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电学国际单位制简史 一、 SI 制以前的简史 首先是著名德国科学家和数学家高斯在 l833 年提出所有的电磁学量值都可以根据三个基本单位－－ 长度，质量和时间而导出的单位来表达，为此他不得不在磁学研究方面花费了很大精力。有趣的是高斯和 他的在这个领域里的后继者 W．韦伯所选择的基本单位都是毫米、毫克和秒。而以 W．汤姆逊(开尔文爵 士)和麦克斯韦为首的英国科学家们采用了高斯－－韦伯那套方法，但建议采用厘米、克和秒为基本单位。 这就是十九世纪六十年代著名的 CGS 制的产生过程。 这样问题变明朗了，电磁学的计量至少有二种可以展开 CGS 制的系统方法，一种称为静电系，另一种 叫电磁系。在这二种系中，方程都必须这样顺序写下去：每一个相继的方程只能包含一个新的量，这样对 所有的量值的单位便能从方程中一个接一个地导出。在静电系方法中第一个方程即电荷的库仑定律： QQ 1 2 F K 2 r 其中 K 为无量纲的量等于 1．通常定义电荷单位为夫兰(Franklin)。 I 夫兰定义为当一个电荷与另一个电 量相等的电荷在真空中相距 1 厘米，相互作用力为 1 达因，则此电荷的量值为 l 夫兰。一旦电荷单位 Q 确定了，电流单位便可根据公式I 导出等等，所有的其他系统单位都可用同样方法推导出来。 t 在电磁系中第一个方程最初为磁荷库仑定律，然而以后磁荷(也称作磁极强度)的概念被淘汰了，而安 培定律变为电磁系定义顺序中的第一个方程，即： F 2II 1 2 r L d F 单位长度上受到的力为 ，二平行电流为 I 和 I ，相距为 d,因子 2 自然地来自于离长直载流导线一段距 1 2 L 离外的磁场公式。系数r选择为无量纲的量，等于 1。根据上面的方程而定义的电流单位是这样的：二个 同样大小的电流，当它们相距 d为 l厘米，相互作用力为每厘米长度上 1 达因时，这时的电流大小为 1 毕奥。以毕奥为电流单位是为了纪念法国科学家毕奥(J．B．Biot)。人们发现 1 毕奥是静电系单位 1 夫 10 10 兰／秒的 3 x 10 倍。这个发现具有非常的意义，因为 3× 10 厘米／秒正是光速。 静电系单位和电磁系单位二者都经常被归结为绝对的或理论的单位，因为它们是逻辑思维的产物，而 没有特定的明确的标准作为依据。绝对单位可以与实用单位对照，而后者是根据一致的标准或过程而定义 的。为了使这个问题更加明确些，可以参考长度单位“米”的产生过程。首先介绍米的理论定义： 1 米被 宣称为是经过特定的子午线从北极到赤道距离的 1／ 107，这是个被准确定义的长度，但绝对的定义 却无助于人们对距离的测量，所需要的是代表 1 米的直尺。于是人们便制造了一根这样的直尺，同时这根 直尺的复制品也分散到了许多国家。然而若干年后，我们这个星球有了更加精确的测量，人们发现，人工 制造的米样品实际上比它的起初长度小 0.008％。这样与其制造一个新的样品，不如决定改变其定义。从 1889 年到 1960 年，米被定义为人工制造的样品的二个边线之间的距离，称为标准国际米。 在电学计量的实用单位的发展中这个过程又重复了。当欧姆、安培和伏特作为电学计量单位介绍给电 学工程技术人员以满足他们实际工作需要时，它们意味着是相应的电磁系单位的整数倍。 1 欧姆表示R的 9 －1 8 电磁系单位的 10 ，l安培是I的电磁系单位的 10 ， l伏特等于电磁系单位的 10 。但是这些人为的单位 标准结果与所预计的稍有出入，这样这些标准就变成了所命名的单位的定义。定义实用单位依照电磁系单 位的倍数而不是其本身，一定是