Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Международная система электрических и магнитных единиц является устаревшей системой единиц , используемых для измерения электрических и магнитных величин. Она была предложена в качестве системы практических международных единиц по единогласному на Международном конгрессе электротехники (Чикаго, 1893 г.), обсуждались на других конгрессах, и , наконец , принятый на Международной конференции по электроустановкам и стандартам в Лондоне в 1908 году [1] It был признан устаревшим после включения электромагнитных единиц в Международную систему единиц (СИ) на 9-й Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году.

Предыдущие системы [ править ]

Связь между электромагнитными единицами измерения и более привычными единицами измерения длины , массы и времени была впервые продемонстрирована Гауссом в 1832 году с его измерением магнитного поля Земли [2], а этот принцип был распространен на электрические измерения Нейманом в 1845 году [3]. ] [4] Полная система метрических электрических и магнитных единиц была предложена Вебером в 1851 г. [5] на основе идеи, что электрические единицы могут быть определены исключительно в отношении абсолютных единиц длины, массы и времени. [6] [7] Первоначальное предложение Вебера было основано на системе единиц миллиметр-миллиграмм-секунда.

Развитие электрического телеграфа (изобретение Гаусса и Вебера) продемонстрировало необходимость точных электрических измерений. По велению Томсона , [8] Британская ассоциация содействия развитию науки (BA) создан комитет в 1861 году, первоначально для изучения стандартов для электрического сопротивления, [9] , который был расширен в 1862 году , чтобы включить другие электрические стандарты. [10] После двух лет обсуждений, экспериментов и значительных разногласий [8] комитет решил адаптировать подход Вебера к системе единиц СКГ , [11]но в качестве абсолютных единиц использовались метр, грамм и секунда. Однако эти устройства были трудными для реализации и (часто) непрактично небольшими. [12] Чтобы преодолеть эти недостатки, BA также предложил набор «практических» или «воспроизводимых» единиц, которые не были напрямую связаны с системой CGS, но которые были, насколько позволяла экспериментальная точность, были равны кратным значениям соответствующих Единицы CGS. [13] BA разработало два набора блоков CGS. Практические блоки были основаны на электромагнитном наборе единиц, а не на электростатическом наборе . [13]

Система 1893 года [ править ]

Система практических единиц BA получила значительную международную поддержку и была принята - с одной важной модификацией - Первой международной конференцией электриков (Париж, 1881 г.). Британская ассоциация построила артефактное представление Ом (стандартная длина провода сопротивления, имеющая сопротивление 10 9  единиц СГС электрического сопротивления, то есть один Ом), тогда как международная конференция предпочла метод реализации, который можно было бы повторить в разные лаборатории в разных странах. Выбранный метод был основан на сопротивления от ртути , путем измерения сопротивления столба ртути заданных размеров (106 см × 1 мм 2): однако выбранная длина колонны была почти на 3 миллиметра короче, что привело к разнице в 0,28% между новыми практическими единицами и единицами CGS, которые предположительно были их основой. [14]

Аномалия была разрешена на другой международной конференции в Чикаго в 1893 году путем корректировки определения сопротивления. Единицы, согласованные на этой конференции, были названы «международными» единицами, чтобы отличить их от своих предшественников.

Система 1893 года имела три основных единицы: международный ампер , международный ом и международный вольт .

Ед. изм1893 г. («международное») определение [Примечание 1]CGS ("абсолютный") эквивалентНоты
амперПостоянный ток, который при прохождении через раствор нитрата серебра в воде осаждает серебро со скоростью 0,001 118 00 граммов в секунду.Ток, возникающий в проводнике с сопротивлением 1 Ом, когда между его концами существует разность потенциалов 1 вольт.0,1 СГС единиц электрического тока
омСопротивление предложили к неизменному электрическому току на колонку с ртутью при температуре таяния льда 14.4521 грамм в массе, постоянная площадь поперечного сечения и длинами 106,3 см10 9 СГС единиц электрического сопротивления
вольт1000 / 1434 от электродвижущей силы в виде ячейки Кларка при температуре 15 ° СЭлектродвижущая сила, создаваемая в электрической цепи, которая разрезает 10 8 магнитных силовых линий в секунду.10 8 CGS ед. Электродвижущей силы

Международные единицы не имели того же формального правового статуса, что метр и килограмм в соответствии с Метрической конвенцией (1875 г.), хотя несколько стран приняли это определение в своих национальных законах (например, США, в соответствии с публичным законом 105 от 12 июля, 1894 [15] ).

Переопределение и модификация 1908 года [ править ]

Система единиц 1893 года была переопределена, как видно из рассмотрения закона Ома :

V = I R

По закону Ома, знание любых двух физических величин V , I или R (разность потенциалов, ток или сопротивление) будет определять третью, и все же система 1893 года определяет единицы для всех трех величин. С усовершенствованием методов измерения вскоре было признано, что

1 В int  ≠ 1 A int  × 1 Ω int .

Решение было принято на международной конференции в Лондоне в 1908 году. Существенным моментом было сокращение количества базовых единиц с трех до двух, переопределив международный вольт как производную единицу. Было несколько других модификаций, менее важных с практической точки зрения: [1]

  • международный ампер и международный ом были формально определены в терминах соответствующих электромагнитных единиц CGS , с определениями 1893 года, сохраненными в качестве предпочтительных реализаций ;
  • предпочтительной реализацией международного вольта была электродвижущая сила элемента Вестона при 20 ° C (1,0184 В int ), поскольку этот тип элемента имеет более низкий температурный коэффициент, чем элемент Кларка;
  • формально определены несколько других производных единиц для использования в электрических и магнитных измерениях: [Примечание 1]
Международный кулон
электрический заряд переносится током одного международного ампера в одну секунду; [Заметка 2]
Международный фарад
емкость из конденсатора заряженного до потенциала одного международного вольта на один международных кулоны электричества; [Заметка 2]
Джоуль
10 7 единиц работы в системе CGS, представленные достаточно хорошо для практического использования энергией, затрачиваемой за одну секунду международным ампером в международном оме;
Ватт
10 7 единиц мощности в системе CGS, представленные достаточно хорошо для практического использования работой, выполняемой со скоростью один джоуль в секунду;
Генри
индуктивности в цепи , когда электродвижущая сила индуцируется в этой цепи один международный вольт, в то время как индуцировать ток изменяется со скоростью один ампер в секунду.

Единицы СИ [ править ]

С развитием теории электромагнетизма и количественного исчисления стало очевидно, что, помимо основных единиц времени, длины и массы, связная система единиц может включать только одну базовую электромагнитную единицу . Первая такая система была предложена Георгием в 1901 г .: [16] [17] [18] в ней использовался ом в качестве дополнительной базовой единицы в системе MKS , поэтому ее часто называют системой MKSΩ или системой Giorgi.

Еще одна проблема с системой СГС электрических единиц, указал еще в 1882 году Оливер Хевисайда , [19] в том , что они не были «рационализировать», то есть они не смогли должным образом учитывать диэлектрической проницаемости и проницаемости в качестве свойств среды . Георгий также был большим сторонником рационализации электрических устройств. [17]

Выбор электрического блока для базового блока в рационализированной системе зависит только от практических соображений, особенно от способности реализовать блок точно и воспроизводимо. Ампер быстро получил поддержку над омами, так как многая национальные стандарты лаборатория уже понимала , ампер в абсолютном выражении с использованием амперных противовесов . [16] [20] Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла систему Джорджей с ампером замены ом в 1935 году, и этот выбор базовых блоков часто называют систему MKSA. [17]

Международный комитет мер и весов (МКМВ) утвердил новый набор определений для электрических единиц, на основе рационализировать системы MKSA, в 1946 году, и они были на международном уровне, принятых в рамках Метрической конвенции по 9 - й  Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году . [21] в соответствии с этой системой, которая стала бы Международной системе единиц (SI), ом является производной единицы. [Заметка 3]

Определения электрических единиц в системе СИ формально эквивалентны международным определениям 1908 года, поэтому не должно было быть никаких изменений в размерах единиц. Тем не менее, международное сопротивление и международное вольт обычно не определялись в абсолютных величинах, а определялись как стандартное сопротивление и стандартная электродвижущая сила, соответственно. Реализации, рекомендованные в 1908 году, не совсем эквивалентны абсолютным определениям: рекомендуемые коэффициенты пересчета [22] равны

1 Ом int ≈ 1.000 49 Ом
1 В внутр. ≈ 1.000 34 В

хотя для отдельных эталонов в национальных измерительных лабораториях могут применяться несколько иные факторы. [Примечание 4] Поскольку международный ампер обычно определялся с помощью баланса ампер, а не электролитически, [16] 1 A int  = 1 A. Коэффициент преобразования для «электролитического» ампера (A elec ) может быть рассчитан на основе современных значений от атомного веса из серебра и постоянной Фарадея :

1 A elec = 1.000 022 (2) A

См. Также [ править ]

  • Обычные электрические блоки

Примечания и ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ a b Терминология некоторых определений была обновлена ​​до современного использования.
  2. ^ Б кулонов и фарадные использовались в более ранних системах BA электрических устройств с немного разными определениями, следовательно , необходимость добавить спецификатор «международный».
  3. ^ Ом - это электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток в 1 ампер, причем проводник не является источником какой-либо электродвижущей силы.
  4. ^ Коэффициенты пересчета для национальных стандартов США (NIST) являются 1 Ω INT  = 1,000 495 Ω и 1 V INT  = 1,000 330 V .

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Единицы, физические». Британская энциклопедия . 27 (11-е изд.). Нью-Йорк: Британская энциклопедия. 1911. с. 742.
  2. ^ Гс, CF (1832-37), "Intensitas визави magneticae стелющиеся объявление mensuram absolutam revocata", Commentationes Societatis Regiae Scientiarum Gottingensis Recentiores , 8 : 3-44. Английский перевод .
  3. ^ Neumann, FE (1847), "Allgemeine Gesetze der induciten elektrischen Ströme" , Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin: Aus dem Jahre 1845 : 1–87 , извлечено 9 апреля 2018 г.; Перепечатано: "Die Mathematischen Gesetze der induciten elektrischen Ströme" , Franz Neumanns gesammelte Werke , 3 , Лейпциг: BG Teubner, 1912, стр. 257–344.
  4. ↑ Neumann, F. (1849), «Uber ein allgemeines Princip der Mathematischen Theorie inducirter elektrischer Ströme» , Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin: Aus dem Jahre 1847 : 1–71 , извлечено 9 апреля 2018 г.; Перепечатано: Franz Neumanns gesammelte Werke , 3 , Лейпциг: BG Teubner, 1912, стр. 345–424..
  5. ^ "Вебер, Вильгельм Эдуард", Британская энциклопедия , 28 (11-е изд.), Нью-Йорк: Британская энциклопедия, 1911, стр. 458
  6. ^ Вебер, WE (1851). "Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maaße" . Annalen der Physik und Chemie . 82 (3): 337–369. DOI : 10.1002 / andp.18511580302 .Перепечатано на: "Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maasse" . Верке Вильгельма Вебера . Springer. 1893. С. 276–300. DOI : 10.1007 / 978-3-662-24693-1_9 . ISBN 978-3-662-22762-6.и Вебер, Вильгельм (1851). "Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maasse" . Annalen der Physik . 158 (3): 337–369. DOI : 10.1002 / andp.18511580302 .Английский перевод: . Перевод Э. Аткинсона. «Об измерении электрического сопротивления по абсолютному стандарту» . Философский журнал . 22, четвертая серия: 226–240 и 261–269. 1840 г.
  7. ^ GCF (1891). "Вильгельм Эдуард Вебер" . Природа . 44 (1132): 229–230. DOI : 10.1038 / 044229b0 . S2CID 4060786 . 
  8. ^ a b «Единицы, физические». Британская энциклопедия . 27 (11-е изд.). Нью-Йорк: Британская энциклопедия. 1911. с. 740.
  9. ^ «Рекомендации, принятые Генеральным комитетом на собрании в Манчестере в сентябре 1861 года» . Отчет о тридцать первом заседании Британской ассоциации содействия развитию науки . Лондон: Джон Мюррей. 1862. pp. Xxxix – xl.
  10. ^ «Рекомендации, принятые Генеральным комитетом на заседании Кембриджа в октябре 1862 года» . Отчет о тридцать втором заседании Британской ассоциации содействия развитию науки . Лондон: Джон Мюррей. 1863. pp. Xxxix.
  11. ^ «Отчет Генерального комитета, назначенного Британской ассоциацией по стандартам электрического сопротивления» . Отчет о тридцать третьем заседании Британской ассоциации содействия развитию науки . Лондон: Джон Мюррей. 1864. С. 111–176.
  12. ^ «Единицы, физические». Британская энциклопедия . 27 (11-е изд.). Нью-Йорк: Британская энциклопедия. 1911. с. 743.
  13. ^ a b «Единицы, физические». Британская энциклопедия . 27 (11-е изд.). Нью-Йорк: Британская энциклопедия. 1911. с. 741.
  14. ^ Ом , sizes.com , извлекаться 2010-08-11.
  15. ↑ TC Mendenhall (1895). «Юридические единицы измерения электроэнергии» . Наука . 1 (1): 9–15. DOI : 10.1126 / science.1.1.9 . JSTOR 1623949 . PMID 17835949 .  
  16. ^ a b c «Единицы, физические», Британская энциклопедия , 27 (11-е изд.), 1911, стр. 738–45.
  17. ^ a b c Джованни Джорджи , Международная электротехническая комиссия , получено 21 февраля 2014 г..
  18. ^ Джорджи, Г. , Рациональные единицы электромагнетизма. Оригинальная рукопись с рукописными пометками Оливера Хевисайда .
  19. Перейти ↑ Heaviside, O. (1882). «Связь между магнитной силой и электрическим током» . Электрик (18 ноября): 6..
  20. ^ Глейзбрук, RT (1936), "Четвертый блок системы электрических блоков Георгия", Proc. Phys. Soc. , 48 (3): 452-455, DOI : 10,1088 / 0959-5309 / 48 / 3/312.
  21. ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), Стр. 144, ISBN  92-822-2213-6, архивировано (PDF) из оригинала на 2017-08-14.
  22. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (1993). Величины, единицы и символы в физической химии , 2-е издание, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8 . п. 114. Электронная версия. . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Sizes.com