国际计量单位DR 国际计量单位 7大国际单位制( 二 )

1999年，在第21届国际计量大会在法国巴黎召开，为了使各国政府和公众了解计量，鼓励和推动各国计量领域的发展，加强各国在计量领域的国际交流与合作，大会确定每年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计量单位，和大家一起回顾电磁学的发展历程，向伟大的科学家们致敬。我们共梳理出10个电磁学计量单位，其中前7个为电学基础单位，后3个单位则用在磁学和频率的计量中，分为前后两篇文章进行介绍。

十大电磁学国际单位制
根据国际计量大会规定，现在通行的国际单位制（SI）[3]有7个基本单位，它们好比七块彼此独立又相互支撑的“基石”，通过这7个基本单位能够导出所有其他的物理量单位，构成了国际单位制的基础。同时，为了方便使用，1993年，国际计量大会又规定了19个具有专门名称的SI导出单位，其数量也在不断更新。

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表1：国际单位制中的7个基本单位

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表2：部分国际单位制SI导出单位

在科学史上，为了纪念那些做出重大贡献的科学家，以他们的名字来命名国际计量单位已成为一种惯例，也是至高荣誉。在电磁学领域，有10位科学家的名字作为了国际单位制计量单位，他们是：安培、库仑、伏特、法拉、欧姆、西门子、亨利、赫兹、韦伯和特斯拉。正是这些彪炳史册如雷贯耳的名字，奠定了电磁学乃至现代科学的巨厦之基，他们的成就如同璀璨明珠几乎串联起了整部电磁学史。今天让我们透过这些名字来探究其背后的电磁学发展之路。

1 电流（I）的单位：安培（符号A）

安培是国际单位制中7个基本单位之一。当初引进安培这个单位就是因为随着电磁学的发展，原有的基本单位（长度、时间、重量等）已经不够用了。如果仍然用原来的基本物理量推导出其他物理量，不仅繁琐，而且会推导出荒谬的结论。因此，在1881年国际电学大会[4]上正式决定增加个基本量：电流强度（I），并把它的单位命名为安培（A）。

安培（André-Marie Ampère，1775 — 1836），是法国著名的物理学家、化学家。在家庭的影响下，安培自幼开始自学数学、拉丁文、历史、哲学等，尤其在数学方面更是有着异人的天赋。安培对自然科学有着近乎痴迷的学习热情，从那个有名的小故事中我们就能看出他对自然科学痴迷程度。为了不让别人打扰他，安培在自己家的门口写了“安培不在家”的提示牌。一天，他从外面走路回家时，头脑中还思考着自己研究的东西，结果自己走到门口时，叹了一声，“哎，原来安培不在家啊。”于是他扭头又走了。

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，发现了通电导线的瞬间会使磁针发生偏转。正是这个实验揭开了电磁学的大幕，人类开始深入了解并研究电与磁之间的关系。

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图1：奥斯特实验

当时45岁，已经是法兰西科学院院士的安培马上意识到这是个重大的发现，他立刻开始重复奥斯特的实验，并进一步深入拓展，总结出了“安培定则” 。安培定则1：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流方向，那么弯曲四指的指向就是磁感线的环绕方向。安培定则2：用右手握住螺旋线管，让四指指向螺旋线管中的电流方向，则拇指所指的那端就是螺旋线管的N极。因此安培定则也叫右手螺旋法则，是我们高中物理必学的内容之一。

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图2：安培定则1

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图3：安培定则2

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图4：安培定律示意图

国际单位制中安培的定义也先后发生过几次改变。1908年在伦敦举行的国际电学大会上，定义1秒时间间隔内从硝酸银溶液中能电解出1.118毫克银的恒定电流为1安培。1948年，国际计量委员会给出安培的定义为：在真空中，截面积可忽略的两根相距1米的平行且无限长的圆直导线内，通以等量恒定电流，导线间相互作用力在1米长度上为2×10^（-7）牛时，则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“1s内（1/1.602176634）×10^19个电荷（电荷的定义及计量见下文）移动所产生的电流强度” 。此定义于2019年5月20日世界计量日起正式生效。