欧姆符号(七个电气测量单位是怎么来的？)

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1999年，第21届国际计量大会将5月20日定为“世界计量日”，以纪念1875年《计量公约》的签署，为后来国际计量标准的统一奠定了基础。在国际单位制中，为了纪念伟大科学家的贡献，许多单位都用自己的名字作为单位名称，其中有10个单位与电磁学直接相关。今天，在这个特别有爱的日子里——让我们看看与生命密切相关的电磁单位，以及它们背后科学家的故事。

作者|流熵，刘景峰

俄罗斯化学家门捷列夫(дмитрииииивановичмен)测量是测量科学，是实现单位统一和准确可靠的价值的活动，也是支撑社会、经济和科学技术发展的重要基础。

麦克斯韦的思想使计量单位进入了一个新的时代。

计量单位，也称为计量单位，是测量和比较相似量的标准量或参考。例如，我们在比较质量时使用“千克”，在比较长度时使用“米”。法定计量单位是国家以法律、法规的形式规定的计量单位。

中国是世界上最早实行统一计量的国家之一。秦始皇统一中国后，颁布了统一计量的圣旨，准确界定了长度、体积和质量，制定了一套严格的管理制度，杜绝了战国之间计量单位的混乱和多样，方便了国家治理和民间生产生活交流。同时，古埃及、古罗马等国也发明了自己的测量系统。当时国家之间的交流还不密切，科学技术的发展还处于起步阶段，计量单位不统一、不准确的问题对当时世界的发展并没有造成明显的困扰。

然而，进入现代社会以来，特别是近200年来，对计量单位的统一性和准确性的要求大大增加。国与国之间的交流越来越频繁，各个领域的科学技术大爆发大发展，工业化程度越来越高，都需要统一准确的计量单位作为支撑。

一米的长度最初被定义为穿过巴黎的子午线上从地球赤道到北极的距离的十分之一，然后国际米-铂棒就是用这个长度制造的。时间的计量单位，最初源于人们对“一天”的理解，是根据地球绕太阳公转的周期来定义的。虽然这种基于地球大小和运动的方法在当时赢得了全世界的共识，但随着天文学和地理学的发展，人们意识到这种基础并不是永久和牢固的。

伟大的理论物理学家和思想家，电磁学的集大成者和奠基人詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(1831-1879)曾在他的代表作《电与磁论》中指出:“从数学的角度来看，任何现象最重要的方面都是可测问题。”他不仅高度重视测量的科学价值，而且提出了提高测量精度的革命性思想，改变了测量的发展方向和历史进程。他说:“要想得到一个绝对永久的标准，不能靠地球的大小或运动去寻找，而要靠波长、振动周期和这些永恒的绝对值去寻找这些永恒的、完全相似的测量单位。”[1]

麦克斯韦利用电磁波(光波)的波长来测量距离和频率来定义时间的理想，在他那个时代还没有实现，但他的科学预言是极其有力和具有前瞻性的。电磁波的基本公式(传播速度=波长x频率，c=λf)不仅揭示了电磁波速度的常数值与波长和频率的关系，而且揭示了空与时间(频率)的对应关系和统一性。

1999年，第21届国际计量大会在法国巴黎举行。为使各国政府和公众了解计量，鼓励和促进各国计量事业的发展，加强各国在计量方面的国际交流与合作，会议决定每年的5月20日为世界计量日。今天恰逢世界计量日。本文通过梳理电磁学中的测量单位，和大家一起回顾电磁学的发展，向伟大的科学家致敬。我们整理了10个电磁测量单位，其中前7个是电学基本单位，后3个单位用于磁和频率的测量，在两篇文章中介绍。

电磁学十个国际单位制

根据国际计量大会的规定，现行国际单位制(SI)[3]中有七个基本单位，就像七个独立的、相互支撑的“基石”。所有其他物理量单位都可以通过这七个基本单位推导出来，这七个基本单位构成了国际单位制的基础。同时，为了使用方便，1993年国际计量大会规定了19个具有特殊名称的国际单位制出口单位。

表1:国际单位制中的七个基本单位

表2:部分国际单位制单位的国际单位制出口单位

在科学史上，为了纪念那些做出巨大贡献的科学家，以他们的名字命名国际计量单位已经成为一种惯例和最高荣誉。在电磁学领域，有10位科学家的名字被用作国际测量单位。它们是安培、库仑、伏特、法拉、欧姆、西门子、亨利、赫兹、韦伯和特斯拉。正是这些彪炳史册的大名奠定了电磁学乃至现代科学的基础，他们的成就犹如一颗颗璀璨的珍珠，几乎连接了整个电磁学的历史。今天，让我们来探索这些名字背后电磁学的发展。

一个

电流(I)的单位是安培(符号A)

安培是国际单位制中的七种基本单位之一。安培最初被引入是因为随着电磁学的发展，最初的基本单位(长度、时间、重量等。)还不够。如果还用原来的基本物理量去推导其他物理量，不仅繁琐，还会导致得出荒谬的结论。因此，1881年，在国际电学会议[4]上，正式决定增加一个基本量:电流强度(I)，其单位命名为安培(A)。

安培(1775—1836)是法国著名的物理学家和化学家。在家人的影响下，安培开始自学数学、拉丁语、历史、哲学等。，尤其是数学。安培几乎痴迷于自然科学。从那篇著名的短篇小说中，我们可以看出他对自然科学的痴迷。为了不让别人打扰他，安培在自己家门前写了一块牌子，上面写着“安培不在家”。有一天，当他从外面走回家的时候，他还在脑子里想着他学过的东西。结果走到门口，他叹了口气:“嘿，安培不在家。”于是他转身又离开了。

1820年7月，丹麦物理学家奥斯特通过一个无意的实验，即奥斯特实验，发现磁针在导线通电的瞬间会发生偏转。正是这个实验拉开了电磁学的帷幕，人类开始深入了解和研究电与磁的关系。

图1:奥斯特实验

当时已经是法国科学院院士的安培45岁，马上意识到这是一个重要的发现。他立即开始重复奥斯特的实验，进一步发展并总结了安培定律。安培法则一:用右手握住通电的直线，让拇指指向电流方向，那么弯曲四指的方向就是磁感应线的环绕方向。安培法则二:右手握住螺旋管，让四个手指指向螺旋管内的电流方向，那么拇指所指的那一端就是螺旋管的N极。因此，安培定律，又称右手螺旋定律，是我们高中物理必须学习的内容之一。

图2:安培规则1

图3:安培规则2

同时，安培证明了安培定律:当电流方向相同时，两条平行的带电直导线相互吸引；当电流反向时，它们相互排斥。他还得出结论，两个电流元件之间的作用力与它们的长度(δL1，δL2)和电流强度(I1，I2)成正比，与它们之间的距离(r)的平方成反比，这就是著名的安培定律。当两根导线平行时，公式可简化为f = k * (δ l1i1) (δ l2i2)/R2。奥斯特发现了电流对磁体的影响，安培发现了电流对电流的影响，这无疑是一个巨大的突破。

图4:安培定律示意图

国际单位制中安培的定义也发生了几次变化。1908年在伦敦举行的国际电工会议上，定义了在一秒钟的时间间隔内，可以从硝酸银溶液中电解出1.118毫克银的恒定电流为1安培。1948年，国际计量委员会对安培的定义是这样的:在True 空中，两根平行的、横截面积可以忽略不计的无限长的圆形直导线，相距一米，供给相等的恒定电流，当导线之间的相互作用力为2 X10-7n/米长时，每根导线中的电流为1安培。2018年11月16日，第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，将1安培定义为“1秒内(1/1.602176634)X1019电荷运动产生的电流强度”。该定义于2019年5月20日世界计量日生效。

1820年，安培首次引入了电流和电流强度等术语，也制造出了第一个可以测量电流的电流表。此外，安培还提出了分子电流假说，他认为电和磁的本质都是电流。1827年，他的著作《机电理论》出版，被认为是19世纪20年代电磁理论的最高成就。

图5:安培肖像

2

电量单位(Q):库仑(符号C)

查尔斯-奥古斯丁·德·库仑(1736-1806)是法国著名的物理学家，也是研究静电力学的早期科学家之一。他因发现静电学中的库仑定律而闻名。库仑定律是指两个电荷之间的力与两个电荷的乘积成正比，与两个电荷之间距离的平方成反比。这个定律也是电力发展史上第一个定量定律。它使电学研究从定性走向定量，是电学史上的一个重要里程碑。