电学里面功率和能量的区别（电学计量单位是什么）
在世界计量日的背景下，让我们一同“82v是几个电瓶”的问题以及七个电学计量单位的由来。
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世界计量日的设立源于对计量科学的重视，这一科学关乎测量与单位统一。纪念1875年签署的“米制公约”，更是因为其对国际计量标准的统一做出的贡献。其中涉及到一个关键人物门捷列夫，这位因元素周期表闻名的俄国化学家曾说：“没有测量，就没有科学。”这凸显了计量在科学领域的重要性。
计量单位作为衡量同类量大小的标准，如米、千克等。而我国自古便是统一度量衡的国家之一。秦始皇的诏书为长度、容积、质量等提供了精确定义，推动了国家治理与民间交往。进入近代社会后，尤其是近两百年来，计量单位的统一和精确度的需求愈发重要。各国间的频繁交往、科技的飞速发展都对计量单位提出了更高的要求。
为了适应这些需求，各国在1875年签署了以“米制”为基础的国际公约，推动了计量单位制的巨大突破。电磁学与计量体系的不断完善同步发展，将近代科学带入了前进的快车道。麦克斯韦作为电磁学的集大成者，不仅重视计量的科学价值，还提出了提高计量精度的革命性思想，为计量发展方向和历史进程带来了变革。他的理论揭示了电磁波速度与波长和频率的关系，并指出了空间和时间之间的对应与统一联系。值得一提的是，现今的秒的定义基于铯原子喷泉钟的精度测量，展现了现代计量的精确性和前沿性。
那么回到最初的问题，“82v是几个电瓶”？这个问题涉及到电学计量单位，它们的由来与科学家们的研究密不可分。七个电学计量单位的诞生，是科学家们不断、研究的结果，它们为我们的生活带来了便利和精确性。在世界计量日这个特殊的日子里，让我们一起回顾这些单位背后的故事，感受计量科学的魅力。在20世纪的光速时代，激光技术的突飞猛进为光速的精确测量提供了可能。在1983年的国际计量大会上，对于米的定义有了新的诠释，它被定义为“光在真空中行进1/299,792,458秒的距离”。这一变革标志着人类对光速的掌握进入了前所未有的精确阶段，而这种精确性离不开激光技术的支持。这一切可追溯至麦克斯韦的远见，他的计量预言在现代得以完美实现，引领我们进入量子时代。
在纪念科学与计量跨越牛顿力学时代进入量子时代的日子里，每年的5月20日世界计量日的庆祝活动尤为重要。此节日源于1999年在巴黎召开的第21届国际计量大会，旨在增强全球对计量的了解、推动计量领域的发展并加强国际交流与合作。借此机会，我们梳理电磁学中的计量单位，回顾电磁学的发展历程，并向伟大的科学家们致敬。
电磁学国际单位制是科学计量体系的重要组成部分。根据国际计量大会的规定，现行的国际单位制（SI）有7个基本单位，这些基本单位构成了国际单位制的基础。还有19个具有专门名称的SI导出单位，这些导出单位可以从基本单位中导出。为了更加便捷地使用这些单位，科学家们以他们的名字来命名一些国际计量单位，这是对他们的最高荣誉，同时也是对他们在科学领域所做贡献的认可。
在这十个电磁学计量单位中，安培作为电流的单位，具有极其重要的地位。安培单位的引入是电磁学发展中的一次重大突破。随着电磁学的发展，原有的基本单位已经无法满足需求。于是在1881年的国际电学大会上，正式决定增加电流强度这一基本量，并把它的单位命名为安培。
安培不仅是电流的单位，更是一位杰出的物理学家。他对自然科学有着近乎痴迷的学习热情。一个有趣的小故事便能反映出他的专注程度：有一次，他在走路时思考研究的问题过于投入，走到自己家门口时却误以为自己不在家而离开。安培对电磁学的贡献不仅仅体现在对安培单位的命名上，更重要的是他对电磁学理论的深入研究和发展做出的巨大贡献。他深入研究了奥斯特实验并提出安培定则和安培力定律等重要理论。这些理论为电磁学的发展奠定了坚实的基础。值得一提的是安培定律揭示了电流间相互作用力的规律对于进一步理解电磁现象有着重要意义。值得一提的是法国科学家安培提出的安培定律为现代电磁学的发展做出了重要贡献而这一定律的应用广泛涉及到电磁场的各个领域包括电动机、发电机、变压器等的设计和运行中。为了纪念安培的贡献以他的名字命名的安培单位已成为电流的国际计量单位之一并且随着电磁学的发展安培的重要性愈发凸显成为整个电磁学领域不可或缺的一部分。当我们谈论电磁学时无法忽视安培的贡献正是他为我们打开了电磁学的大门让我们能够更深入地电与磁之间的奥秘。因此无论是在科学研究中还是在日常生活中电流单位安培都发挥着不可替代的作用为人类的科技进步做出了重要贡献。图：世界计量日庆祝现场在全球共同庆祝世界计量日的特殊日子里让我们更加深入地了解电磁学的计量单位为伟大的科学家们致敬并为他们开创的辉煌未来而自豪！在国际计量委员会的定义下，安培作为电流的单位，其定义在真空中两根平行且无限长的圆直导线中，当导线间的相互作用力在1米长度上为2×10-7牛时，每根导线中的电流为1安培。这一标准在2018年国际计量大会上得到了修订，明确了安培与电荷之间的关系。这一变革标志着电学单位的重新定义，正式生效时间是世界计量日，即2019年5月20日。
回顾历史，安培是电磁学领域的杰出贡献者。他于1820年引入了电流和电流强度等名词，并制造了可测量电流的电流计。他还提出了分子电流假说，认为电和磁的本质是电流。他的著作《电动力学理论》被视为电磁理论的巅峰之作。
库仑，这位法国物理学家，是电学发展史上的重要人物。他发现了静电学中的库仑定律，该定律是电学发展史上的之一个定量规律，使电学的研究从定性进入定量阶段。库仑通过扭称实验巧妙地测量了微小的静电力，这一实验装置的设计精巧且复杂。他使用的装置包括一个玻璃圆缸、小孔中的玻璃管、悬丝上的木质小球等。通过改变带电球与带电小球之间的距离并观察悬丝的旋转角度，库仑得出了两电荷间的斥力与距离的平方成反比的结论。值得注意的是，虽然静电力常量和单个电荷量并非由库仑直接测得，但他的实验方法和思路为后来的科学家提供了重要的启示。
电量是物体所带电荷的多少，其单位是库仑。库仑是伟大的物理学家，他对电学的研究推动了电学的发展。实际上，1库仑的电量相当于大量电子的带电量。电量与电流之间有着密切的关系，公式Q=I t表达了电量等于电流强度与时间乘积的概念。在国际电学大会上，电量的单位被定义为库仑。
自然界中存在四种基本相互作用力：万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。而强相互作用力和弱相互作用力是短程力，其作用距离不超过原子核线度。这四种力在宇宙中各自发挥着重要的作用，而库仑定律所描述的电磁力是我们日常生活中最为熟悉的一种。
安培和库仑都是电学领域的杰出贡献者。他们的理论和实验推动了电学的发展，为我们对电磁现象的理解提供了重要的依据。今天，我们使用的电学单位安培和库仑，正是对他们伟大贡献的永恒纪念。在微观世界中，万有引力与其他三种基本作用力相比显得微不足道。电子与质子间的库仑力，大约是万有引力的10^39倍，而强相互作用力甚至比电磁力还要强大。在这个微观领域中，强相互作用力、弱相互作用力和电磁力是主导。关于这四种作用力的统一性问题，仍是一个待解的谜题。
图8展示了四种相互作用的示意图。
意大利物理学家伏特（Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta，1745-1827）的发明为电学领域带来了革命性的变化。在伏特之前，人们只能使用摩擦发电机来产生电，并将电储存在莱顿瓶中。这种方式既麻烦又有限制。伏特在1800年发明了伏特电堆，也就是我们现在所说的电池。他的这一发明极大地简化了电的获取方式。实验中，伏特发现当金属银条和金属锌条浸入强酸溶液时，两者之间会产生稳定而强劲的电流。于是，他利用化学原理成功地制造出了世界上第一个伏特电堆。这一发明使得科学家可以使用较大的持续电流来进行各种电学研究。
为了表彰伏特对科学的贡献，拿破仑接见了他并在巴黎授予他荣誉伯爵称号和一笔巨额奖金。伏特去世后，为了纪念他在电学领域的杰出贡献，国际电学大会决定将电动势（电压）的单位命名为伏特（V）。在日常生活中，电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能在导线中流动，是因为存在高电势和低电势之间的差别，这种差别被称为电势差或电压。在国际单位制中，1伏特被定义为对每1库仑的电荷做了1焦耳的功。
德国的物理学家欧姆（Georg Simon Ohm）因发现欧姆定律而闻名于世。该定律的公式是R=U/I或U=IR，表示电路中电流与电阻的乘积等于电压。欧姆定律清晰地揭示了电路现象的本质和规律。在初中时期，学生们就已经学习了这一基本公式。在当时的背景下，人们对于电压和电阻的概念还不是很清楚，欧姆却通过实验得出了这一定律，这确实是非常了不起的成就。欧姆一边教学一边研究电学，最终于1826年确定了欧姆定律。为了纪念他的贡献，国际电学大会将电阻的单位定为欧姆（Ω）。导体对电流的阻碍作用被称为电阻，它是导体本身的一种特性，与导体是否在电路中没有直接关系。它的大小与导体的材料、长度、横截面和温度都息息相关。其关系公式为R=ρL/S，其中ρ代表导体的电阻率，这一数值与导体的材料和温度有关。随着科学的进步，研究者们发现某些物质在极低温度下，如铝在-271.76℃以下、铅在-265.95℃以下，电阻会奇迹般地变为零，这就是超导现象。假如我们能将超导现象应用于实际生产，制造出超导材料，必将会给人类带来极大的好处。比如在电厂发电、电力传输、电力储存等环节采用超导材料，可以大大降低由于电阻所产生的电能损耗。利用超导材料制作电子元件，由于不存在电阻，无需考虑散热问题，元件尺寸可大大缩小，从而实现电子设备的微型化。
西南交通大学搭建的超导磁悬浮列车实验线平台引人注目（图16）。在电子世界中，还有一个重要概念电容。电容是用来容纳电荷的器件，它的数值大小表示它能容纳的电荷量多少，单位用法拉（符号F）表示。简单来说，电容器的构造就是两个靠近的导体极板，中间夹有不导电的绝缘介质。当在这两个极板间加上电压时，电容器便开始储存电荷。电容的数值可以通过公式C=Q/U来计算。值得注意的是，虽然1法拉是一个相当大的电容单位，但在实际的电子电路中很少使用，更常用的是微法（μF）和皮法（pF）。它们之间的换算关系是：1法拉等于1×10^6微法，1微法等于1×10^6皮法。法拉作为电容单位的起源与电磁学领域的杰出人物法拉第息息相关。法拉第不仅是英国著名的物理学家和化学家，而且他的求学之路十分坎坷。从小家庭贫困只上了两年小学的他，通过坚持不懈的努力和对科学的热爱，成为了一名杰出的科学家。他对电磁学的重要贡献包括发现电磁感应现象并基于此发明了世界上第一台发电机。他还引入了电场和磁场的概念，为麦克斯韦电磁场理论的建立做出了巨大贡献。为了纪念他，国际电学大会于1881年用“法拉”作为电容的单位。
除了电容之外，电感也是电子电路中的重要概念。电感表示闭合回路的一种属性，当电流通过线圈时，会在周围产生感应磁场。这种电流与线圈之间的相互作用关系被称为电感，以符号L表示，单位是亨利（H）。电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩等组成，它能够将电能转化为磁能存储起来，并在适当的时候释放出去再转化成电能。其核心作用就是实现电磁转换。在前文中，我们跟随法拉第的脚步，了电磁感应实验中的电感世界。电感，这个隐藏在软铁线圈背后的秘密，其实就是导线在通电时形成的磁场被聚集后的能量体现。螺旋状的导线，圈数越多，磁场强度越大，产生的能量也就越强大。
图21展示了各式各样的电感器，它们的形态各异，但本质都是将导线绕制成螺旋状以形成磁场。电感的单位亨利（H），是为了纪念美国著名的物理学家约瑟夫亨利（Joseph Henry）而命名的。在欧洲众多以科学家名字命名的计量单位中，亨利的名字独树一帜。
亨利生活的时代，世界科学的中心位于欧洲。他却在电磁学领域展现出了浓厚的兴趣。从奥斯特发现电流的磁效应开始，到安培、法拉第等人的研究，电磁学逐渐成为了科学界的热门话题。英国科学家斯特金（William Sturgeon）的实验为亨利提供了灵感，他成功研制出能吸起重物的电磁铁。在此基础上，亨利对电磁铁进行了改进，并发明了最早的继电器。继电器的发明对电报的传输至关重要，为后来的电报发明者莫尔斯和贝尔铺平了道路。贝尔甚至表示，如果没有遇到亨利，他可能无法取得后来的成就。
亨利不仅为电磁学的发展做出了巨大的贡献，还在其他方面展现了创新精神。例如，在1829年他发现线圈在断开电源时产生了电火花的现象，并通过一系列研究了自感现象。他的努力最终得到了国际的认可，在1893年的国际电学大会上，“亨利”被正式命名为电感的标准单位。
接下来让我们转向另一个重要的物理量电导（G）。电导是描述导体传输电流能力强弱的参数。电导值越大，电流传输能力越强；反之则越弱。这个物理量与电阻（R）是描述导体传输电流能力的两个不同角度。在纯电阻线路中，电导和电阻互为倒数。那么为什么要有电导这个参数呢？在某些场景下，电导的使用更为方便。例如，在并联电路中计算总电阻时，使用电导更为简便；在测量电解质溶液的导电能力时，电导率是一个常用的参数，它可以直接告诉我们液体的导电能力如何。这样，电导作为描述导体特性的一个参数，无疑为我们提供了更多角度和理解方式。电学计量单位与电功率计量单位：致敬伟大的工程师维尔纳冯西门子
当我们谈论电学，不得不提及电学计量单位，而这其中，又以西门子的名字最为响亮。这位德国发明家、企业家的名字，已经成为电学领域的一个重要标志。为了纪念他，电导的单位以西门子命名。今天，我们将深入了解电学计量单位及电功率的计量单位，并回顾西门子的辉煌生涯。
电导的单位为西门子（S），这是为了纪念维尔纳冯西门子这位伟大的工程师。很多时候，我们会将西门子与德国的一家大型企业联系起来，这家企业正是西门子在1847年创立的。至今，西门子公司已有170多年的历史，其业务遍及全球190多个国家和地区。在2019年，西门子公司凭借988亿美元的营业收入，位列世界五百强企业第70位。
西门子生活的时代正值第二次工业革命的浪潮中。他以电力技术发明和广泛应用为标志，展现了卓越的才华。他与哈尔斯克合伙建立了西门子-哈尔斯克电报机制造厂，并成功铺设了从芬兰到克里米亚的一万多公里电报线路。他还研发出了自激式直流发电机，对贝尔发明的产品进行改良，并在海特姆工业博览会上安装了世界上第一台电梯。西门子还建立了德国第一个电子公共交通系统，使有轨电车成为人类的重要交通工具之一。除了电气技术产品，西门子还提出了平炉炼钢法，革新了炼钢工艺。从那时开始，西门子公司活跃在电气工程的每一个领域，产品涉及我们现代化的生活的方方面面。
当我们谈论电功率的计量单位时，不得不提及瓦（W）这个单位。瓦是功率的单位，表示每秒钟做功的能力。还有千瓦（kW）、马力等更大的单位用于表示更大的功率。在实际应用中，我们还会使用到伏安（VA）这个单位，它是电功率与电压和电流的乘积的单位。这些单位帮助我们更好地理解和描述电学现象。
在致敬伟大的工程师维尔纳冯西门子的我们也应当记住国际计量大会、国际单位制以及国际电学大会等国际组织的重要性。这些组织为我们提供了统一的测量语言，帮助我们更好地理解和研究电学现象。
电学计量单位和电功率计量单位是电学领域的基础。通过对这些单位的理解和应用，我们能够更好地理解和应用电学知识，推动科技的发展。而西门子的辉煌生涯和伟大贡献，将永远铭记在我们的心中。