題:
為什麼安培是基本單位而不是庫侖？
Greg
2013-07-11 06:50:07 UTC
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我一直認為電流是充電的時間導數$ \ frac {dq} {dt} $。但是，我最近發現，基本單位是安培，而不是庫侖。為什麼是這樣？在我看來，沒有電流就可以存在電荷，但是沒有電荷就不能存在電流。因此，基本單元的邏輯選擇是庫侖。對吧？

僅供參考，以前在電子堆棧交換上曾問過這個問題：1. http://electronics.stackexchange.com/q/23449/ 2. 2. http://electronics.stackexchange.com/q/62483/
更新後的SI的等效問題，情況卻大不相同：[新SI中的基本單位是什麼，安培為何是其中的一個？]（https://physics.stackexchange.com/questions/273628/什麼是新的si中的基本單位，以及為什麼它們是安培之一）
還與之相關：[為什麼電流被認為是基本單位？]（https://physics.stackexchange.com/questions/332838/why-is-electric-current-considered-a-base-unit）
三 答案:
dmckee --- ex-moderator kitten
2013-07-11 07:03:56 UTC
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因為它是由測量（兩個線段之間的力）定義的，可以在當時的實驗室輕鬆地進行測量。這句話是“ 操作定義”，它是導致許多（大多數？全部？）有關基本單位的奇怪決定的原因。

這就是為什麼我們定義秒和光速，但這些天得出了米。

為了進一步擴大這個答案，我們提供了可以非常精確地測量電流的儀器（電流表）。但是使用靜電進行高精度實驗非常困難，即測量電荷相對困難。
好吧，您始終可以通過測量電流並測量電流流動的時間來測量電荷。因此，我不贊成衡量的論點。的確，可以將任何一組4個量定為“基礎”，而其他定量為“派生”。但是，理想情況下，我們應該選擇符合我們的基本概念（即基本屬性或原始概念）的數量。電荷是所有物質的基本屬性，與僅針對錶面定義的電流不同，因此我覺得需要選擇電荷作為基本量而不是電流。
選擇電流的原因可能僅僅是由於歷史原因。
當然是歷史性的。這就是我的意思，這取決於當時的情況。做出決定的時間。當您說*“您始終可以通過測量電流和時間來測量電荷” *時，您已經解釋了為什麼決定對衍生單元進行充電。
@guru, _您始終可以通過測量電流和時間來測量電荷_因此，基本上，您同意電流和時間應為基本單位，電荷應為派生單位。
@jameslarge引用dmckee：“這就是為什麼我們定義光速和秒速，但如今又推導出電錶。”但電錶仍然是基本單位。您可以通過推導來測量某些東西，但仍將其作為基本單位。當然，您通常會選擇最簡單的方法和度量方法，但是您決定的是“基準”純粹是選擇定義的問題。
這不只是歷史。@BenCrowell's的評論是這裡的真實答案。
rob
2016-02-23 03:57:21 UTC
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自從提出這個問題以來，情況發生了變化：人們正朝著重新定義SI系統的方向發展，從而消除了量子力學告訴我們的從根本上說恆定的數量方面的任意偽像。從2018年的某個時候開始，定義的常量將為

  • 銫原子中兩個特定電子躍遷之間的頻率差$ \ Delta \ nu $（除非開發了更穩定的技術）

  • 一個常量$ K_ \ mathrm {cd} $，用於定義 candela

  • 真空中光的速度$ c \ approx 3.0 \ times10 ^ 8 \，\ rm m / s $，與時間相關的距離

  • 電荷量$ e \約1.60 \ times10 ^ {-19} \ rm \，C $

  • 普朗克常數$ h \大約6.6 \ times10 ^ {-34} \ rm \，J \，s $將電荷量子與磁通量量子相關，並且還與波長，動量和質量

  • 阿伏加德羅常數$ N_A \ approx 6.0 \ times10 ^ {23} \，\ rm mol ^ {-1} $與千克和原子質量單位相關

  • 玻爾茲曼常數$ k \約1.38 \ times10 ^ {-23} \ rm \，與溫度和熱能有關的J / K $。

在當前版本的SI中，這三個中的第一個是精確定義的，而其他四個是根據國際原型公斤（用於定義安培，一摩爾碳的質量的磁力測量）以經驗方式測量的-12和三點水。 所有這些都是宏觀現象。在2018年重新定義之後，我列出的所有七個常量都將以$ c $目前準確的方式“精確”。

在 BIPM， Wikipedia和 NIST上有關於SI大修的更多信息。這也是有關重新定義安培數的自然新聞報導。

我們將如何獲得庫侖的良好操作定義？
@DanielSank沒有通過電流，是什麼意思？是的，這是一個很好的問題-但安培也是如此。如果您看一下建議的實現，則在低端具有單電子隧穿，但在較高電流下，它會閃避並進入伏特和歐姆的奇特量子標準，然後將其折疊成安培。從這些常數很難定義庫侖，但是安培同樣困難。為什麼現在仍稱其為基本數量是[超越我]（https://physics.stackexchange.com/q/273628）。
@EmilioPisanty我只是說一種測量如何準確充電？您提到了單電子隧穿，但是在我說我理解他們在說什麼之前，我必須先閱讀一下它將如何變成一個標準。正如您提到的，由於約瑟夫森效應，電壓可以很好地標準化。
@DanielSank這是一個很好的後續問題。
Arunabh Bhattacharya
2019-11-10 12:02:54 UTC
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在國際單位制中，電流是基本單位。有一種使用電荷而不是電流作為基本單位的單位制。參見 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC61354/。



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