลื่นจะสร้างแรงขึ้นบนอิเล็กตรอนในอีลิเมนท์ของสายอากาศ ทำให้พวกอิเล็กตรอนต้องเคลื่อนที่กลับไปกลับมา เป็นการสร้างกระแสที่เป็นคลื่นในสายอากาศ อิเล็กโทรไลต์
การจำแนกอิเล็กโทรไลต์ออกเป็นอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นหรือเจือจางสามารถจำแนกได้จากความเข้มข้นของไอออน ถ้าความเข้มข้นมาก จะเรียกว่า อิเล็กโทรไลต์เข้มข้น แต่ถ้ามีความเข้มข้นของไอออนน้อยจะเรียกว่า อิเล็กโทรไลต์เจือจาง ถ้าสัดส่วนการแตกตัวเป็นไอออนของสารใดมีมาก จะเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์แก่ แต่ถ้าสัดส่วนนั้นน้อย(ส่วนใหญ่ไม่แตกตัวเป็นไอออน) จะเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์อ่อน ไอออน
ตัวอย่างเช่น โซเดียม มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ตัว ในชั้นอิเล็กตรอนนอกสุด ดังนั้น ในรูปที่เป็นไอออน จึงมักจะพบในรูปที่สูญเสียอิเล็กตรอน 1 ตัว นั่นคือ Na ส่วนอีกฝากหนึ่งของตารางธาตุ คลอรีนนั้นมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 7 ตัว ดังนั้น รูปไอออนของมันที่พบทั่วไป จึงรับอิเล็กตรอนไว้ 1 ตัว นั่นคือ Cl สำหรับธาตุแฟรนเซียมนั้นมีพลังงานในการสร้างไอออนต่ำที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด ส่วนฟลูออรีนนั้นมีพลังงานมากที่สุดในมิติควันตัม ซึ่งเป็นที่อยู่ของสสารที่มีโมเลกุลเล็กกว่าอะตอม,โปรตรอน,นิวตรอนและอิเล็กตรอน อะตอม
สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นโดยอะตอม (หรือโมเมนต์แม่เหล็กของมัน) สามารถนิยามได้จากรูปแบบที่แตกต่างกันของโมเมนตัมเชิงมุม ว่าเป็นวัตถุมีประจุที่กำลังหมุนรอบตัวเองและสร้างสนามแม่เหล็กออกมา อย่างไรก็ดี คุณลักษณะอันโดดเด่นที่สุดก็เกิดขึ้นมาจากสปิน โดยธรรมชาติของอิเล็กตรอนแล้ว มันจะเป็นไปตามหลักการกีดกันของเพาลี กล่าวคือ ไม่มีทางที่จะพบอิเล็กตรอน 2 ตัวอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันได้ อิเล็กตรอนที่เป็นคู่จะอยู่ตรงกันข้ามกัน ถ้าสมาชิกหนึ่งอยู่ในสถานะสปินขึ้น อีกตัวจะอยู่ในสถานะตรงกันข้าม คือสปินลง ดังนั้นค่าสปินทั้งสองจะหักล้างกันเอง ทำให้ลดแรงแม่เหล็กสองขั้วลงเป็นศูนย์สำหรับอะตอมบางตัวที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเป็นเลขคู่[86] การแตกตัวเป็นไอออน
ไอออนประจุลบจะถูกผลิตขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนอิสระชนเข้ากับอะตอมและต่อมามันก็จะถูกขังอยู่ภายในกำแพงศักย์ไฟฟ้า, ปล่อยพลังงานส่วนเกินที่มีออกมา กระบวนการนี​​้เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นการแตกตัวเป็นไอออนโดยการจับยึดอิเล็กตรอน () (เป็นการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ในขั้นตอนที่เป็นก๊าซโดยการแปะติดอิเล็กตรอนเข้าไปเพื่อสร้างไอออนในรูปแบบของ A ตามสมการ formula_1 เมื่อ M เหนือลูกศรหมายความว่าในการที่จะอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัม บุคคลที่สามต้องเข้ามามีส่วนร่วม (จำนวนของโมเลกุลที่เข้าทำปฏิกริยาคือสาม) การจับยึดอิเล็กตรอนสามารถถูกนำมาใช้ร่วมกับการแตกตัวเป็นไอออนด้วยวิธีทางเคมี () เครื่องตรวจจับการจับยึดอิเล็กตรอนจะถูกนำมาใช้บางระบบของการแยกสีของก๊าซ ())
ไอออนประจุบวกจะมีการผลิตโดยการโอนพลังงานในจำนวนที่เพียงพอให้กับอิเล็กตรอนที่ถูกยึดเหนี่ยวไว้ในการปะทะกันกับอนุภาคที่มีประจุ (เช่นไอออน, อิเล็กตรอนหรือโพสิตรอน) หรือกับโฟตอน จำนวนที่เป็นเกณฑ์ของพลังงานที่ต้องใช้จะถูกเรียกว่าพลังงานศักย์ในการแตกตัวเป็นไอออน การศึกษาการชนกันดังกล่าวเป็นความสำคัญขั้นพื้นฐานในเรื่องเกี่ยวกับ few-body problem (ดูบทความเกี่ยวกับ few-body problem) ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาที่ยังแก้ไม่ได้ที่สำคัญในสาขาฟิสิกส์ ในมุมมองของพลังงานจลน์ การทดลองที่สมบูรณ์ เช่นในการทดลองที่จะกำหนดเวกเตอร์โมเมนตัมที่สมบูรณ์ของทุกชิ้นส่วนเศษซากการชนทั้งหมด (กระสุนววิถีกระจาย, เป้าหมายไอออนที่ recoiling และอิเล็กตรอนพุ่งออกมา) ได้มีส่วนร่วมให้กับความก้าวหน้าที่สำคัญในการทำความเข้าใจในทฤษฎีของ few-body problem ในหลายปีที่ผ่านมา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน () เป็นชนิดของกล้องจุลทรรศน์แบบหนึ่งที่ใช้อิเล็กตรอนที่ถูกเร่งความเร็วเป็นแหล่งที่มาของการส่องสว่าง เนื่องจากอิเล็กตรอนมีความยาวคลื่นสั้นกว่าโฟตอนของแสงที่มนุษย์มองเห็นได้ถึง 100,000 เท่า กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงมีกำลังขยายสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและสามารถเปิดเผยให้เห็นโครงสร้างของวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆได้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านสามารถให้รายละเอียดได้สูงถึง 50 picometre และมีกำลังการขยายได้ถึงประมาณ 10,000,000 เท่า ขณะที่ส่วนใหญ่ของกล้องจุลทรรศน์แบบแสงจะถูกจำกัดโดยการเลี้ยวเบนของแสงที่ให้ความละเอียดประมาณ 200 นาโนเมตรและกำลังขยายที่ใชการได้ต่ำกว่า 2000 เท่า ประจุไฟฟ้า
การทดลองเรื่องหยดน้ำมัน ในศตวรรษที่ยี่สิบได้แสดงให้เห็นว่า ประจุจะถูก "quantized"; นั่นคือ ประจุของวัตถุใด ๆ จะมีค่าเป็นผลคูณที่เป็นจำนวนเต็มของหน่วยเล็ก ๆ แต่ละตัวที่เรียกว่า ประจุมูลฐาน หรือค่า "e" (เช่น 0e, 1e, 2e แต่ไม่ใช่ 1/2e หรือ 1/3e) "e" มีค่าประมาณเท่ากับ (ยกเว้นสำหรับอนุภาคที่เรียกว่า ควาร์ก ซึ่งมีประจุที่มีผลคูณที่เป็นจำนวนเต็มของ "e/3") โปรตอน มีประจุเท่ากับ +"e" และ อิเล็กตรอน มีประจุเท่ากับ -"e" การศึกษาเกี่ยวกับอนุภาคที่มีประจุและการปฏิสัมพันธ์ของพวกมันจะถูกไกล่เกลี่ยโดย โฟตอน ได้อย่างไรจะเรียกว่า ไฟฟ้าพลศาสตร์ควอนตัม โลหะ
โลหะ คือ วัสดุที่ประกอบด้วยธาตุโลหะที่มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่มากมาย นั่นคืออิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่ได้เป็นของอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ ทำให้มีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ เช่น  อะตอม
อิเล็กตรอนในอะตอมถูกดึงดูดเอาไว้กับโปรตอนในนิวเคลียสด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงชนิดนี้ยึดเหนี่ยวอิเล็กตรอนเอาไว้ภายในหลุมพลังงานไฟฟ้าสถิตที่อยู่รอบ ๆ นิวเคลียส นั่นแสดงว่าจำเป็นต้องได้รับพลังงานจากแหล่งภายนอกเพื่อช่วยให้อิเล็กตรอนหนีออกไปได้ ยิ่งอิเล็กตรอนอยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากเท่าใด แรงดึงดูดนี้ก็ยิ่งมากขึ้น ดังนั้นอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางของหลุมพลังงานจำเป็นต้องใช้พลังงานมากกว่าเพื่อจะหนีออกมาได้ ไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้า (English: electric power) เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกใชัเพื่อให้กำลังงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าเป็นอัตราที่พลังงานไฟฟ้าที่ถูกถ่ายโอนไปยังวงจรไฟฟ้า มีหน่วย SI เป็นวัตต์ซึ่งเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที อิเล็กทรอนิกส์ เกี่ยวข้องกับวงจรไฟฟ้าที่ใช้ชิ้นส่วนที่แอคทีฟเช่นหลอดสูญญากาศ, ทรานซิสเตอร์, ไดโอดและวงจรรวม และเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ใช้ในการเชื่อมต่อถึงกันแบบพาสซีฟที่เกี่ยวข้อง วิศวกรรมกำลังไฟฟ้า (อังกฤษ: Power engineering) หรือที่เรียกว่า วิศวกรรมระบบไฟฟ้า เป็นสาขาย่อยของวิศวกรรมพลังงานและวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฟฟ้า, การส่งกำลังไฟฟ้า, การกระจายกำลังไฟฟ้า, การใช้ให้เป็นประโยชน์ (อังกฤษ: utilization) และอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับระบบดังกล่าว ไฟฟ้า
ไฟฟ้า (Greek: ήλεκτρον; English: electricity) เป็นชุดของปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ มีที่มาจาก ภาษากรีกซึ่งในสมัยนั้นหมายถึงจปจำผลจาก,ิเๆพรชขนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเนื่องจากกอขารปราคอ่หัจกฏตัวและการไหลของประจุไฟฟ้า เช่นฟ้าผ่า, ไฟฟ้าสถิต, การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและ[ผต[กระแสไฟฟ้า]] นอกจากนี้ ไฟฟ้ายังทำให้เกิดการผลิตและการรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นคลื่นวิทยุ อิเล็กโทรไลต์
โดยปกติแล้วอิเล็กโทรไลต์จะอยู่ในรูปของกรด เบส หรือเกลือ นอกจากนี้ แก๊สบางชนิดอาจทำตัวเป็นอิเล็กโทรไลต์ได้ภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันต่ำ สถิตยศาสตร์ไฟฟ้า
เนื่องจากฟิสิกส์แบบคลาสสิก เป็นที่รู้กันว่าวัสดุบางอย่างเช่นอำพันสามารถดูดอนุภาคน้ำหนักเบาหลังจากมีการขัดถูกัน ในภาษากรีกคำว่าอัมพัน หรือ "อิเล็กตรอน" เป็นที่มาของคำว่า 'ไฟฟ้า' ปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นจากแรงที่ประจุไฟฟ้ากระทำต่อประจุไฟฟ้าอื่น แรงดังกล่าวจะอธิบายได้ตามกฎของคูลอมบ์  ไฟฟ้า
การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเราเรียกว่ากระแสไฟฟ้า ความเข้มของมันเราวัดได้ในหน่วยแอมแปร์ กระแสไฟฟ้าสามารถประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของอนุภาคใด ๆ ที่มีประจุ โดยทั่วไปส่วนใหญ่อนุภาคเหล่านี้จะเป็นอิเล็กตรอน แต่ประจุใด ๆ ที่กำลังเคลื่อนที่ทำให้เกิดกระแส เลปตอน
เลปตอน () เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่มีสปิน (ฟิสิกส์)ครึ่งจำนวนเต็ม (สปิน ) และไม่ประสพกับอันตรกิริยาอย่างเข้ม เลปตอนแบ่งออกเป็นสองชั้นหลัก ได้แก่ เลปตอนที่มีประจุไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่า "เลปตอนที่เหมือนอิเล็กตรอน") และเล็ปตอนนิวทรัล (เล็ปตอนเป็นกลาง) (หรือที่เรียกว่า นิวทรืโน) เลปตอนที่มีประจุสามารถรวมกับอนุภาคอื่นกลายเป็น อนุภาคผสมหลายอย่าง เช่นอะตอมและโพซิโทรเนียม ในขณะที่นิวทริโนยากที่จะปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่น ดังนั้นมันจึงยากที่จะถูกพบเห็น พวกเลปตอนที่รู้จักกันดีคือ อิเล็กตรอน 
มีเลปตอนอยู่ทั้งสิ้น 6 ชนิด (flavour) แยกเป็น 3 ชั่วรุ่น () ชั่วรุ่นที่หนึ่งเรียกว่า "เลปตอนอิเล็กตรอน" ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (e) และอิเล็กตรอนนิวตริโน (V) ชั่วรุ่นที่สองคือ "เลปตอนมิวออน" ประกอบด้วย มิวออน (μ) และ มิวออนนิวตริโน (V) ชั่วรุ่นที่สามคือ "เลปตอนเทา" ประกอบด้วย เทา (อนุภาค) (T) และ เทานิวตริโน (V) อิเล็กตรอนมีมวลน้อยที่สุดในหมู่เลปตอนที่มีประจุทั้งหมด มิวออนและเทาที่หนักที่สุดจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วไปเป็นอิเล็กตรอนผ่านทางกระบวนการของการสลายอนุภาค ซึ่งเป็นการแปลงจากสถานะมวลมากไปเป็นสถานะมวลน้อย ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงเสถียรและเป็นเลปตอนแบบมีประจุที่พบมากที่สุดในจักรวาล ในขณะที่มิวออนและเทาสามารถถูกสร้างขึ้นมาได้เพียงแต่ในการชนกันที่พลังงานฟิสิกส์ที่สูงเท่านั้น (เช่นพวกที่เกี่ยวกับรังสีคอสมิกและพวกที่เกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาค อะตอม
วงโคจรอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของอะตอมในสภาวะที่ไม่ได้รวมกัน รู้จักกันในชื่อว่า วงโคจรเวเลนซ์ อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรนี้จะเรียกชื่อว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน จำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนหาได้จากพฤติกรรมของแรงยึดเหนี่ยวกับอะตอมอื่น ๆ เพราะอะตอมมีแนวโน้มจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับอะตอมอื่น ๆ ในลักษณะที่คอยเติมเต็ม (หรือทำให้ว่าง) วงโคจรเวเลนซ์ชั้นนอกสุด [98] ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนเดี่ยวระหว่างอะตอมเป็นการประมาณการที่มีประโยชน์สำหรับพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีอิเล็กตรอนในวงโคจรเกินมา 1 ตัว กับอีกอะตอมหนึ่งที่ขาดอิเล็กตรอนในวงโคจรไป 1 ตัว ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ และเกลือไอออนทางเคมีอื่น ๆ อย่างไรก็ดี ธาตุหลายชนิดปรากฏว่ามีเวเลนซ์หลายตัว หรือมีแนวโน้มที่จะมีจำนวนอิเล็กตรอนในสารประกอบที่แตกต่างกันเป็นจำนวนไม่เท่ากัน ดังนั้นพันธะเคมีระหว่างธาตุเหล่านี้จึงทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนหลายรูปแบบซึ่งมีการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัว ตัวอย่างเหล่านี้รวมไปถึงธาตุคาร์บอนและสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ [99] กระแสไฟฟ้า
ความสามารถในการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอนในการนำไฟฟ้าจะบอกถึงลักษณะของตัวกลาง  การจับยึดอิเล็กตรอน
ถ้าความแตกต่างกันของพลังงานระหว่างอะตอมพ่อแม่และอะตอมลูกสาวมีน้อยกว่า 1.022 MeV, การปล่อยโพซิตรอนเป็นสิ่งต้องห้ามเนื่องจากพลังงานที่ใช้ในการสลายมีไม่เพียงพอที่จะยอมให้เกิดขึ้น ดังนั้นการจับยึดอิเล็กตรอนจึงเป็นโหมดการสลายตัวแต่เพียงอย่างเดียว ยกตัวอย่างเช่นรูบิเดียม-83 (37 โปรตอน, 46 นิวตรอน) จะสลายตัวไปเป็น Krypton-83 (36 โปรตอน, 47 นิวตรอน) โดยการจับยึดอิเล็กตรอนแต่เพียงอย่างเดียว (เพราะความแตกต่างพลังงานหรือพลังงานสลายมีค่าประมาณ 0.9 MeV เท่านั้น) อะตอม
เช่นเดียวกับอนุภาคอื่น อิเล็กตรอนมีคุณสมบัติแบบทวิภาค คือเป็นทั้งอนุภาคและเป็นทั้งคลื่น เมฆอิเล็กตรอนเป็นบริเวณภายในหลุมพลังงานที่อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะสร้างคลื่นนิ่ง 3 มิติประเภทหนึ่งขึ้น อันเป็นรูปคลื่นที่ไม่เคลื่อนที่ตามนิวเคลียส พฤติกรรมนี้ถูกกำหนดจากออร์บิทัลของอะตอม ซึ่งเป็นฟังก์ชันคณิตศาสตร์ที่แสดงคุณสมบัติความเป็นไปได้ที่อิเล็กตรอนจะปรากฏตัวขึ้นที่จุดเฉพาะหนึ่ง ๆ ขณะที่ถูกวัดตำแหน่ง[58] รอบ ๆ นิวเคลียสจะมีออร์บิทัลที่ไม่ต่อเนื่องกันล้อมรอบอยู่ในลักษณะของควอนตา ทั้งนี้เพราะรูปแบบคลื่นอื่นที่เป็นไปได้จะสลายตัวไปอย่างรวดเร็วเข้าสู่สถานะที่เสถียรมากกว่า[59] ออร์บิทัลอาจมีลักษณะวงแหวนหนึ่งวง หลายวง หรือเป็นโครงสร้างโหนดก็ได้ ซึ่งมีความแตกต่างจากออร์บิทัลอื่น ๆ ทั้งด้านขนาด รูปร่าง และศูนย์กลาง[60] อะตอม
โครงสร้างของเมฆอิเล็กตรอนอาจเปลี่ยนแปลงไปตามจำนวนอิเล็กตรอนที่มีในกลุ่มเมฆนั้น มีวิธีการนับจำนวนอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันอยู่จำนวนหนึ่ง เช่น กฎออกเตต หรือ กฎ 18 อิเล็กตรอน ซึ่งโดยมากจะใช้เป็นเพียงกฎช่วยจำและไม่ได้ใช้แบบเดียวกันกับอะตอมทุกชนิด นักศึกษาใหม่ในวิชาเคมีมักถูกสอนให้จำโครงสร้างอะตอมแบบง่าย ๆ เป็น 2, 8, 8, 8, 8, 8, 8, [...] ทั้งนี้เพื่อให้ลำดับการสอนทำได้ง่ายขึ้น แต่จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละเชลล์สำหรับอะตอมขนาดใหญ่ที่จริงแล้วมีจำนวนที่ต่างไปจากนี้ เช่น 2, 8, 18, 32, 50, 72 แต่ต้องเป็นนักศึกษาชั้นสูงจึงค่อยทำความเข้าใจกับความซับซ้อนนี้ ประจุไฟฟ้า
บางครั้งวัตถุที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าประกอบด้วยหลายไอออนที่กระจายไปทั่วทั้งวัสดุ ผูกติดกันไว้อย่างเหนียวแน่น และให้ผลรวมประจุสุทธิเป็นบวกหรือเป็นลบกับวัตถุ นอกจากนี้วัตถุดังกล่าวยังทำจากองค์ประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า มันจะสามารถรับอิเล็กตรอนเข้ามาหรือให้อิเล็กตรอนออกไปง่ายดายมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมัน จากนั้นมันจะเก็บรักษาประจุสุทธิเป็นลบหรือเป็นบวกตลอดไป เมื่อประจุไฟฟ้าสุทธิของวัตถุไม่เป็นศูนย์และไม่เคลื่อนที่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า [[ไฟฟ้าสถิต]] ปรากฏการณ์นี้สามารถสร้างขึ้นได้อย่างง่ายดายโดยการถูวัสดุที่แตกต่างกันสองชนิดเข้าด้วยกัน เช่นการถู [[สีเหลืองอำพัน]] กับ [[ขนสัตว์]] หรือถู [[แก้ว]] กับ [[ผ้าไหม]] ด้วยวิธีนี้วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าสามารถมีประจุได้ในระดับที่มีนัยสำคัญ เป็นบวกหรือเป็นลบ ประจุที่ถูกนำมาจากวัสดุหนึ่ง เมื่อถูกย้ายไปยังอีกวัสดุหนึ่ง วัสดุนั้นจะเหลือไว้แต่ประจุตรงข้ามในขนาดเดียวกันอยู่เบื้องหลัง กฎของ "[[การอนุรักษ์ประจุ]]" มักจะนำมาใช้เสมอ นั่นคือวัตถุที่เสียประจุลบจะได้รับประจุบวกขนาดเดียวกันมาแทน และในทางกลับกัน ไฟฟ้าสถิต
วัสดุทั้งหลายประกอบขึ้นจากอะตอมที่ปกติแล้วจะเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะพวกมันมีจำนวนของประจุบวก (โปรตอนในนิวเคลียส) และจำนวนของประจุลบ (อิเล็กตรอนใน "วงรอบนิวเคลียส") เท่ากัน ปรากฏการณ์ของไฟฟ้าสถิตจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีการแยกประจุบวกและลบออกจากกัน เมื่อวัตถุสองชนิดเสียดสี หรือ สัมผัสกัน อิเล็กตรอนอาจย้ายจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้วัตถุหนึ่งมีประจุบวกเกิน และอีกวัตถุหนึ่งมีประจุลบเกินในจำนวนที่เท่ากัน เมื่อแยกวัตถุทั้งสองออกจากกัน จึงเกิดการไม่สมดุลของประจุขึ้นในวัตถุแต่ละตัว วัตถุที่มีประจุลบเกิน ก็ถือว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุลบ วัตถุที่ประจุบวกเกิน ก็เรียกว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุบวก โพซิตรอน
ดิแรกได้เขียนรายงานการติดตามผลในเดือนธันวาคม ปี 1929 ที่พยายามจะอธิบายการแก้ปัญหาพลังงานที่มีค่าเป็นลบนี้ที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้สำหรับอิเล็กตรอนในรูปแบบทฤษฎีที่มีลักษณะเป็นเชิงสัมพัทธ์ 
เขาโต้แย้งว่า " ... อิเล็กตรอนประกอบไปด้วยพลังงานเชิงลบที่เคลื่อนที่อยู่ในภายนอกสนาม [แม่เหล็กไฟฟ้า] ราวกับว่าจะถูกนำพาให้เคลื่อนที่ไปโดยประจุบวก" เขายังยืนยันว่าทุก ๆ พื้นที่จะได้รับการพิจารณาว่าเป็น "ทะเล" ของสถานะพลังงานเชิงลบ ("sea" of negative energy states) ที่ได้รับการเติมเต็ม ไฟฟ้า
วัฒนธรรมโบราณรอบ ๆ ทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจะรู้จักวัตถุบางอย่าง เช่นแท่งอำพัน เมื่อนำมาขัดถูกับขนแมว มันสามารถดึงดูดวัตถุที่เบาเช่นขนนก เธลีสแห่งมิเลทัสได้ทำข้อสังเกตหลายอย่างเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตราว 600 ปีก่อนคริสตกาล จากข้อสังเกตเหล่านั้นเขาเชื่อว่าการเสียดสีทำให้เกิดแม่เหล็กบนอัมพัน ซึ่งต่างกับสินแร่อื่นเช่นแมกนีไทต์ที่ไม่ต้องขัดถู [6][7] เธลีสผิดที่เชื่อว่าการดึงดูดเกิดจากแม่เหล็ก แต่วิทยาศาสตร์ต่อมาจะพิสูจน์ความเชื่อมโยงระหว่างแม่เหล็กและไฟฟ้า ตามทฤษฎีที่ขัดแย้งกัน ชาวพาเทียนอาจมีความรู้เกี่ยวกับการชุบด้วยไฟฟ้ามาก่อน เมื่ออ้างถึงการค้นพบแบตเตอรี่แบกแดดที่คล้ายคลึงกับเซลล์กัลวานีในปี ค.ศ. 1936 แม้จะยังไม่แน่นอนว่าสิ่งประดิษฐ์ที่ได้จะเป็นไฟฟ้าในธรรมชาติหรือไม่[8] อะตอม
ปริมาณพลังงานที่จำเป็นต้องใช้ (ทั้งแบบเพิ่มเข้าไปหรือปลดปล่อยออกมา) ในการเปลี่ยนสถานะของอิเล็กตรอนนี้น้อยกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวคลีออนมาก เช่น จำเป็นต้องใช้พลังงานเพียง 13.6 eV เพื่อให้อิเล็กตรอนจากอะตอมของไฮโดรเจนเปลี่ยนระดับลงไปยังสถานะพื้น[61] เทียบกับพลังงาน 2.23 ล้าน eV ในการแยกนิวเคลียสของดิวเทอเรียม[62] อะตอมมีประจุเป็นกลางถ้ามันมีจำนวนโปรตอนกับอิเล็กตรอนเท่ากัน อะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากหรือน้อยกว่าปกติเรียกว่า ไอออน อิเล็กตรอนที่อยู่ไกลจากนิวเคลียสมากอาจถ่ายโอนไปยังอะตอมข้างเคียง หรืออยู่ร่วมระหว่างสองอะตอมก็ได้ ด้วยกลไกนี้ อะตอมจึงสามารถเกิดพันธะเคมีกลายเป็นโมเลกุลและสารประกอบเคมีอื่น ๆ เช่น การเกิดผลึกแบบไอโอนิกคริสตัลหรือโคเวเลนต์[63] โพซิตรอน
โพซิตรอน () หรือ แอนติอิเล็กตรอน () เป็นปฏิยานุภาคหรือปฏิสสารของอิเล็กตรอน โพซิตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็น +1 มีสปินเป็น 1/2 และมีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน ถ้าโพซิตรอนพลังงานต่ำชนกับอิเล็กตรอนพลังงานต่ำจะเกิดการประลัย (annihilation) คือมีการเกิดโฟตอนรังสีแกมมา 2 โฟตอนหรือมากกว่า
โพซิตรอนอาจจะเกิดจากการสลายตัวของการปลดปล่อยโพซิตรอนกัมมันตรังสี (ผ่านอันตรกิริยาอย่างอ่อน) หรือโดยการผลิตคู่จากโฟตอนที่มีพลังงานเพียงพอ กระแสไฟฟ้า
– ข้อแตกต่างระหว่าง ตัวนำและฉนวนไฟฟ้าคือจำนวนอิเล็กตรอนอิสระที่ไม่ได้อยู่ภายใต้อิทธิพลของศักย์ไฟฟ้าของนิวเคลียส สถานะจำกัดขอบเขต
- โปรตอนและอิเล็กตรอนที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวจะถูกเรียกว่า ไอออน (Ionized atom) เมื่ออิเล็กตรอนเริ่มเคลื่อนที่เข้าสู่วงโคจรของโปรตอนจะเกิดสถานะจำกัดขอบเขตเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนอะตอม ขณะนั้นพลังงานรวมของศูนย์กลางมวลจะเปลี่ยนจากค่าบวกเป็นค่าลบ กระแสไฟฟ้า
อนุภาคที่นำพาประจุถูกเรียกว่า พาหะของประจุไฟฟ้า ใน โลหะ ตัวนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนจากแต่ละอะตอมจะยึดเหนี่ยวอยู่กับอะตอมอย่างหลวม ๆ และพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระอยู่ภายในโลหะนั้นภายใต้สภาวะการณ์หนึ่ง อิเล้กตรอนเหล่านี้เรียกว่า อิเล็กตรอนนำกระแส () พวกมันเป็นพาหะของประจุในโลหะตัวนำนั้น รังสีแคโทด
รังสีแคโทด () คือกระแสของอิเล็กตรอนที่สังเกตได้ในท่อสุญญากาศ ถ้าเราติดตั้งอิเล็กโทรดสองชุดเข้ากับท่อแก้วที่เป็นสุญญากาศแล้วจ่ายโวลต์เข้าไป จะสังเกตได้ว่าแก้วทางฝั่งตรงข้ามของอิเล็กโทรดขั้วลบจะเรืองแสง ซึ่งเกิดจากการปลดปล่อยอิเล็กตรอนและเดินทางตั้งฉากกับแคโทด (คือขั้วอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแรงดันจ่าย) ปรากฏการณ์นี้สังเกตพบครั้งแรกโดย โจฮันน์ ฮิตทอร์ฟ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันเมื่อปี ค.ศ. 1869 ต่อมาในปี ค.ศ. 1876 ยูจีน โกลด์สไตน์ ตั้งชื่อให้ว่า "kathodenstrahlen" หรือรังสีแคโทด อิเล็กตรอนโวลต์
หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ได้รับการยอมรับ (แต่ไม่แนะนำ) ให้ใช้กับระบบ SI หน่วยนี้ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในวงการโซลิดสเตต ปรมาณู นิวเคลียร์ และฟิสิกส์อนุภาค และมักใช้ร่วมกับตัวนำหน้าหน่วย m k M หรือ G นิวตรอน
นิวตรอนอิสระหรือนิวตรอนอิสระใด ๆ ของนิวเคลียสเป็นรูปแบบหนึ่งของ การแผ่รังสีจากการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นมันจึงเป็นอันตรายต่อชีวภาพโดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่รับ[7] สนาม "พื้นหลังนิวตรอน" ขนาดเล็กในธรรมชาติของนิวตรอนอิสระจะมีอยู่บนโลก ซึ่งเกิดจากมิวออนรังสีคอสมิก และจากกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติขององค์ประกอบที่ทำฟิชชันได้ตามธรรมชาติในเปลือกโลก[8] แหล่งที่ผลิตนิวตรอนโดยเฉพาะเช่นเครื่องกำเนิดนิวตรอน, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยและแหล่งผลิตนิวตรอนแบบสปอลเลชัน (English: Spallation Source) ที่ผลิตนิวตรอนอิสระสำหรับการใช้งานในการฉายรังสีและในการทดลองการกระเจิงนิวตรอน ควาร์ก
ควาร์ก ( อ่านว่า หรือ ) คืออนุภาคมูลฐานและเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของสสาร ควาร์กมากกว่าหนึ่งตัวเมื่อรวมตัวกันจะเป็นอีกอนุภาคหนึ่งที่เรียกว่าแฮดรอน () ส่วนที่เสถียรที่สุดของแฮดรอนสองลำดับแรกคือโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งทั้งคู่เป็นส่วนประกอบสำคัญของนิวเคลียสของอะตอม เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Color Confinement ควาร์กจึงไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงหรือพบตามลำพังได้ มันสามารถพบได้ภายในแฮดรอนเท่านั้น เช่น แบริออน (ซึ่งโปรตอนและนิวตรอนเป็นตัวอย่าง) และภายใน มีซอน (มี'ซอน หรือเมซ'ซัน เป็นอนุภาคที่มีมวลระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตรอน มีประจุเป็นกลาง หรือเป็นบวกหรือลบ มีค่าสปิน) ด้วยเหตุผลนี้ สิ่งที่เรารู้จำนวนมากเกี่ยวกับควาร์กจึงได้มาจากการสังเกตที่ตัวแฮดรอนเอง ไฟฟ้า
วันนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะใช้ชิ้นส่วนสารกึ่งตัวนำเพื่อการควบคุมอิเล็กตรอน การศึกษาอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์สถานะของแข็ง ในขณะที่การออกแบบและสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในการแก้ปัญหาที่เกิดตอนปฏิบัติจะมาภายใต้วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
แบบจำลองอะตอม หรือ แบบจำลองขนมปังลูกเกด () ของ เจ. เจ. ทอมสัน ผู้ค้นพบอิเล็กตรอนเมื่อปี ค.ศ. 1897 เป็นแบบจำลองที่เสนอขึ้นในปี ค.ศ. 1904 ก่อนการค้นพบนิวเคลียสของอะตอม แนวคิดของแบบจำลองนี้คือ อะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอน (ซึ่งเวลานั้นทอมสันยังเรียกว่า "คอร์พัสเคิล" ส่วน จี. เจ. สโตนีย์ เสนอให้เรียกอะตอมของไฟฟ้าว่า "อิเล็กตรอน" เมื่อปี 1894) ล้อมรอบด้วยทะเลของประจุลบเพื่อรักษาสมดุลกับประจุบวกของอิเล็กตรอน เปรียบเทียบประจุลบเหมือนเป็น "ลูกเกด" ที่ถูกล้อมรอบด้วยประจุบวก "ขนมปัง" โดยที่อิเล็กตรอนนั้นอยู่กระจายทั่วไปในอะตอม แต่ด้วยโครงสร้างต่างๆ กันมากมาย แบบหนึ่งคือมีวงแหวนของอิเล็กตรอนด้วย บางครั้งก็กล่าวกันว่าอะตอมเป็น "กลุ่มเมฆ" ของประจุบวกแทนที่จะเป็นทะเล ด้วยแบบจำลองนี้ ทอมสันได้ละทิ้งสมมุติฐานดั้งเดิมของตนเกี่ยวกับ "เนบิวลาอะตอม" ที่ว่าอะตอมประกอบด้วยวงวนซึ่งจับต้องไม่ได้  แบตเตอรี่
แบตเตอรี่แปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง แบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์แบบโวลตาได้มากกว่าหนึ่งเซลล์ แต่ละเซลล์ประกอบด้วยสอง ครึ่งเซลล์ ที่เชื่อมต่อเรียงกันเป็นแถวโดยสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีไอออนที่มีประจุลบ () และไอออนที่มีประจุบวก () ครึ่งเซลล์หนึ่งตัวจะมีอิเล็กโทรไลต์และขั้วลบ (อิเล็กโทรดที่แอนไอออนวิ่งเข้าหา); อีกครึ่งเซลล์หนึ่งจะมีอิเล็กโทรไลต์และขั้วบวก (อิเล็กโทรดที่แคทไอออนวิ่งเข้าหา Redox ปฏิกิริยา Redox เป็นตัวให้พลังงานกับแบตเตอรี่ แคทไอออนจะลดลง (อิเล็กตรอนมีการเพิ่ม) ที่แคโทดระหว่างการชาร์จประจุ ในขณะที่แอนไอออนจะถูกออกซิไดซ์ (อิเล็กตรอนจะถูกลบออก) ที่ขั้วบวกระหว่างการชาร์จ ในระหว่างการดีสชาร์จกระบวนการจะเป็นตรงกันข้าม ขั้วไฟฟ้าทั้งสองไม่ได้สัมผัสกัน แต่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดย อิเล็กโทรไลต์ เซลล์บางตัวใช้อิเล็กโทรไลต์แตกต่างกันสำหรับแต่ละครึ่งเซลล์ ตัวคั่นช่วยให้ไอออนไหลระหว่างครึ่งเซลล์ แต่จะช่วยป้องกันการผสมของอิเล็กโทรไลต์ทั้งสองด้าน ไฟฟ้า
ในทางวิศวกรรมหรือการใช้งานตามอาคารบ้านเรือน กระแสมักจะถูกอธิบายว่าเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) คำศัพท์เหล่านี้บอกว่ากระแสจะแปรเปลี่ยนตามเวลาได้อย่างไร กระแสตรงอย่างที่ถูกผลิตขึ้นโดยแบตเตอรีและเป็นที่ต้องการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ จะไหลไปในทิศทางเดียวคือจากขั้วบวกผ่านวงจรภายนอกไปยังขั้วลบ[36]:11 ถ้า อย่างที่เกิดขึ้นเป็นส่วนใหญ่ การไหลนี้ถูกนำพาโดยอิเล็กตรอน พวกมันจะต้องเดินทางไปในทิศทางตรงกันข้าม กระแสสลับเป็นกระแสที่ไหลในทิศทางกลับไปกลับมาซ้ำ ๆ กัน; เกือบตลอดเวลาการไหลนี้ใช้รูปแบบของคลื่นไซน์[36]:206–207 ดังนั้นกระแสสลับจะไหลไปและกลับมาภายในตัวนำโดยปราศจากประจุที่เคลื่อนที่เป็นระยะทางสุทธิใดในช่วงเวลา ค่าของกระแสสลับเฉลี่ยตามเวลาเป็นศูนย์ แต่มันส่งมอบพลังงานในทิศทางแรกก่อน จากนั้นก็ทิศทางย้อนกลับ กระแสสลับได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติทางไฟฟ้​​าที่ไม่ถูกรับรู้ภายใต้สภาวะมั่นคงของกระแสตรง เช่นอินดักแตนซ์และคาปาซิแตนซ์[36]:223–225 อย่างไรก็ตามคุณสมบัติเหล่านี้อาจมีความสำคัญเมื่อวงจรอยู่ภายใต้สัญญาณไฟกระโชก (English: transient) เช่นเมื่อถูกป้อนพลังงานไฟฟ้าครั้งแรก อิเล็กตรอน
หมวดหมู่:ฟิสิกส์อนุภาค หมวดหมู่:เคมี หมวดหมู่:วัสดุศาสตร์ ตารางธาตุ
บล็อก เป็นบริเวณพิเศษในตารางธาตุ ซึ่งจะบ่งบอกว่าอิเล็กตรอนในวงอิเล็กตรอนแต่ละวงเต็มหรือไม่ ในแต่ละบล็อกจะตั้งชื่อตามวงย่อยที่อิเล็กตรอน "ตัวสุดท้าย" สามารถเข้าไปอยู่ได้[19][n 2]บล็อก-s เป็นบล็อกที่อยู่ทางซ้ายมือสุดในตารางธาตุ บล็อกนี้ประกอบไปด้วยธาตุในหมู่ 1 (โลหะแอลคาไล) และหมู่ 2 (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท) รวมถึงไฮโดรเจน และฮีเลียม บล็อก-p เป็นบล็อกที่อยู่ทางขวาสุดของตารางธาตุ ประกอบไปด้วยธาตุใน 6 หมู่สุดท้าย ตั้งแต่หมู่ที่ 13 ถึง หมู่ที่ 18 ในไอยูแพก (3B ถึง 8A ในสหรัฐอเมริกา) และยังมีธาตุกึ่งโลหะทั้งหมดในบล็อกนี้ด้วย บล็อก-d เป็นบล็อกที่ประกอบไปด้วยธาตุในหมู่ 3 ถึง หมู่ที่ 12 (3B ถึง 2B ในสหรัฐอเมริกา) ธาตุในบล็อกนี้เป็นธาตุโลหะแทรนซิชันทั้งหมด บล็อก-f เป็นบล็อกที่ไม่มีเลขหมู่ และอยู่ด้านล่างของตารางธาตุ ในบล็อกนี้ประกอบไปด้วยธาตุในแลนทาไนด์และแอกทิไนด์[20] สถานะ (สสาร)
พลาสมา (Plasma) เป็นก๊าซที่ อิเล็กตรอน สามารถแยกตัวเป็นอิสระจากอะตอมของมันได้และแพร่กระจายประจุไฟฟ้าเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าได้ ลูกโซ่ของการขนส่งอิเล็กตรอน
ลูกโซ่ของการขนส่งอิเล็กตรอน (, ย่อ: ETC) เป็นคู่ของการขนส่งอิเล็กตรอนระหว่างตัวให้อิเล็กตรอน (เช่น NADH) กับตัวรับอิเล็กตรอน (เช่น O) ด้วยการขนส่งโปรตอน (H) ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ ความแตกต่างทางศักย์ไฟฟ้าเคมีของโปรตอนอันเกิดจากการขนส่งโปรตอนข้ามเยื่อนี้ ใช้ในการผลิตพลังงานเคมีในรูปของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) ลูกโซ่ของการขนส่งอิเล็กตรอนเป็นกลไกของเซลล์ที่ใช้เพื่อดึงพลังงานจากแสงอาทิตย์ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง และจากปฏิกิริยารีดอกซ์ อาทิ ออกซิเดชันของน้ำตาล (การหายใจระดับเซลล์) ตารางธาตุ
อิเล็กโทรเนกาติวิตีเป็นแรงดึงดูดของอะตอมที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนเข้ามา[29] อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมอะตอมหนึ่ง เป็นผลมาจากเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น และระยะห่างจากนิวเคลียสถึงวาเลนซ์อิเล็กตรอน ยิ่งมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากเท่าไร ความสามารถที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนก็มากขึ้นเท่านั้น แนวคิดถูกเสนอครั้งแรกโดยไลนัส พอลลิง ใน พ.ศ. 2475[30] โดยทั่วไป อิเล็กโทรเนกาติวิตีจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาตามคาบ และลดลงจากบนลงล่างตามหมู่ เพราะเหตุนี้ ฟลูออรีนจึงเป็นธาตุที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงที่สุด และซีเซียมมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุด อย่างน้อยธาตุเหล่านั้นก็ยังมีข้อมูลที่สามารถใช้ยืนยันได้[15] ตารางธาตุ
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนเป็นพลังงานที่คายออกมาหรือดูดกลืน เมื่อเพิ่มอิเล็กตรอนให้แก่อะตอมไปเป็นไอออนประจุลบ ธาตุส่วนใหญ่คายพลังงานความร้อนเมื่อรับอิเล็กตรอน โดยทั่วไป อโลหะจะมีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนมากกว่าโลหะ คลอรีน มีแนวโน้มในการเกิดไอออนประจุลบสูงที่สุด สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของแก๊สมีตระกูลยังไม่สามารถหาค่าได้ ดังนั้น พวกมันอาจจะไม่มีประจุลบ[34] ผลกระทบฮอลล์
กระแส "โฮล" ตามธรรมเนียมปฏิบัติจะมีทิศทางของกระแสอิเล็กตรอนเป็นลบและประจุไฟฟ้าเป็นลบ ดังนั้น I x = n t w ( − v x ) ( − e ) {\displaystyle I_{x}=ntw(-v_{x})(-e)} เมื่อ n {\displaystyle n} คือความหนาแน่นของพาหะประจุ t w {\displaystyle tw} เป็นพื้นที่หน้าตัด, และ − e {\displaystyle -e} เป็นประจุของแต่ละอิเล็กตรอน เมื่อหาค่า w {\displaystyle w} ได้แล้วแทนค่าลงในสมการข้างต้น ก็จะได้แรงดันไฟฟ้าฮอลล์: เส้นสเปกตรัม
ถ้าเราให้พลังงานแก่อะตอมสูง อิเล็กตรอนภายในอะตอมจะเปลี่ยนจาก"สถานะพื้น (Ground state) " เป็น"สถานะกระตุ้น (Excited state) " ในกรณีอิเล็กตรอนอยู่ในสถานะพื้นจะมีพลังงานต่ำและอะตอมจะเสถียรมาก แต่เมื่ออะตอมมีพลังงานสูงขึ้นอิเล็กตรอนภายในอะตอมจะเปลี่ยนเป็นสถานะกระตุ้นซึ่งพลังงานที่มากนี้ ทำให้อะตอมไม่เสถียร ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงพยายามปล่อยพลังงานออกมาให้กลับไปอยู่ในสถานะพื้นที่พลังงานต่ำ ซึ่งพลังงานที่อิเล็กตรอนปล่อยออกมาจะอยู่ในรูปพลังงานแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อผ่านแผ่นเกรตติ้งหรือสเปกโตรสโคปจะแยกแถบแสงออกเป็นเส้นสเปกตรัมนั่นเอง อะตอม
ตามความเข้าใจในปัจจุบัน อะตอมเป็นวัตถุขนาดเล็กที่มีมวลน้อยมาก เราสามารถสังเกตการณ์อะตอมเดี่ยว ๆ ได้โดยอาศัยเครื่องมือพิเศษ เช่น กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ มวลประมาณ 99.9% ของอะตอมกระจุกรวมกันอยู่ในนิวเคลียส[note 1] โดยมีโปรตอนและนิวตรอนเป็นมวลที่เหลือประมาณเท่า ๆ กัน ธาตุแต่ละตัวจะมีอย่างน้อยหนึ่งไอโซโทปที่มีนิวเคลียสซึ่งไม่เสถียรและเกิดการเสื่อมสลายโดยการแผ่รังสี ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการแปรนิวเคลียสที่ทำให้จำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสเปลี่ยนแปลงไป[4] อิเล็กตรอนที่โคจรรอบอะตอมจะมีระดับพลังงานที่เสถียรอยู่จำนวนหนึ่งในลักษณะของวงโคจรอะตอม และสามารถเปลี่ยนแปลงระดับไปมาระหว่างกันได้โดยการดูดซับหรือปลดปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกับระดับพลังงานที่ต่างกัน อิเล็กตรอนเหล่านี้เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางเคมีของธาตุ และมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของอะตอม อนุภาคมูลฐาน
สสารในชีวิตประจำวันจะประกอบด้วยอะตอม ที่ครั้งหนึ่งเคยถูกสันนิษฐานว่ามันเป็นอนุภาคมูลฐานของสสาร คำว่า "อะตอม" แปลว่า "แบ่งไม่ได้" ในภาษากรีก แม้ว่าการมีอยู่ของอะตอมยังคงเป็นที่ถกเถียงกันจนถึงประมาณปี 1910 อย่างที่นักฟิสิกส์ชั้นนำบางคนถือว่าโมเลกุลเป็นภาพลวงตาทางคณิตศาสตร์ และถือว่าสสารอย่างสุดขั้วที่สุดจะประกอบด้วยพลังงาน ในไม่ช้า มีการค้นพบว่าอะตอมประกอบด้วยองค์ประกอบย่อย เมื่อเริ่มทศวรรษที่ 1930 อิเล็กตรอนและโปรตอนได้ถูกค้นพบ พร้อมกับโฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงเวลานั้น การค้นพบล่าสุดของกลศาสตร์ควอนตัมได้มีก​​ารเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงของแนวคิดของอนุภาค อย่างเช่นอนุภาคเดี่ยวดูเหมือนจะสามารถขยายสนามได้อย่างที่คลื่นสามารถทำได้ (ทวิภาคของอนุภาคกับคลื่น ()) ข้อความที่ขัดแย้งยังคงหลีกเลี่ยงคำอธิบายที่น่าพอใจ อะตอม
ออร์บิทัลอะตอมแต่ละแบบจะสอดคล้องกับระดับพลังงานเฉพาะของอิเล็กตรอนค่าหนึ่ง ๆ อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนสถานะของมันไปยังระดับพลังงานที่สูงกว่าได้โดยการดูดซับโฟตอนที่มีพลังงานเพียงพอจะยกระดับตัวมันขึ้นไปสู่สถานะควอนตัมใหม่ ในทางกลับกัน กระบวนการปลดปล่อยรังสีด้วยตัวเองทำให้อิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานสูงสามารถลดระดับพลังงานลงไปยังสถานะที่ต่ำกว่าได้ขณะที่แผ่พลังงานส่วนเกินออกไปเป็นโฟตอน คุณลักษณะของค่าพลังงานที่กำหนดจากสถานะควอนตัมที่แตกต่างกันนี้ เป็นสาเหตุของการเกิดเส้นสเปกตรัม[59] ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
ในปี ค.ศ. 1897 โจเซฟ จอห์น ทอมสัน และ ฟิลิป เลียวนาร์ด ได้ศึกษา รังสีแคโทด ทอมสันสรุปว่ามันเป็นอนุภาคประจุลบ ซึ่งเขาเรียกว่า ""corpuscles"" ต่อมาจึงเรียกว่า อิเล็กตรอน เลียวนาร์ดแสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่หลุดออกมาจาก ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก เป็นอนุภาคชนิดเดียวกับในหลอดแคโทด และพลังงานของพวกมันไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง แต่จะมีค่ามากขึ้นสำหรับแสงตกกระทบที่มีความยาวคลื่นสั้น ๆ แบตเตอรี่
แบตเตอรี่ () เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วย เซลล์ไฟฟ้าเคมี หนึ่งเซลล์หรือมากกว่า ที่มีการเชื่อมต่อภายนอกเพื่อให้กำลังงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้า แบตเตอรี่มี ขั้วบวก () และ ขั้วลบ () ขั้วที่มีเครื่องหมายบวกจะมีพลังงานศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าขั้วที่มีเครื่องหมายลบ ขั้วที่มีเครื่องหมายลบคือแหล่งที่มาของอิเล็กตรอนที่เมื่อเชื่อมต่อกับวงจรภายนอกแล้วอิเล็กตรอนเหล่านี้จะไหลและส่งมอบพลังงานให้กับอุปกรณ์ภายนอก เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับวงจรภายนอก สาร อิเล็กโทรไลต์ มีความสามารถที่จะเคลื่อนที่โดยทำตัวเป็นไอออน ยอมให้ปฏิกิริยาทางเคมีทำงานแล้วเสร็จในขั้วไฟฟ้าที่อยู่ห่างกัน เป็นการส่งมอบพลังงานให้กับวงจรภายนอก การเคลื่อนไหวของไอออนเหล่านั้นที่อยู่ในแบตเตอรี่ที่ทำให้เกิดกระแสไหลออกจากแบตเตอรี่เพื่อปฏิบัติงาน ในอดีตคำว่า "แบตเตอรี่" หมายถึงเฉพาะอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์ แต่การใช้งานได้มีการพัฒนาให้รวมถึงอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว เส้นสเปกตรัม
แต่หากอะตอมได้รับพลังงานจากโฟตอนของรังสีอัลตราไวโอเล็ต หรือช่วงคลื่นรังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า แต่มีพลังงานสูงมากกว่า 13.6 eV อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากอะตอมไปสู่สภาวะถูกทำให้เป็นไอออน หรือกลายเป็นประจุ เวเลนซ์อิเล็กตรอน
พันธะเคมี พันธะไอออนิก พันธะโคเวเลนต์ พันธะไฮโดรเจน พันธะโลหะ เวเลนซ์ อะตอม
อะตอม (Greek: άτομον; English: Atom) คือหน่วยพื้นฐานของสสาร ประกอบด้วยส่วนของนิวเคลียสที่หนาแน่นมากอยู่ตรงศูนย์กลาง ล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกกับนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า (ยกเว้นในกรณีของ ไฮโดรเจน-1 ซึ่งเป็นนิวไคลด์ชนิดเดียวที่เสถียรโดยไม่มีนิวตรอนเลย) อิเล็กตรอนของอะตอมถูกดึงดูดอยู่กับนิวเคลียสด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ในทำนองเดียวกัน กลุ่มของอะตอมสามารถดึงดูดกันและกันก่อตัวเป็นโมเลกุลได้ อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากันจะมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า มิฉะนั้นแล้วมันอาจมีประจุเป็นบวก (เพราะขาดอิเล็กตรอน) หรือลบ (เพราะมีอิเล็กตรอนเกิน) ซึ่งเรียกว่า ไอออน เราจัดประเภทของอะตอมด้วยจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่อยู่ในนิวเคลียส จำนวนโปรตอนเป็นตัวบ่งบอกชนิดของธาตุเคมี และจำนวนนิวตรอนบ่งบอกชนิดไอโซโทปของธาตุนั้น[1] ไฟฟ้าสถิต
ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนึ่งที่กำหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่ โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน (electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เป็นแกนกลางเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ส่วนอิเล็กตรอน มี ประจุ ไฟฟ้าลบ จะอยู่รอบๆนิวเคลียส ไฟฟ้า
ประจุบนอิเล็กตรอนและโปรตอนจะมีเครื่องหมายตรงกันข้ามกัน ดังนั้นจำนวนของประจุอาจจะแสดงเครื่องหมายเป็นได้ทั้งบวกหรือลบ โดยธรรมเนียมปฏิบัติ ประจุที่ถูกนำพาโดยอิเล็กตรอนจะถือว่าเป็นลบ และนำพาโดยโปรตอนจะเป็นบวก เป็นธรรมเนียมที่มีต้นกำเนิดมาจากงานของเบนจามิน แฟรงคลิน[29] จำนวนของประจุมักจะได้รับสัญลักษณ์เป็น Q และมีค่าเป็นคูลอมบ์[30] อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะนำพาประจุจำนวนเดียวกันคือประมาณ −1.6022×10−19คูลอมบ์ โปรตอนจะมีประจุที่มีค่าเท่ากันแต่เครื่องหมายตรงกันข้าม ดังนั้นจึงเท่ากับ +1.6022×10−19คูลอมบ์ ประจุไม่ได้อยู่แค่ในสสารเท่านั้น แต่ยังอยู่ในปฏิสสารอีกด้วย แต่ละปฏิอนุภาคจะแบกประจุที่เท่ากันและตรงข้ามกันกับอนุภาคที่สอดคล้องกัน[31] เลปตอน
เลปตอนที่มีประจุตัวแรกคือ อิเล็กตรอน ถูกตั้งทฤษฎีในกลางศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน และถูกค้นพบในปี 1897 โดย J. J. Thomson. เลปตอนตัวต่อมาที่ถูกค้นพบคือมิวออน โดย Carl D. Anderson ในปี 1936 ซึ่งในขณะนั้นถูกระบุว่าเป็นมีซอน การศึกษาต่อมาพบว่า มิวออนไม่มีคุณสมบัติของมีซอนอย่างที่คาดไว้ แต่ประพฤฒิตัวเหมือนอิเล็กตรอน เพียงแต่มีมวลมากกว่า ต้องใช้เวลาถึงปี 1947 เพื่อให้ได้หลักการของ "เลปตอน" ว่าเป็นครอบครัวหนึ่งของอนุภาคที่จะถูกนำเสนอ นิวทริโน และ อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกนำเสนอโดย Wolfgang Pauli ในปี 1930 เพื่ออธิบายลักษณะที่แน่นอนของ การสลายให้อนุภาคบีตา มันถูกสังเกตเห็นในการทดลองของ Cowan–Reines ที่ดำเนินการโดย Clyde Cowan และ Frederick Reines ในปี 1956. มิวออนนิวทริโน ถูกค้นพบในปี 1962 โดย Leon M. Lederman, Melvin Schwartz และ Jack Steinberger, และ เทา ถูกค้นพบระหว่างปี 1974 ถีงปี 1977 โดย Martin Lewis Perl และเพื่อนร่วมงานจาก Stanford Linear Accelerator Center และ Lawrence Berkeley National Laboratory. ขณะที่ เทานิวทริโน เพิ่งถูกประกาศการค้นพบ เมื่อ กรกฎาคม 2000 โดย DONUT collaboration จาก Fermilab  เลขควอนตัมสปิน
จะเห็นได้ว่าอิเล็กตรอนมีทิศทางที่เป็นไปได้ 2 ทิศทาง ใน "z"-component คือ สปินอัพ (spin-up) และ สปินดาวน์ (spin-down) นิวทริโน
นิวทริโนเป็นเลปตอน กลุ่มเดียวกับอิเล็กตรอน มิวออน และเทา (อนุภาค) แต่ไม่มีประจุไฟฟ้า แบ่งเป็น 3 ชนิด (หรือ flavour) ได้แก่ อิเล็กตรอนนิวทริโน (V) มิวออนนิวทริโน (V) และเทานิวทริโน (V) แต่ละเฟลเวอร์มีคู่ปฏิปักษ์ (ปฏิยานุภาค) ของมันเรียกว่า "ปฏินิวทริโน" ซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้าและมีสปินเป็นครึ่งเช่นกัน นิวทริโนถูกสร้างขึ้นในวิธีที่อนุรักษ์ เลขเลปตอน นั่นคือ เมื่อมี อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกสร้างขึ้น หนึ่งตัว จะมี โพซิตรอน (ปฏิอิเล็กตรอน) หนึ่งตัวถูกสร้างขึ้นด้วย และเมื่อมี อิเล็กตรอนปฏินิวทริโนหนึ่งตัวถูกสร้างขึ้น ก็จะมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวถูกสร้างขึ้นเช่นกัน