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2X10^-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)X1019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 。
1820年,安培首先引入了电流、电流强度等名词,还制造了第一个可测量电流的电流计 。此外,安培还提出了分子电流假说,他认为,电和磁的本质是电流 。1827年他的《电动力学理论》一书出版,该书被认为是19世纪20年代电磁理论的最高成就 。
图5:安培画像
2
电量(Q)的单位:库仑(符号C)
库仑(Charlse-Augustin de Coulomb,1736-1806)是法国著名的物理学家,早期研究静电力学的科学家之一 。他因发现静电学中的库仑定律而闻名于世 。库仑定律指两个电荷间的力与两个电荷量的乘积成正比,与两者的距离平方成反比 。该定律也是电学发展史上的第一个定量规律,它使电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的一块重要的里程碑 。
图6:库仑扭称实验示意图
库仑所用的装置如下:一个玻璃圆缸,在上面盖一块中间有小孔的玻璃板 。小孔中装一根玻璃管,在玻璃管的上端装有测定扭转角度的测微计,在管内悬一根银丝并伸进玻璃缸内 。悬丝下端系住一个小横杆,小横杆的一端为木质小球A,另一端为平衡小球,使横杆始终处在水平状态 。玻璃圆筒上刻有360个刻度,悬丝自由松开时,横杆上小木球A指零 。
其中k是静电力常量,约为9X109N·m2/C2 。这个常量并不是由库仑计算得来的,而是由一百年后的麦克斯韦根据理论推导得出的 。这和引力常数的得出过程有着惊人的相似!在牛顿发现万有引力定律F=GMm/r2时,牛顿本人并不知道引力常数G是多少,直到100多年后,才由英国的科学家卡文迪许(Henry Cavendish,1731-1810)通过类似的扭称实验装置计算出来 。
图7:卡文迪许测量万有引力示图
而单个电荷量也不是由库仑测得的,但这并不妨碍库仑的伟大 。要知道,由于科技水平和物质条件的限制,在遥远的18世纪,库仑就能用这么巧妙的实验装置,放大并显示了这么微小的力,已经难能可贵了 。
电量表示物体所带电荷的多少 。实际上1库仑(C)的电量是比较大的,因为电荷的电量非常小,一个电子的电量仅为1.60X10-19 C,1C 就相当于6.25X1018个电子带电量 。它和我们前面讲过的电流之间的关系是,电量等于电流强度(单位A)与时间(单位s)的乘积,公式表达为Q=I t 。因此1C就表示1A电流在1s内输运的电量 。1881年的国际电学大会上,电量的单位被定义为库仑 。
自然界中基本相互作用已知有四种:万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力 。强相互作用力、弱相互作用力是一种短程力,其作用距离不超过原子核线度 。在微观世界中,万有引力与强相互作用力、弱相互作用力、电磁力相比是可以忽略不记的,比如电子与质子之间的库仑力(电磁力的一种)约是万有引力的1039倍,而强相互作用力比电磁力还要大 。因此,在微观领域,起作用的是强相互作用力、弱相互作用力、电磁力 。理论认为,强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用可以统一成一种相互作用 。而万有引力定律和库仑定律在形式上的相似性,是否意味着这两种作用的某种内在的质的统一性?这还是一个谜,有待人们去揭示 。
- 庄家洗盘的目的是什么?
- 煮梨水放冰糖好不好
- 国内做财务机器人的公司有哪些?
- 山楂泡水是干的好还是新鲜的好
- 在A股里,真正的人工智能龙头除了科大讯飞,还有哪几个?
- 新鲜山楂怎么吃最好
- 庄家洗盘的手法怎么能判断出来?
- 您知道全球人工智能Al机器人行业里面的四大家族吗?您个人怎么去评价这四家公司?
- 过期的化妆品可以怎么处理
- 国内有哪些优秀的AI电销机器人开发公司?
