电磁计量

电磁计量
电磁计量就是应用电磁测量仪器、仪表和设备，采用相应的方法对被测量进行定量分析，研究的保证电磁量测量的统一和准确的计量分支。主要研究内容有：精密测定与电磁量有关的物理常数，确定电磁学单位制，按定义研究、复现和保存电磁学单位的计量基准和标准，研究电磁量的测量方法，研究进行电磁量量值传递的标准量具和专用测量装置，以及研究制定相应的检定系统、检定规程、技术规范等技术法规。
电磁计量分为电学量计量和磁学量计量，根据米、千克、秒三个基本单位，基于量子基准和绝对测量来建立电磁计量基准，复现电磁计量单位。电磁计量基准包括电压、电流、电阻、电容(或电感)、磁感应强度、磁通和磁矩。
电磁计量的主要内容包括：
①        电磁基本量，如电压、电流、电阻、电能(电功率)、电感、电容、磁通、磁感应强度、磁矩等；
②        电磁测量仪器与仪表，如电压表、电阻表、电能表、电桥、电位差计、数字多用表、电源、场强计、磁通表、特斯拉计等模拟或数字式仪器仪表；
③        比率标准与仪器，如分压器、分流器、电压互感器、电流互感器、感应分压器等；
④        材料电磁特性，如电导率、体电阻、绝缘强度、介电常数、介质损耗因数、磁化率、饱和磁矩等；
⑤        波形，如频率、相位、功率因数等。
此外，非电量的电测量及静电、电气和环境安全等电磁干扰参数也是电磁计量的重要内容。
按工作频率电磁计量分直流计量和交流计量，随着科学技术的发展，电磁计量从直流、低频段逐步发展到高频、微波、毫米波、亚毫米波。世界上不少国家已将以电子学领域中电磁量为对象的计量分离出来，成为计量学的另一分支——电子计量。
    电磁计量在计量领域有其独特的优点：电磁量可以直接进行检测；电磁计量测试所采用的测量方法具有较高的准确度和灵敏度；电磁信号便于处理和传输，能够实现快速测量、连续测量、连续记录和进行数据处理；另外，电磁量还可以离开被测对象一定距离，实现远距离的遥测等。随着科学技术的发展，现代计量的各个领域，如长度、热工、力学、光学、电离辐射、标准物质等，都借助于各种传感器把被测量变换成电磁信号进行处理。日前将非电量变换成对应的电量进行测量已是计量技术的一种普遍现象。电磁计量技术中的各种概念和方法也被其他学科所借鉴。电磁计量已成为整个计量科学的重要基础。

电磁计量单位
计量是一个测量比较的过程，为了确定测量结果，必须有计量单位。每一个物理量都可以被表示为一个纯数与一个单位的乘积，即要把一个物理量完整地表示出来，必须要有它的数值和单位。单位是一个选定的参考量，所有同类物理量都可以用它来表示。所选单位不同，测量结果的数值也不相同。
    因为各个物理量之间并不是相互独立的，而是由许多物理定义和物理规律把它们联系起来的。这样，只要人们规定了少数几个物理量的单位，其他物理量的单位就可以根据定义或物理规律推导出来。独立定义的单位叫做基本单位，所对应的物理量叫基本量。由基本单位导出的单位叫做导出单位，对应的物理量叫导出量。
  
一、        与电磁学有关的国际单位制基本单位

    1875年国际上签署的“米制公约”成为现在大部分国家使用的计量单位和标准基本上一致的基础。按照米制公约，参加的国家承认了米制。1960年国际计量大会正式通过了一种通用的适合一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，用符号“SI”表示。我们知道国际单位制含有七个基本单位，其中与电磁学有关的有四个，即长度单位(m)、质量单位(kg)、时间单位(s)和电流单位(A)，其定义如下：
    长度单位——米(m)  米等于光在真空中299 792 458分之一秒内所经过的路径的长度。
    质量单位——千克(kg)  千克是质量的单位，它等于国际千克原器的质量。
    时间单位——秒(s)  秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。
    电流单位——安[培](A)  安[培]是一恒定电流，若1安[培]电流保持在处于真空中相距1米的两根无限长的、圆截面小到可忽略的平行直导线内，则此两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛[顿]。

二、由基本单位导出的电磁学单位

    SI的电磁学单位是按有理化绝对实用安培制定义的，它以SI的前四个基本单位米、千克、秒和安[培]为基础，导出伏[特]、欧[姆]等电磁学单位。常用的电磁学SI导出单位如表1—2—1所示。
表1—2—1  常用电磁学SI导出单位
物理量        定义方程式        单位名称        中文表示        单位符号        物理量量纲        单位量纲
电量        Q=It        库[仑]        库        C        TI        sA
电荷面密度        σ=Q/s        库[仑]每平方米        库/米2        C/m2        L-2TI         m-2sA
电荷体密度        θ=Q/V        库[仑]每立方米        库/米3        C/m3        L-3TI         m-3sA
电势        U=W/Q        伏[特]        伏        V        L2MT-3I-1        m2kgs-3A-1
电容        C=Q/U        法[拉]        法        F        L-2M-3T-4I2        m-2kg-3s-4A2
电阻        R=U/I        欧[姆]        欧        Ω        L2MT-3I-2        m2kgs-3A-2
电阻率        ρ=SR/L        欧[姆]米        欧•米        Ω•m        L3MT-3I-2        m3kgs-3A-2
电导        G=1/R        西[子]        西        S        L-2M-1T3I2        m-2kg-1s3A2
电导率        γ=1/ρ        西子]每米        西/米        S/m        L-3M-1T3I2        m-3kg-1s3A2
电场强度        E=U/d        伏[特]每米        伏/米        V/m        LMT-3I-1        Mkgs-2A-1
介电常数        ε=dC/S        法[拉]每米        法/米        F/m        L-3M-1T4I2        m-3kg-1s4A2
电位移        D=εE        库[仑]每平方米        库/米2        C/m2        L-2TI        m-2sA
磁通        dφ=Edt        韦[伯]        韦        Wb        L2MT-2I-1        m2kgs-2A-1
磁通密度        B=φ/S        特[斯拉]        特        T        MT-2I-1        kgs-2A-1
磁场强度        H=I/2πr        安[培]每米        安/米        A/m        L-1I        m-1A
电感        L=φ/I        亨[利]        亨        H        L2MT-2I-2        m2kgs-2A-2
磁导率        μ＝B/H        亨[利]每米        亨/米        H/m        LMT-2I-2        mkgs-2A-2
    各单位的定义如下：
    力的单位——牛[顿](N)  是使l千克质量产生1米每秒加速度的力。
    能量单位——焦[耳](J)  是1牛[顿]的力在l米距离上的所做的功。
    功率单位——瓦[特](W)  是以1焦[耳]每秒的速率做功所需的功率。
    电压单位——伏[特](V)  是当流过1安[培]恒定电流的导线上两点之所消耗的功率为l瓦[特]时，这两点之间的电位差即为1伏[特)。
    电阻单位——欧[姆](f1)  是当一导体的两点之间加l伏[特]的恒定电位差时，在导体中产生1安[培]电流，而且导体中不存在任何电动势，则导体这两点之间的电阻为1欧[姆]。
    电量单位——库[仑](C)  是1安[培]电流在1秒之内所运送的电量。
电容单位——法[拉](F)  是当一电容器充1库[仑]电量，它的两极板之间出现l伏[特]电位差时，该电容器的电容量即为1法[拉]。
电感单位——亨[利]（H） 是指一无源回路的电感，当流过该电路的电流以每秒1安[培]的速度均匀变化时，在电路中产生1伏[特]的电动势。
磁通单位——韦[伯]（Wb） 是一匝环路交链的磁通量，如果使它在1秒内均匀地减小为零，则在环路中产生1伏[特]的电动势。

:L 厉害让人汗颜!