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 。
表1：国际单位制中的7个基本单位

文章插图
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 。
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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（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 。
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 。
图2：安培定则1
图3：安培定则2
同时，安培证明了安培力定律：两根平行通电直导线，电流同向时，相互吸引；电流反向时，相互排斥 。他还总结出两个电流元之间的作用力正比于它们的长度（ΔL1, ΔL2）和电流强度（I1,I2），而与它们之间距离(r)平方成反比，即著名的安培定律 。当两导线平行时，公式可以简化为F=K*（ΔL1I1）（ΔL2I2）/r2 。奥斯特发现了电流对磁体的作用，而安培发现了电流对电流的作用，这无疑是巨大的突破 。

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