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《电路分析导论(原书第12版)》一1.3 测量单位与单位制

本节书摘来华章计算机《电路分析导论(原书第12版)》一书中的第1章 ,第1.3节,(美) robert l.boylestad 著 陈希有 张新燕 李冠林 等译更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

1.测量单位

当把一个数值代入方程时一定要正确使用它的单位。例如,考虑下面的基本物理关系:

《电路分析导论(原书第12版)》一1.3 测量单位与单位制

式中,v代表速度;d代表距离;t代表时间。假设对一个运动的物体获得了如下测量数据:d=4000ft,t=1min。希望以每小时英里(mile)为单位来计算速度值。如果不经过认真考虑,将上述数值直接代入方程(1.1),结果便是

《电路分析导论(原书第12版)》一1.3 测量单位与单位制

这个结果是错误的。如果希望速度以每小时英里为单位,距离的单位必须是英里,时间的单位必须是小时。下面我们直接给出上述问题转换的步骤和结果:

《电路分析导论(原书第12版)》一1.3 测量单位与单位制

将上述转换结果代入方程(1.1)得到

《电路分析导论(原书第12版)》一1.3 测量单位与单位制

显然,它与前面获得的结果完全不同。

为了增加问题的复杂性,假设距离是以千米为单位,就需要查找千米和英里之间的换算因子。如果没有直接的换算因子,就需要进行米、英尺或英寸之间的单位换算。

将一个数值代入方程之前,必须绝对做到:

1) 所有量值都使用合适的测量单位,这些单位都由专门的方程来定义。

2) 在所确定的合适单位下,将所有量的对应数值代入方程。

3) 所有量的单位都来自同一单位制。

4) 当与被代入的各量值进行大小比较时,计算结果是合理的。

5) 在计算结果中使用合适的测量单位。

2.单位制

从前广泛使用的单位制是英制(english)和米制(metric)。注意,英制只有一种标准,而米制包括两个相互关联的标准:米千克秒制(mks)和厘米克秒制(cgs)。使用多种单位制会给理解技术数据增加不必要的复杂性,甚至会产生误解。因此,各个国家对采用一组标准单位的需求变得日益强烈。1960年,国际计量协会所在地法国塞夫勒(sèvres,france)承办了第十一次国际计量大会,会上把米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培(a)、开尔文(k)等作为基本单位的单位制,命名为国际单位制(international system of units,法语为le système international dunités,缩写为si)。1965年,电气和电子工程师协会(ieee)采纳了si;1967年美国标准学会(usasi)规定si为全体科学与工程的学术标准。

本教材均使用si主单位并加以缩写。

各单位制中每个测量单位都有其基准。

1790年,米最初被定义为沿海平面从地球赤道到地球南极或北极距离的一千万分之一(10-7),并根据测量结果,用铂铱棒制成了米的基准长度,被国际计量协会保存在法国塞夫勒。

现在米是参照真空中的光速定义的,光速为299792458m/s。千克定义为1cm3纯净水在4℃时质量的1000倍。

这个标准以铂铱柱的形式保存在法国塞夫勒。

秒最初定义为平均太阳日 太阳连续两次通过同一子午线所需的平均时间。——译者注的86400分之一。然而,由于地球旋转在变慢,几乎每10年慢1s。所以又重新对秒进行了定义。

1967年,秒被重新定义为铯原子电磁辐射(能级跃迁)周期的9192631770倍。