01 · 定義
七十年間,安培由兩根導線相互吸引的力來定義。2019 年它被移交給電子:基本電荷被精確固定,電流變成了每秒電荷的計數。
一安培是每秒一庫侖的電荷流——即每秒穿過導體橫截面的 6.241 509 074·10¹⁸ 個基本電荷。定義建立在兩個精確常數之上:電子電荷 e 與銫秒。沒有力學,沒有力——純粹的計數。
2019 年以前,安培指這樣的電流:相距一米的兩根無限長導線以每米長度 2·10⁻⁷ 牛頓的力相互吸引。定義優雅,卻無法在實驗室量測:真實導線既非無限長,也非無限細。
02 · 換算
輸入一個電流——護照將為您換算
安培擁有一個乾淨的十進位詞頭家族——從晶片裡的皮安到電解鋁廠的兆安匯流排。歷史單位是 CGS 的遺物:絕對安培恰好是十安培,靜電安培則小一個由光速決定的倍數。
經人體 30 mA 以上的電流被認為可能致命——比一顆燈泡的電流小兩個數量級。危險的是電流而非電壓:電壓只是把它推過去。
| 單位 | 名稱 | 數值 | 出現在哪裡 |
|---|---|---|---|
| pA | 皮安 | 2·10¹² | 晶片中的閘極洩漏、靜電計量 |
| nA | 奈安 | 2·10⁹ | 放大器輸入電流、實驗室靜電計量 |
| µA | 微安 | 2 000 000 | 感測器、手錶、晶片的靜態電流 |
| mA | 毫安 | 2000 | LED、充電器、30 mA 危險門檻 |
| A | 安培 | 2 | SI 中電流的基本寫法 |
| kA | 千安 | 0.002 | 電焊、起動馬達、雷擊放電 |
| MA | 兆安 | 2·10⁻⁶ | 電解鋁、脈衝裝置 |
SI 詞頭是十進位的:1 kA = 10³ A,1 mA = 10⁻³ A——沒有例外
03 · 數量級
從電晶體洩漏到閃電電弧一安培:手機充電、LED 燈條
04 · 量測儀器
用什麼量測安培
電流流過校準電阻,量測電壓降。簡單而精確,但必須斷開電路。
比流器或霍爾感測器環抱導線而不接觸。電路保持帶載——配電箱和車間就是這樣量測的。
繞在匯流排上的柔性繞組:量測高達數百千安的脈衝電流——放電、電焊、短路。
量子基準:每個時脈週期放行一個電子。安培新定義的直接實現。
05 · 書寫規則
符號是大寫:A,因為這是一個姓氏
該單位得名於安培,因此符號是不帶句點的大寫拉丁字母 A,而單位名稱用小寫書寫:「ampere」。西里爾字母「а」和打字機時代的「amp」不應出現在紀錄中。
07 · 歷史部分
安培之前的那些安培
CGS 電磁單位:恰好是今天的十安培。誕生於導線之間的力的定義。
同一體系的靜電單位,小 3·10¹⁰ 倍:差別恰好是光速。
每秒沉積 1.118 mg 白銀的電流。化學基準——銀電量計:容易複現,但精度受制於鹽的純度。
CGS 體系的磁動勢——舊式的「安匝」。1 Gb = 10/4π 安匝。
2019 年,安培不再是力學單位
舊的導體間力的定義使磁常數 µ₀ = 4π·10⁻⁷ H/m 按定義精確——並把電學拴在公斤和米上。新安培只依賴電子電荷與秒:µ₀ 變成了被測量,電流基準移向量子效應——約瑟夫森伏特與馮·克利青歐姆。
目錄 · 國際單位制
每個量一本護照
七個基本單位、二十二個有專名的導出單位,以及已停用體系的檔案。每個都是獨立的一頁:定義、量綱、換算、儀器、書寫規則。共 36 種語言。
基本單位
打開安培的護照有專名的導出單位
赤陶色——定義中含有安培的那些歷史體系
符號檔案護照語言
36 種語言。符號 A 與公式不翻譯——它們在所有語言版本中完全一致;翻譯的是描述、示例以及各文字的書寫規則。