1999年，第21屆國際計量大會把5月20日設立為“宿世界計量日”，以紀念1875年“米制公約”簽訂，這項和談為后來國際計量尺度的同一奠基了根本。在國際單元制中，為了紀念那些偉大的科學家做出的進獻，很多單元用了他們的名字作為單元名稱，此中與電磁學直接相關就有10位。今天，在這個出格有愛的日子里——讓我們看看與糊口互相關注的電磁學單元，以及它們背后科學家的故事。

撰文 | 流熵、劉景峰

因發現元素周期表而著名宿世界的俄國化學家門捷列夫（Дми?трий Ива?нович Менделе?ев 1834-1907）曾說過：“沒有測量，就沒有科學。”計量恰是關于測量的科學，是實現單元同一和量值精確靠得住的勾當，也是支撐社會、經濟和科技成長的主要根本。

麥克斯韋的思惟使計量單元進入新時代

計量單元又稱測量單元，是用來懷抱、比力同類量巨細的一個尺度量或參考。好比，比力質量時我們用“千克”，比力長度時我們用“米”等單元。而法定計量單元則是國度以法令的形式劃定利用的計量單元。

我國是宿世界上最早同一懷抱衡的國度之一。秦始皇同一中國后便頒布了同一懷抱衡圣旨，對長度、容積、質量做出了精準界說，擬定了一套嚴酷的辦理軌制，竣事了本來各戰國之間的紊亂、多樣的計量單元，便利了國度治理和平易近間出產糊口往來。而同期間的古埃及、古羅馬等國度也都發現了各自的計量軌制。彼時，國度之間交往尚不緊密親密，科學手藝成長還在初始階段，計量單元不同一、不切確的問題對那時宿世界的成長造當作的困擾尚不較著。

然而，進入近代社會以來，尤其近兩百年來，計量單元的同一及切確度的需求大大提高。列國之間交往越來越頻仍，各范疇科學手藝大爆發大成長，工業化水平越來越高，這些都需要同一及切確的計量單元作為支撐。

為了順應工業出產科學手藝和國際商業的成長，包管宿世界規模內計量的同一，法、俄、德等17個國度在1875年5月20日簽訂了一項以“米制”為根本的國際公約。當作立米制公約國際組織后，列國的計量單元制取得龐大沖破，后來越來越多的國度插手米制公約，宿世界規模內計量單元逐漸走標的目的同一。這一期間，電磁學方才完當作了電學、磁學和光學的同一，與計量系統不竭完美之路同業，以奔涌之勢把近代科學甚至人類文明帶入了進步的快車道。

一米的長度最初界說為經由過程巴黎的子午線上，從地球赤道到海說神聊頂點的距離的萬萬分之一，后來以這個長度建造了國際米原器——鉑桿。而時候的計量單元，最初從人們熟悉“一天”起頭，基于地球公轉太陽的周期來界說。固然，這種以地球的巨細和活動作為計量根本的方式博得了那時宿世界規模的共識，但跟著天文學和地輿學的成長，人們熟悉到這個根本并不是永遠而安穩的。

偉大的理論物理學家和思惟家，電磁學的集大當作者和奠定人麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831—1879）在其代表著作《電磁論》(Treatise on Electricity and Magnetism) 中曾指出：“從數學的不雅點看，任何一種現象的最主要方面就是深奧無極量的問題。”他不單對計量的科學價值高度正視，還提出了提高計量精度的革命性思惟，改變了計量的成長偏向和汗青歷程。他說：“若是但愿獲得絕對長久的尺度，我們不克不及以地球的巨細或活動來尋找，而應以波長、振動周期和這些永恒不變的絕對數值，來尋找這些永恒不變且完全相似的計量單位。”[1]

麥克斯韋操縱電磁波（光波）的波長測量距離和頻率界說時候的抱負，雖未能在他所糊口的時代實現，但他這一科學預言極具震撼力和前瞻性。電磁波的根基公式（傳布速度=波長×頻率， c=λf ） 不單揭示了電磁波速度的恒定值與波長和頻率的關系，還揭示了空間（長度）和時候（頻率）之間對應與同一的聯系。

1967年召開的第13屆國際計量大會[2]對秒的界說改為：銫133原子基態的兩個超邃密能階之間躍遷時所對應輻射電磁波的9,192,631,770個周期所持續的時候。這個界說提到的銫原子必需在絕對零度時是靜止的，并且地點的情況是零磁場。這就是我們凡是所說的國際原子時，原子鐘的精度可以達到每100萬年才誤差1秒，直到此刻 “秒”的界說仍由銫原子噴泉鐘連結。

20宿世紀70年月，因為激光手藝的成長，光速的測定已很是切確。1983年國際計量大會從頭擬定米的界說：“光在真空中行進1/299,792,458秒的距離”為1尺度米。麥克斯韋的思惟沖破了手藝前提的限制，他的計量預言在死后一百多年得以完美實現。從這個角度可以說，麥克斯韋及其電磁學思惟，把科學與計量從牛頓力學時代引標的目的了量子時代。

1999年，在第21屆國際計量大會在法國巴黎召開，為了使列國當局和公家領會計量，鼓動勉勵和鞭策列國計量范疇的成長，增強列國在計量范疇的國際交流與合作，大會確定每年5月20日為宿世界計量日。今天恰逢宿世界計量日，本文經由過程梳理電磁學中的計量單元，和大師一路回首電磁學的成長過程，標的目的偉大的科學家們致敬。我們共梳理出10個電磁學計量單元，此中前7個為電學根本單元，后3個單元則用在磁學和頻率的計量中，分為前后兩篇文章進行介紹。

十大電磁學國際單元制

按照國際計量大會劃定，此刻通行的國際單元制（SI）[3]有7個根基單元，它們比如七塊彼此自力又彼此支撐的“基石”，經由過程這7個根基單元可以或許導出所有其他的物理量單元，組成了國際單元制的根本。同時，為了便利利用，1993年，國際計量大會又劃定了19個具有專門名稱的SI導出單元，其數目也在不竭更新。

表1：國際單元制中的7個根基單元

表2：部門國際單元制SI導出單元

在科學史上，為了紀念那些做出重大進獻的科學家，以他們的名字來定名國際計量單元已當作為一種老例，也是至高聲譽。在電磁學范疇，有10位科學家的名字作為了國際單元制計量單元，他們是：安培、庫侖、伏特、法拉、歐姆、西門子、亨利、赫茲、韋伯和特斯拉。恰是這些特出史冊如雷貫耳的名字，奠基了電磁學甚至現代科學的巨廈之基，他們的當作就如同璀璨明珠幾乎串聯起了整部電磁學史。今天讓我們透過這些名字來探討其背后的電磁學成長之路。

1 電流（I）的單元：安培（符號A）

安培是國際單元制中7個根基單元之一。當初引進安培這個單元就是因為跟著電磁學的成長，原有的根基單元（長度、時候、重量等）已經不敷用了。若是仍然用本來的根基物理量推導出其他物理量，不僅繁瑣，并且會推導出荒謬的結論。是以，在1881年國際電學大會[4]上正式決議增添個根基量：電流強度（I），并把它的單元定名為安培（A）。

安培（André-Marie Ampère，1775 — 1836），是法國聞名的物理學家、化學家。在家庭的影響下，安培自幼起頭自學數學、拉丁文、汗青、哲學等，尤其在數學方面更是有著異人的先天。安培對天然科學有著近乎癡迷的進修熱情，從那個有名的小故事中我們就能看出他對天然科學癡迷水平。為了不讓別人打攪他，安培在本身家的門口寫了“安培不在家”的提醒牌。一天，他從外面走路回家時，腦筋中還思慮著本身研究的工具，成果本身走到門口時，嘆了一聲，“哎，本來安培不在家啊。”于是他扭頭又走了。

1820年7月，丹麥物理學家奧斯特經由過程一個無意的嘗試，即奧斯特嘗試，發現了通電導線的剎時會使磁針發生偏轉。恰是這個嘗試揭開了電磁學的大幕，人類起頭深切領會并研究電與磁之間的關系。

圖1：奧斯特嘗試

那時45歲，已經是法蘭西科學院院士的安培頓時意識到這是個重大的發現，他立即起頭反復奧斯特的嘗試，并進一步深切拓展，總結出了“安培定章”。安培定章1：用右手握住通電直導線，讓大拇指指標的目的電流偏向，那么彎曲四指的指標的目的就是磁感線的環抱偏向。安培定章2：用右手握住螺旋線管，讓四指指標的目的螺旋線管中的電流偏向，則拇指所指的那端就是螺旋線管的N極。是以安培定章也叫右手螺旋法例，是我們高中物理必學的內容之一。

圖2：安培定章1

圖3：安培定章2

圖4：安培定律示意圖

國際單元制中安培的界說也先后發生過幾回改變。1908年在倫敦進行的國際電學大會上，界說1秒時候距離內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，國際計量委員會給出安培的界說為：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線內，通以等量恒定電流，導線間彼此感化力在1米長度上為2×10^（-7）牛時，則每根導線中的電流為1安培。2018年11月16日，第26屆國際計量大會經由過程“修訂國際單元制”抉擇，將1安培界說為“1s內（1/1.602176634）×10^19個電荷（電荷的界說及計量見下文）移動所發生的電流強度”。此界說于2019年5月20日宿世界計量日起正式生效。

1820年，安培起首引入了電流、電流強度等名詞，還制造了第一個深奧無極量電流的電流計。此外，安培還提出了分子電流假說，他認為，電和磁的素質是電流。1827年他的《電動力學理論》一書出書，該書被認為是19宿世紀20年月電磁理論的最高當作就。

圖5：安培畫像

2 電量（Q）的單元：庫侖（符號C）

庫侖（Charlse-Augustin de Coulomb，1736-1806）是法國聞名的物理學家，早期研究靜電力學的科學家之一。他因發現靜電學中的庫侖定律而著名于宿世。庫侖定律指兩個電荷間的力與兩個電荷量的乘積當作正比，與兩者的距離平方當作反比。該定律也是電學成長史上的第一個定量紀律，它使電學的研究從定性進入定量階段，是電學史中的一塊主要的里程碑。

18宿世界初，固然人們對靜電已經有了必然的熟悉，如英國人格雷（Stephen Gray 1666-1736）在1720年研究了靜電的傳導現象，發現了導體和絕緣體的區別；美國的富蘭克林（Benjamin Franklin，1706-1790）提出了正、負電荷的概念和電荷守恒道理，但都根基都只限于定性熟悉，很難開展定量研究。這是因為靜電力很是小，在那時沒有測量如斯細小力的東西。庫侖就是這時辰天才般的發現了扭稱嘗試，經由過程這個嘗試得出了庫侖定律。

圖6：庫侖扭稱嘗試示意圖

庫侖所用的裝配如下：一個玻璃圓缸，在上面蓋一塊中心有小孔的玻璃板。小孔中裝一根玻璃管，在玻璃管的上端裝有測定扭轉角度的測微計，在管內懸一根銀絲并伸進玻璃缸內。懸絲下端系住一個小橫桿，小橫桿的一端為木質小球A，另一端為均衡小球，使橫桿始終處在程度狀況。玻璃圓筒上刻有360個刻度，懸絲自由松開時，橫桿上小木球A指零。

庫倫使固定在底盤上的小球C帶電，再讓兩個小球A、C接觸后分隔，乃至兩個小球均帶同種等量電荷，兩者互相排斥。帶電的木質小球A受到的庫侖斥力發生力矩使橫桿扭轉，懸絲也扭轉形變發生扭轉力矩。因為懸線很細，感化在球上很小的力就能使棒顯著地偏離其本來位置。當懸絲的扭轉力矩和庫侖力力矩相均衡時，橫桿處于靜止狀況。

庫侖改變底盤上帶電球C和橫桿上帶電小球A之間的距離，作了三次記實。第一次，兩球相距36個刻度，測得銀絲的扭轉角度為36度。第二次，兩球相距18個刻度，測得銀絲的扭轉角度為144度。第三次，兩球相距8.5個刻度，測得銀絲扭轉的575.5度。上述嘗試表白，兩個電荷之間的距離為4:2:1時，扭轉角為 1:4:15.98。庫侖認為第三次的偏是由漏電所致。顛末誤差批改和頻頻的測量，并對嘗試成果進行闡發，庫侖終于獲得了兩電荷間的斥力即庫侖力的巨細與距離的平方當作反比。

此中k是靜電力常量，約為9×10^9N·m^2/C^2。這個常量并不是由庫侖計較得來的，而是由一百年后的麥克斯韋按照理論推導得出的。這和引力常數的得出過程有著驚人的相似！在牛頓發現萬有引力定律F=GMm/r^2時，牛頓本人并不知道引力常數G是幾多，直到100多年后，才由英國的科學家卡文迪許（Henry Cavendish，1731-1810）經由過程近似的扭稱嘗試裝配計較出來。

圖7：卡文迪許測量萬有引力示圖

而單個電荷量也不是由庫侖測得的，但這并不故障庫侖的偉大。要知道，因為科技程度和物質前提的限制，在遙遠的18宿世紀，庫侖就能用這么巧妙的嘗試裝配，放大并顯示了這么細小的力，已經難能可貴了。

電量暗示物體所帶電荷的幾多。現實上1庫侖（C）的電量是比力大的，因為電荷的電量很是小，一個電子的電量僅為1.60×10^（-19） C，1C 就半斤八兩于6.25×10^18個電子帶電量。它和我們前面講過的電流之間的關系是，電量等于電流強度（單元A）與時候（單元s）的乘積，公式表達為Q=I t。是以1C就暗示1A電流在1s內輸運的電量。1881年的國際電學大會上，電容量的單元被界說為庫侖。

天然界中根基彼此感化已知有四種：萬有引力、電磁力、強彼此感化力和弱彼此感化力。強彼此感化力、弱彼此感化力是一種短程力，其感化距離不跨越原子核線度。在微不雅宿世界中，萬有引力與強彼此感化力、弱彼此感化力、電磁力比擬是可以忽略不記的，好比電子與質子之間的庫侖力（電磁力的一種）約是萬有引力的10^39倍，而強彼此感化力比電磁力還要大。是以，在微不雅范疇，起感化的是強彼此感化力、弱彼此感化力、電磁力。理論認為，強彼此感化、弱彼此感化和電磁彼此感化可以同一當作一種彼此感化。而萬有引力定律和庫侖定律在形式上的相似性，是否意味著這兩種感化的某種內涵的質的同一性？這仍是一個謎，有待人們去揭示。

圖8：四種彼此感化示意圖

3 電壓（U）的單元：伏特（符號V）

伏特（Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta，1745年－1827年），是意大利的一名物理學家。在伏特之前，人們只能應用摩擦發電機，再將電存放在萊頓瓶中儲存，以供利用。這種體例半斤八兩麻煩，所得的電量也受限制。1800年，已經55歲的伏特發現了伏特電堆，其實就是電池，不外在早期是被稱為“電堆”，這可能跟它的外形有關（如下圖所示）。伏特的這項發現使得電的取得變得很是便利。

圖9：伏特電堆道理圖

圖10：伏特親手建造的伏特電堆

嘗試中，他把金屬銀條和金屬鋅條浸入強酸溶液中時，發此刻兩個金屬條之間竟然發生了不變而又強勁的電流。于是，他把浸透鹽水的絨布或紙片墊在鋅片與銀片之間，平疊起來。伏特用這種化學方式當作功地制當作了宿世界上第一個伏特電推。伏特電堆現實上就是串聯的電池組，也是我們此刻所用電池的原型。伏特電池的發現，使得科學家可以用比力大的持續電流來進行各類電學研究。伏特電池是一個主要的起步，它帶動了后續電氣相關研究的蓬勃成長。

1807年，法國軍團征服了意大利，法蘭西第一帝國皇帝拿破侖特意在巴黎接見了伏特。為了表揚他對科學所作出的進獻，1810年拿破侖封他為伯爵，并賜與了伏特一大筆錢。1827年3月5日，伏特歸天，終年八十二歲。為了紀念他，1881年國際電學大會將電動勢(電壓)單元取名伏特（V）。

圖11：伏特畫像

圖12：伏特為拿破侖演示伏特電堆

電壓是鞭策電荷定標的目的移動形當作電流的原因。電流之所以可以或許在導線中流動，是因為在電流中有著高電勢和低電勢之間的不同。這種不同就叫電勢差，也叫電壓。換句話說，在電路中，肆意兩點之間的電位差稱為這兩點的電壓。

在國際單元制中，1伏特界說為對每1庫侖的電荷做了1焦耳的功。具體實踐來講，我們在日常糊口中會經常接觸電壓和伏特（簡稱伏）這個兩個名詞，可以說所有電器都離不開電壓這個根基的單元量。如7號電池上會注明1.5V，暗示可以供給1.5V的電壓輸出；國內的手機、筆記本的充電器上一般城市有“輸入AC100-240V”字樣，它暗示充電器需要插在100-240V的交流電源上；我們轎車上的電瓶電壓一般是12V擺布。

圖13：從左往右依次：7號電池、筆記本充電器、手機充電器、汽車電瓶

4 電阻（R）的單元：歐姆（符號Ω）

歐姆（Georg Simon Ohm，1787-1854），德國的物理學家，因發現歐姆定律而被宿世人所知。歐姆定律的公式是R=U/I，或U=IR。它暗示在一段電路中，電流與電阻的乘積等于電壓。歐姆定律以清楚的概念、簡明的形式，把握了電路現象的素質和紀律；它不僅是直流路計較的根本，也是交流電路及電路微不雅過程定量關系的客不雅反映。我們在初中時便都學會了這個簡單的根基公式，可在昔時人們連電壓、電阻這些概念還不是十分清晰的時辰，歐姆可以或許經由過程嘗試的方式得出這個定律，是半斤八兩的厲害！

歐姆在1813年博士結業后一向在中學當教員，因為他一向喜好研究電學和脫手建造嘗試裝配，是以他一邊講授一邊鉆研方才鼓起的電學。那時已經有人起頭研究金屬電導率，人們發現分歧金屬、分歧長度、分歧橫截面的金屬導體在電路中對電流分歧的影響。于是在前人的根本上，歐姆操縱庫侖在1785年發現扭稱嘗試，伏特1800年發現電池，安培1820年引入電流強度的概念等等，建造了巧妙的測量裝配，并顛末了大量的了嘗試、推理、計較，最終于1826年確定了歐姆定律。1881年國際電學大會將電阻的單元定為歐姆（Ω）。

圖14：歐姆

圖15：歐姆1826年論文中的嘗試裝配圖

我們此刻知道，導體對電流的阻礙感化就叫該導體的電阻。它在物理學中暗示導體對電流阻礙感化的巨細。導體的電阻越大，暗示導體對電流的阻礙感化越大。電阻也是導體自己的一種特征，與它是否在電路中無關。它的巨細與導體的材料、長度、橫截面和溫度都有關系，其公式為R=ρL/S，此中ρ為導體的電阻率，電阻率與導體的材料和溫度有關。跟著科學的成長，科學家發現某些物質在很低的溫度時，如鋁在-271.76℃以下，鉛在-265.95℃以下，其電阻竟然釀成了零，這就是超導現象。若是把超導現象應用于現實，制當作超導材料，將給人類帶來很大的益處。好比在電廠發電、運輸電力、儲存電力等方面采用超導材料，可以大大降低因為電阻引起的電能耗損。再好比，用超導材料制造電子元件，因為沒有電阻，不必考慮散熱的問題，元件尺寸可以大大的縮小，進一步實現電子設備的微型化。超導材料研究是當今材料科學范疇的前沿，必將在將來大放異彩。

圖16：西南交通大學搭建的超導磁懸浮列車嘗試線平臺

5 電容（C）的單元：法拉（符號F）

電容是指容納電荷的能力，也叫電容量，它是一種容納電荷的器件，單元用法拉（F）暗示。它的數值越大，暗示它能裝下的電荷越多；數值越小，能裝下的電荷就越少。

圖17：電容布局示意圖

電容器的構成也比力簡單，兩個彼此接近的導體極板，中心夾一層不導電的絕緣介質，就組成了電容器。當電容器的兩個極板之間加上電壓時，電容器就會儲存電荷。電容器的電容在數值上等于一個導電極板上的電荷量（Q）與兩個極板之間的電壓（U）之比，用公式表達為C=Q/U。若是一個電容器帶1庫侖電量時，南北極板間電壓是1伏特，這個電容器的電容就是1法拉。

前面我們講電量時提過，1庫侖是半斤八兩大的電量，由此，1法拉也是半斤八兩大的電容。我們現實的電子電路中很罕用到法拉（F）這個單元，用到更多的是微法（μF）、皮法（pF）。他們之間的換算關系是：

1法拉(F) = 1×10^6微法(μF)

1微法(μF)= 1×10^6皮法(pF)

既然法拉單元這么大，為什么我們法拉界說當作電容的單元呢？這要從電磁學的一位大神級人物——法拉第說起。

法拉第（Michael Faraday，1791-1867），英國精采的物理學家、化學家。法拉第出生于一個村落鐵匠的家庭，小時辰因為家里貧窮只上了兩年的小學。輟學后，他起頭當報童賣報，當學徒給老板干活。小法拉第出格喜好念書，尤其是科學方面的冊本，他找到一本讀一本并當真思慮做筆記，同時他還喜好聽各類學術講座。在他22歲時，那時英國鼎鼎有名的化學家戴維（Humphry Davy，1778—1829）獨具慧眼，招收了這個勤懇勤學的小學徒做他的助手。從此，法拉第踏上了摸索科學的道路。

1820年，丹麥物理學家奧斯特（Hans Christian ?rsted，1777－1851）發現了電流的磁效應，這一發現引起了良多科學家的注重。

法拉第在對奧斯特嘗試進行具體研究后，一向在思慮，既然電能發生磁，那么磁也應該可以或許發生電，可是若何才可以或許實現呢？終于在1831年8月，法拉第做了一個裝配，如下圖所示。

他在軟鐵環兩側別離繞兩個線圈，其一為閉合回路，在導線下端四周平行放置一磁針，另一與電池組相連，并接開關，形當作有電源的閉合回路。嘗試發現，合上開關，磁針偏轉；堵截開關，磁針反標的目的偏轉，這表白在沒有電池的線圈中呈現了感應電流！法拉第發現了電磁感應現象！

在此之后，他按照電磁感應道理親手建造了宿世界上第一臺“發電機”，這一原型使電能大規模出產和遠距離輸送當作為了可能。電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，它揭示了電、磁現象之間的彼此聯系，并對麥克斯韋電磁場理論的成立也具有重大意義！

圖18：法拉第發現電磁感應示意圖

圖19：法拉第圓盤發電機

除此之外，1837年，法拉第引入了電場和磁場的概念，指出電和磁的四周都有場的存在，這打破了牛頓力學“超距感化”的傳統不雅念。1881年國際電學大會用“法拉”做電容的單元，就是為了懷想這個名叫法拉弟的牛人！

6 電感（L）的單元：亨利（H）

電感暗示閉合回路的一種屬性。當電暢通過線圈后，在線圈中會形當作磁場感應，這個感應磁場又會發生感應電流來抵制經由過程線圈中的電流。這種電流與線圈的彼此感化關系稱為電感，以符號L暗示，單元是亨利（H），簡稱亨。電感是自感和互感的總稱。

圖20：電感示意圖

電感器一般由骨架、繞組、屏障罩、封裝材料、磁芯或鐵芯等構成，它可以或許將電能轉化為磁能存儲起來，在恰當的時辰又能釋放出去再轉化當作電能，它的焦點感化就是電磁轉換。

在前面我們講法拉第進行電磁感應嘗試，他所用纏在軟鐵上的線圈其實就是電感。任何導線在經由過程電流的時辰城市發生磁場，把導體（導線）繞當作螺旋狀，磁場就會被堆積，繞的圈數越多磁場強度也就越大，發生的能量也就越大，所以電感器的本色其實就是一個被繞當作螺旋狀的導線。

圖21：林林總總的電感

電感L的巨細取決于繞線圈數，磁芯的磁導率，磁芯的截面積和有用磁路長度，它不會因為電流或者頻率的增高而增大。電感單元除了亨利（H）之外，還有毫亨（mH）、微亨（μH），換算關系為：1H=1000mH，1mH=1000μH。

電感的單元是為了紀念美國聞名的物理學家亨利（Joseph Henry 1797-1878），而以他的名字定名的。在列舉了這么多歐洲（德、法、英、意）的科學家計量單元名字后，終于有一位非歐洲的科學家了。

圖22：約瑟夫亨利

亨利所糊口的18宿世紀早期，宿世界科學的中間在歐洲。美國那時處在開國初期，本家兒要依靠移植歐洲現有的手藝，以及借助歐洲人發現的科學道理開辟新手藝來成長經濟。美國政治家、發現家富蘭克林（Benjamin Franklin 1706-1790）進行了顫動歐洲科學界的電磁相關研究之后的70年間，電磁學研究在美國幾乎無人問津。同時，美國的科學界也遍及存在著正視手藝發現而輕忽根本理論科學研究的傾標的目的，但亨利卻一向對電磁學很是感樂趣，潛心研究電磁學相關課題。

18宿世紀初在奧斯特發現了電流的磁效應后，一些科學家起頭用通電螺線管使鋼針磁化（安培經由過程這個嘗試研究出了安培定章，法拉第受這個嘗試開導發現電磁感應，可見奧斯特的這個嘗試對后人有何等的開導意義）。1825年，英國科學家斯特金（William Sturgeon，1783-1850）在一塊馬蹄形軟鐵上涂上了一層清漆，然后在上面距離繞 18圈裸導線，通電后就當作了電磁鐵，吸起了約4KG的重物。這一嘗試引起科學家的極大樂趣，亨利恰是此中之一。他起頭著手改良電磁鐵。1831年他當作功研制出一個能吸起約1噸重物的電磁鐵。

亨利對電磁鐵進行了改裝。他在小電磁鐵四周加一帶彈簧的小鐵片，彈簧的另一端固定，當電磁鐵接通電時，小鐵片被電磁鐵吸引，堵截電源，鐵片又被彈摘拉回原處，在這過程中小鐵片往返動作，撞擊電磁鐵發出“滴嗒嘀嗒”的聲音。這就是最早、最原始的繼電器。繼電器對電報的發現極為主要。亨利對電報的發現人莫爾斯（Samuel Finley Breese Morse，1791-1872），德律風的發現者貝爾（Alexander Graham Bell，1847年-1922年）都有過極大的幫忙，貝爾甚至說“若是我沒有碰到亨利，我可能就不會發現德律風了”。

圖23 電磁鐵示意圖

圖24 繼電器示意圖

1829年8月，亨利發現線圈在斷開電源時發生了電火花。1832年，他在《美國科學學報》頒發了題為《關于磁生電流與電火花》的論文，這是關于自感現象最早的研究。他在1835年頒發的另一篇論文中還具體介紹了本身關于發現自感嘗試過程。因為那時沒有恰當的儀器，他甚至用人體受自感電動勢的電擊——他稱之為“直接管震法”，以驗證自感電動勢的存在以及感受它的強弱。

1893年8月，在美國芝加哥召開的國際電學大會上，來自9個國度的26位科學家代表一致經由過程正式定名“Henry”為電感的尺度單元，“亨利 (Henry) ”與“法拉”、“歐姆”、“安培”一樣當作了宿世界通用的計量術語。美國人的姓氏被用作科學計量上的尺度單元，這在美國科學史上仍是第一次。

7 電導（G）的單元：西門子（符號S）

電導代表某一種導體傳輸電流能力的強弱水平。電導值越大，導體傳輸電流的能力就越強。電導越小，導體傳輸電流的能力就越弱。看到這一物理量，我們頓時就會想起別的一個物理量——電阻（R）。電阻暗示的是導體對電流阻礙感化的巨細。所以我們不難看出，電導和電阻是描述導體傳輸電流能力的兩個分歧角度。在純電阻線路中，電導和電阻互為倒數，其換算公式為G=1/R。

為什么有了電阻后還要有電導這個參數呢？因為在某些場景下，用電導更輕易理解和利用。好比，在并聯電路中求總電阻，我們需要將各電阻倒數相加再求倒數，而用電導，我們只需要將各電導直接相加就可以獲得總電導。再好比我們在測量一些電解質溶液的導電能力時，常用到的參數就是電導率，經由過程測定電導率我們就可以知道這些液體的導電能力若何，離子濃度甚至含鹽量巨細。這樣更便利我們理解，也更好描述液體在導體方面的特征。

圖25：并聯電阻計較公式

圖26：電導儀

電導的單元為西門子（S），這是為了紀念德國的發現家、企業家維爾納·馮·西門子（Ernst Werner von Siemens，1816-1892）。良多時辰，我們會把西門子算作德國的一家大型企業，我們對西門子的印象和認知可能更多的來自于這家企業的產物。簡直，這家企業就是由西門子在1847年創立的，至今已有170多年的汗青了。今朝，西門子公司營業本家兒要集中在信息通信、主動化節制、電力、交通、醫療系統和照明六大范疇，營業廣泛全球190多個國度和地域，全球有跨越40萬雇員。按照2019年其營業收入988億美元，西門子公司名列宿世界五百強企業第70位。

西門子糊口的時代恰是第一次工業革命方才完當作，人類正在標的目的第二次工業革命進軍的時代。以電力手藝發現和普遍應用為標記的第二次工業革命海潮中，西門子無疑是這波澎湃海潮中最超卓的弄潮兒之一。1847年，西門子和哈爾斯克（J