機(jī)械眼光看電磁

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在1881年國際電學(xué)大會上正式?jīng)Q定增加個基本量：電流強(qiáng)度（I），并把它的單位命名為安培（A）。國際單位制中安培的定義也先后發(fā)生過幾次改變。1908年在倫敦舉行的國際電學(xué)大會上，定義1秒時間間隔內(nèi)從硝酸銀溶液中能電解出1.118毫克銀的恒定電流為1安培。1948年，國際計(jì)量委員會給出安培的定義為：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行且無限長的圓直導(dǎo)線內(nèi)，通以等量恒定電流，導(dǎo)線間相互作用力在1米長度上為

2×10--7牛時，則每根導(dǎo)線中的電流為1安培。2018年11月16日，第26屆國際計(jì)量大會通過“修訂國際單位制”決議，將1安培定義為“1s內(nèi)（1/1.602176634）×1019個電荷（電荷的定義及計(jì)量見下文）移動所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度”。此定義于2019年5月20日世界計(jì)量日起正式生效。

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學(xué)者11

你的內(nèi)容與標(biāo)題有什么關(guān)系？

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學(xué)機(jī)械的對力學(xué)GB3102.3比較熟悉。力學(xué)中基本量的名稱是質(zhì)量，符號是m,單位名稱是千克。引力場中的質(zhì)量和電場中的電荷受力上有相同之處。如果電學(xué)中把電荷作為基本量，對照理解更方便些。

wjmx2006

好好學(xué)習(xí)，

wryp

真的？
我上學(xué)時安培的定義就是每秒鐘移動1庫倫的電荷。
2 Z7 e' S! k6 y, y0 k4 v1庫倫就是你說的1/1.602176634）×10^19個電子
至少上世紀(jì)6、7十年代就這樣定義了。

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電場強(qiáng)度可以類比于重力加速度‌。在電場中，電場力對電荷的作用類似于重力場中重力對物體的作用，電荷量類比于物體的質(zhì)量。因此，電場強(qiáng)度（E）可以類比于重力加速度（g）‌
1.具體來說，電場強(qiáng)度的定義式為 E=F/q ，其中F是電場力，q是電荷量；而在重力場中，重力加速度的定義式為
g=G/M，其中G是重力，M是質(zhì)量。可以看出，電場強(qiáng)度和重力加速度在定義上具有相似性，都是描述力與某種“量”的比值‌。


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定義了電荷、電場強(qiáng)度后，第3個定義的是電動勢、符號是E，定義為E=W/Q,其中W是移動電荷所做的功，Q為移動的電荷量。電動勢單位名稱為焦每庫侖，符號J/C,等效單位伏（特），符號V.標(biāo)準(zhǔn)中電場強(qiáng)度和電動勢量的符號都是用的E,要靠注釋區(qū)分。外電路的電勢可類比于重力場中的單位質(zhì)量的勢能gh，在電學(xué)中是單位電荷的能。
* s/ F% k3 A* n6 {; v( k

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第4個定義的是電流，符號是I.定義為I=dq/dt，q通過的電荷，t為時間。單位名稱是庫（侖）每秒，符號為C/S；等效名稱為安（培），符號是A。類比下電流和重力場中的物流，如罐裝速度千克每秒。

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以上認(rèn)識了電荷C，知道了電荷會形成一種特殊物質(zhì)電場,從電荷受力的角度描述描述電場強(qiáng)度E，E=F/C;從能量的角度描述電場有電動勢E=W/q,學(xué)了電位差、電流后通過電荷q建立等式有W/E=I*S,即功率P=W/S=I*E,電流單位用安A，電壓單位用伏V,得到的功率P單位為瓦w.接下來還要引入一些量的定義，進(jìn)一步說明電荷怎樣流動。

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, o8 Y' W/ C  j2 m在電位（電勢）的定義中用了梯度概念。了解一下向量分析中的梯度、散度和旋度三個概念。一、梯度（Gradient）
; \/ A# c* h& v% R  h+ t1 f定義：梯度表示一個標(biāo)量場在某一點(diǎn)處的變化率和方向。它是一個向量，其方向指向標(biāo)量場值增加最快的方向，其大小等于該方向上的最大變化率。
計(jì)算公式：對于標(biāo)量場f(x,y,z)，其梯度計(jì)算公式為：
∇f = (∂f/∂x)i + (∂f/∂y)j + (∂f/∂z)k
0 W" u9 W$ x% g. }5 q其中，i、j、k分別是x、y、z軸上的單位向量，∂f/∂x、∂f/∂y、∂f/∂z分別是f在x、y、z方向上的偏導(dǎo)數(shù)。
解釋：梯度向量的方向代表標(biāo)量場在該點(diǎn)上升最快的方向，其模長表示該方向上的最大變化率。例如，溫度場的梯度指向溫度上升最快的方向，且模長為溫度變化速率。
3 Z  B( d2 V' @: S二、散度（Divergence）
定義：散度度量了向量場在某一點(diǎn)周圍的發(fā)散強(qiáng)度和方向（的正負(fù)）。它表示為一個標(biāo)量，其正值表示場線從該點(diǎn)發(fā)散，負(fù)值表示場線匯聚到該點(diǎn)。
, \! X* a  L6 {1 _計(jì)算公式：對于向量場F=Pi+Qj+Rk，其散度計(jì)算公式為：
! _, s  v1 d4 [& O, ~8 Q∇·F = &#8706/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z
9 a) R7 @- s8 X# T' _# X2 A; i其中，P、Q、R分別是向量場F在x、y、z方向上的分量，&#8706/∂x、∂Q/∂y、∂R/∂z分別是這些分量在各自方向上的偏導(dǎo)數(shù)。
- |! q4 K! z6 M) D解釋：散度通過計(jì)算各分量在其對應(yīng)方向上的偏導(dǎo)數(shù)之和，判斷該點(diǎn)是“源”還是“匯”。若散度為正，表示向量場從此點(diǎn)向外發(fā)散（如電場中的正電荷）；若為負(fù)，則說明場在此處匯聚（如負(fù)電荷周圍的電場）。
) H/ E, c0 S# |/ r
三、旋度（Curl）
; T+ I6 C, k" [2 R1 v% H1 ?定義：旋度刻畫了向量場的旋轉(zhuǎn)程度。它表示為一個向量，其方向垂直于旋轉(zhuǎn)平面，模長表示旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
- ]- g0 R; @* p& d) |計(jì)算公式：對于向量場F=Pi+Qj+Rk，其旋度計(jì)算公式為：
- a* h' ^$ i8 O  c∇×F = (∂R/∂y - ∂Q/∂z)i + (&#8706/∂z - ∂R/∂x)j + (∂Q/∂x - ∂P/∂y)k
其中，各項(xiàng)偏導(dǎo)數(shù)之差構(gòu)造了旋轉(zhuǎn)向量的分量，滿足右手定則方向。
從上面公式看偏導(dǎo)之后分母的冪增加了。如電勢的定義：-gradV=E,E為電場強(qiáng)度，單位用伏特每米V/m時，電勢的單位為福特V.