SIMETR I U M .COM 1 S · 1 A/V
导出 · A/V
ZH|36 种语言
40 R 80 −+ 53.0 mS Ω 1 nS1 µS1 mS1 S SYMBOL PLATE 1 S · 1 A/V G₀ 77.480 917 µS CGPM 1971 · IEC 60746-3
大小写
大写拉丁字母 S。单位名称小写:siemens(西门子)。小写 s 已经是秒。
不要混淆
S 不是秒 s,也不是希沃特 Sv。水质仪表上的 µS/cm 是电导率,而不是样品的电导。
铭牌上的字母 S 是一个钢制零件,由两段半径 60、厚度 40 的圆弧构成,带有中心线和尺寸标注。零件沿轴线钻有一根毛细管,里面是盐水,两端装着铂电极。红色正离子奔向负极,蓝色负离子奔向正极,电极上冒出气泡。左上方的仪表读数逐渐上升,下面的字母 Ω 上下翻转:这就是符号 ℧,“姆欧”,西门子的旧称。下方有一个标记沿电导标尺从纳西门子一直走到一西门子。
单位护照 · 电导

西门子

国际单位制导出单位 · 物理量:电导,导纳

海洋学家把探头从船舷放入水中,测的不是盐,而是电流。探头的电极之间通有交流电,仪器根据电流的大小判断水中含有多少盐。海水的导电能力比实验室纯水机制出的水强几百万倍。自 1978 年起,海洋盐度正是这样测定的。

电导是电阻的倒数。电阻表示导体对电流的阻碍有多大,电导则表示电流通过它有多容易。一西门子就是 1 V 电压驱动 1 A 电流时的电导。开尔文勋爵曾提议把这个单位叫作“姆欧”(mho):就是把“欧姆”(ohm)倒过来读。

记号S
定义安培每伏特 · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A²
参考值电导量子 2e²/h — 77.480 917 µS · KCl 溶液 0.01 mol/L — 25 °C 时 1413 µS/cm · 1 S = 1 ℧
引入姆欧,℧ — 1883 年起 · 西门子 1971 年起纳入国际单位制,第十四届国际计量大会
标准ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed.
典型值5.5 µS/m — 超纯水 · 5.3 S/m — 海水 · 60 MS/m — 铜
前往换算 看海洋盐度
01 · 定义

每伏特一安培

电导 G 等于导体两端电压为一伏特时流过它的电流。它是电阻的倒数:1 kΩ 的导体就是 1 mS,1 Ω 的导体就是 1 S。凡是电流同时走几条路径的地方,用西门子计算都很方便。并联支路的电导直接相加。

在金属中,电流由电子携带;在水中,由溶解的盐的离子携带。纯水几乎不导电,但每加一撮盐都会增加离子。所以根据水的电导就能判断其中含有多少盐。为此要用电导率:一小块物质的电导,再按它的长度和面积折算。

G — 电导,S · R — 电阻,Ω · I — 电流,A · U — 电压,V · κ — 电导率,S/m · L — 长度,m · A — 截面积,m² · α — 温度系数,1/K
量纲
M⁻¹ L⁻² T³ I²
电流比电压
量子
77.5 µS
2e²/h,单原子链
海水
53 mS/cm
盐度 35,25 °C
互动 · 四条并联支路

为什么并联时相加的是西门子,而不是欧姆

一个 10 V 电池给四个并联电阻供电。每条支路都可以接通或断开。红点表示支路中的电流,支路的电导越大,红点跑得越快。每条支路的电流等于它的电导乘以 10 V,各支路电流相加。因此电导也相加,而总电阻则要通过分数来计算。

+10 V
电导
电阻
1 / G
电池电流
G × 10 V

西门子与西门子每厘米

水质仪表测的是两个电极之间的电导,显示的却是电导率。为此它把西门子数除以电导池常数,即电极间距与电极面积之比。在电极面积 1 cm²、间距 1 cm 的电导池中,两个数相同,只是单位不同:µS 和 µS/cm。如果把电极间距拉大一倍,电导会减半,而电导率保持不变。

互动 · 一杯水中的电导率仪

为什么盐能导电,糖却不能

左边是电导率仪,它的探头插在一个 200 mL 的杯子里。仪器在两个铂电极之间施加交流电压并测量电流。红点是钠离子和其他金属离子,蓝点是氯离子和酸根离子。电压每改变一次方向,离子就转向另一个电极。用上方的勺子可以加盐或加糖。杯子下面的电热板可以加热或冷却水。右边的放大镜显示,离子身边裹着一层水分子,随它一起移动。场景中的交流电压放慢了一千倍。

左:电导率仪 · 电极 1 cm² · 频率 1 kHz,已放慢右:被水分子包裹的离子 · 25 °C 时的 µS/cm
杯中的水
加入
水温
电极间距
电导率
—
—
电导池电导
—
—
电阻
—
—
水中的盐
—
—
水中的糖
—
—

选择一种水,再往里加盐。

02 · 换算
以西门子计
单位数值常见于何处

姆欧(℧)正好等于一西门子。美国技术文献中至今仍能见到它。

水的电导率写作 µS/cm。1 µS/cm = 0.1 mS/m = 100 µS/m — 这是同一个电导率。

TDS 笔显示的是以 mg/L 为单位的 TDS。这不是测量值,而是换算值:把电导率乘以 0.5—0.7。

03 · 数量级
电导率从 10⁻¹⁸ 到 10⁸ S/m,对数刻度

04 · 测量仪器
~
两电极电导池
交流电压驱使离子在两块极板之间来回移动。直流电压不行:电极上会析出气体,读数就会漂移。
激励接收
环形传感器
这里没有电极。第一个线圈在液体中感应出环形电流,第二个线圈把它检测出来。会腐蚀金属的酸液和污水就是这样测量的。
κz
CTD 探头
探头用缆绳从船上放下。它每秒多次测量电导率、温度和深度。由这三个数就能得出每一米深度的盐度。
1234沟道宽度
量子点接触
如果把导体收窄到只有几个原子宽,电导不是平滑下降,而是一级一级地下降。每一级等于 2e²/h,约 77.5 µS。
05 · 书写规则
正确
2 mS, 77.5 µS, 5 nS — 空格,大写 S
水: 450 µS/cm(25 °C 时) — 注明参比温度
海水: 5.3 S/m 或 53 mS/cm
用电导代替电阻: G = 1/R
错误
2 ms — 这是两毫秒,不是毫西门子
53 mS/m — 应为 53 mS/cm — 相差一百倍
1 mho, 1 ℧ 用在新文本中 — 现在写 S
450 微西门子/厘米 用在国际文本中,代替 µS/cm
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
IAPSOK₁₅0.999 94
标准海水
计量学札记

自 1978 年起,海洋盐度按 PSS-78 标度测定。它是两个电导率之比:水样的电导率与氯化钾溶液(每千克水含 32.4356 g)的电导率之比,均在 15 °C 下测量。比值等于一时,盐度为 35。为了校验盐度计,密封的标准海水安瓿被寄往世界各地。每一批都标有它的 K₁₅ 比值。

普通电导率仪用 KCl 溶液校验。0.01 mol/L 的溶液在 25 °C 时为 1413 µS/cm。水温每升高一度,电导率约增加 2 %。因此仪器会把读数换算到 25 °C,记录中则写下两个数:测量值和温度。

1413 µS/cm
用 KCl 溶液校验
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基础 · 7 个单位

国际单位制的七个基本单位

目录实验室:一杯紫甘蓝汁、一个燃烧器、冷板上的一杯水和一组齿轮
目录 · 所有量都在一页
目录入口处的实验室

一滴酸改变果汁的颜色,盐给火焰染色,水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面,按学科和字母顺序排列。

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