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實(shí)用單位
1861年,英國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)組織了一個(gè)由麥克斯韋和托馬斯領(lǐng)導(dǎo)的專(zhuān)門(mén)研究電磁單位的委員會(huì),仍確定要從力學(xué)單位來(lái)導(dǎo)出電磁學(xué)單位。他們把三個(gè)基本單位確定為米,克和秒,規(guī)定電阻單位名稱(chēng)是歐姆(Ω),電動(dòng)勢(shì)單位名稱(chēng)是伏特(V)。在1873年把基本單位改成厘米、克和秒,并規(guī)定力和能的單位名稱(chēng)分別是達(dá)因(dyn)和爾格(erg)。并開(kāi)始使用詞頭構(gòu)成10-6至106的倍數(shù)單位。CGSm制和CGSe制就是從厘米克秒這三個(gè)基本單位導(dǎo)出的。1881年國(guó)際電學(xué)會(huì)議決定采用,并確定了5個(gè)量:電流、電動(dòng)勢(shì)、電阻、電荷量和電容的單位專(zhuān)門(mén)名稱(chēng):安培(A)、伏特(V)、歐姆(Ω)、庫(kù)侖(C)、法拉(F)。
赫維賽特-洛侖茲單位制
1882至1883年英國(guó)科學(xué)家O.赫維賽特發(fā)現(xiàn)采用CGSe和CGSm時(shí),電磁公式中4π的出現(xiàn)很不合理,與H.A.洛侖茲提出的以CGS作為基本單位的有理化單位制,稱(chēng)為赫維賽特-洛侖茲單位制(Heaviside-Lorentz system of units),在這個(gè)單位制中,處于磁導(dǎo)率為μ介質(zhì)中,相距d的兩個(gè)磁極m1和m2之間的作用力由m1m2/4πμd2給出,類(lèi)似的方程q1q2/4πεd2給出電容率為ε介質(zhì)中兩相距d的電荷q1與q2間的作用力。
1889年國(guó)際電學(xué)會(huì)議通過(guò)了功和能的單位焦耳(J),功率的單位瓦特(W),電感的單位象限(1893年改為亨利(H))。
1897年英國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)建議的磁通單位名稱(chēng)是韋伯(Wb),1900決定CGSm制磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位名稱(chēng)是高斯(Gs),磁通單位名稱(chēng)是麥克斯韋(Mx)。
喬吉制
1902年意大利物理學(xué)家G.喬吉(1871~1950)創(chuàng)立了合理化實(shí)用制,以米(m)、千克(kg)、秒(s)和一個(gè)實(shí)用電學(xué)單位為基本單位并采用合理化電磁公式。正式提出應(yīng)有四個(gè)基本單位對(duì)應(yīng)于四個(gè)基本量的量制。建議用磁場(chǎng)強(qiáng)度H作為第四個(gè)基本量。
1930年的國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)決定ε0和μ0是導(dǎo)出量。磁通密度B、電位移D、電場(chǎng)強(qiáng)度E都是不同性質(zhì)的物理量,分別賦予了CGSm制中磁通單位稱(chēng)為麥克斯韋(Mx)、磁通密度單位名稱(chēng)為高斯(Gs,G)、磁場(chǎng)強(qiáng)度單位名稱(chēng)為奧斯特(Oe)、磁動(dòng)勢(shì)單位名稱(chēng)吉伯(Gb),并注意到以米(m)、千克(kg)、秒(s)為基本單位的合理性,這些決定得到1931年國(guó)際物理學(xué)會(huì)的同意。
1935年國(guó)際電工委員會(huì)決定了以米(m)、千克(kg)、秒(s)單位制為國(guó)際電磁單位制。并定名為喬吉制,以安培作為第四個(gè)基本單位。1935年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)亦作出類(lèi)似的決定,1946年又決定于1948年起正式采用。1948年第九屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)責(zé)成計(jì)量委員會(huì)研究創(chuàng)立一種簡(jiǎn)單而科學(xué),能為所有米制公約簽字國(guó)所接受并采用的實(shí)用單位制。實(shí)質(zhì)上是以喬吉制為基礎(chǔ)的擴(kuò)大。
國(guó)際單位制
把三量綱制加以擴(kuò)大,使之覆蓋光學(xué)量和熱學(xué)量的進(jìn)程不像覆蓋電磁學(xué)那么復(fù)雜,走過(guò)的歷程也不那么曲折。
在熱學(xué)單位制中,增加一個(gè)表示溫度的基本量,這個(gè)量制稱(chēng)為熱物理量制,因而增加的基本單位在米制中為攝氏度(℃)或開(kāi)爾文(K),而英制中為華氏度()或蘭氏度()。
在建立光學(xué)量的單位制歷程中,由于光學(xué)計(jì)量中最早發(fā)展的是發(fā)光強(qiáng)度單位“燭光”(后來(lái)的坎德拉(cd)),很自然地以它作為基本單位了,雖然存在某些不妥,在當(dāng)前似也無(wú)礙,今后是否會(huì)由光通量來(lái)代替發(fā)光強(qiáng)度作為基本量,由流明代替坎德拉作為基本單位,這決定于計(jì)量學(xué)的發(fā)展。
1948年開(kāi)始,國(guó)際計(jì)量局(BIPM)在各國(guó)之間進(jìn)行調(diào)查,1954年第十屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)通過(guò)決議確定,在米、千克、秒三個(gè)基本單位之外,增加安培、開(kāi)爾文和坎德拉作為基本單位,1960年第十一屆CGPM確立了這6個(gè)基本單位構(gòu)成的國(guó)際單位制(SI)。
為了較好地使得在化學(xué)中的量的單位也按SI的原則進(jìn)入SI,1971年的CGPM上,增加了第七個(gè)基本量,物質(zhì)的量n,第七個(gè)基本單位摩爾(mol),用于代替在當(dāng)時(shí)廣泛使用的克分子、克原子、克當(dāng)量等及其所導(dǎo)出的一些量和單位,這就進(jìn)一步完善了SI。2012年注冊(cè)計(jì)量師考試
至今的歷次CGPM繼續(xù)不斷地在完善SI,是否應(yīng)把對(duì)數(shù)量的兩個(gè)單位奈培(Np)和貝爾(B)也作為SI單位1的專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)呢?已有專(zhuān)家在作這方面的探討。今后的CGPM將繼續(xù)不斷地完善SI。
當(dāng)前,國(guó)際單位制的構(gòu)成(按國(guó)際計(jì)量局編《國(guó)際單位制》第七版)如下圖:
SI基本單位:
長(zhǎng)度:米(m)
質(zhì)量:千克、公斤(kg)
時(shí)間:秒(s)
電流:安[培](A)
熱力學(xué)溫度:開(kāi)[爾文](K)
物質(zhì)的量:摩[爾](mol)
發(fā)光強(qiáng)度:坎[德拉](cd)
有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導(dǎo)出單位共21個(gè):平面角:弧度(rad);立體角:球面度(sr);頻率:赫[茲](Hz);力:牛[頓](N);壓力、壓強(qiáng):帕[斯卡](Pa);功、能、熱:焦[耳](J);功率:瓦[特](W);電荷量:庫(kù)[侖](C);電壓、電動(dòng)勢(shì):伏[特](V);電容:法[拉](F);電阻:歐[姆](Ω);電導(dǎo):西[門(mén)子](S);磁通:韋[伯](Wb);磁通密度:特[斯拉](T);電感:亨[利](H);攝氏溫度:攝氏度(℃);光通量:流[明](lm);光照度:勒[克斯](lx);放射性活度:貝克[勒爾](Bq);吸收劑量:戈[瑞](Gy);劑量當(dāng)量:希[沃特](Sv)。
無(wú)量綱量(量綱1的量)其SI導(dǎo)出單位為“1”,但也可等效為m/m、m2/m2等。
為構(gòu)成SI單位的倍數(shù)和分?jǐn)?shù),國(guó)際計(jì)量大會(huì)至今已累計(jì)通過(guò)了自1024至10-24共20個(gè)詞頭,用于加在SI單位之前(由于歷史上的原因,只有質(zhì)量的SI單位例外,是加在克(g)之前構(gòu)成,千克(kg)本身是SI單位),而不能有另外的名稱(chēng)與符號(hào)。例如:一千kg只能是兆克(Mg)而不是噸(t);千分之一立方米(m3)只能是立方分米(dm3)而不是升(L)。雖然,噸與升都不是國(guó)際單位制的單位,但通過(guò)其他文件,說(shuō)明當(dāng)前是否可以與SI并用。
國(guó)際計(jì)量局的《國(guó)際單位制》一書(shū),每隔5年左右修訂再版一次,用以反映最新情況。第八版《國(guó)際單位制》將在2004年出版,肯定還會(huì)出現(xiàn)某些新的進(jìn)展。(
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