Page 173 - 计量测试技术分析

第七章 电磁计量技术及其应用

早在公元前 3 世纪，《韩非子》就记载有司南，《吕氏春秋》记有慈石召铁。
东汉王充在《论衡》中所描述的“司南勺”，已被公认为最早的磁性指南器具。
19 世纪前，电学测量和磁学测量是独立发展的，主要是通过静电与静磁的

机械力效应转化为位移指示来测量的。1785 年库仑（C.A.Coulomb）用他自己发
明的扭秤，从实验中得出了静电力的距离平方反比关系，由电荷间和磁极间相
互作用力导出的库仑定律一直被公认为电磁学的基本定律。伏打（A.Volta）在
1755 年发明了起电盘，1800 年又发明了伏打电池；1820 年奥斯特（H.C.Oersted）

发现导线通电可使磁针受力偏转，即动电生磁现象；同年安培（A.M.Ampere）
由实验发现电流之间的相互作用力，1822 年进一步研究后提出了安培定律；
1826 年欧姆（G.S.Ohm）受傅立叶热传导理论的启发，通过实验确立了欧姆定律；
1831 年法拉第（M.Faraday）发现电磁感应，即动磁生电现象，从而揭示了电和

磁之间的关系。法拉第原来是一个文具店的学徒工，从小热爱科学，奋发自学，
没有受过系统的数学教育，但他是一位具有深刻直觉能力的实验物理学家。他谙
熟 18 世纪后半叶开始的几乎一个世纪内所有电和磁的基本实验规律，如库仑定
律、安培定律以及他自己发现的法拉第定律，不用一个数学公式，凭直觉的可靠

性创造出“力线”和“场”的概念。麦克斯韦比法拉第小 40 岁，生于英国爱丁
堡的世家，从小喜欢数学，对法拉第的贡献十分钦佩，20 岁时就下决心要把法
拉第的物理思想用数学公式定量表达出来。他大胆提出“变化的磁场产生电场”
和“位移电流”的假设，把静电场、静磁场和电磁感应定律中的核心部分推广到

随时间变化的电荷、电流所产生的迅变电磁场。1864 年，把它们高度概括为具
有优美数学形式的四个方程，即麦克斯韦方程组，描述了电磁场的普遍规律，从
而开创了物理学又一个新起点。
以上事实说明，库仑定律的验证、欧姆定律的建立、奥斯特发现电流的磁效

应、伏打发现化学电源、安培发现电流之间的相互作用力、法拉第发现电磁感应
现象，无一不是通过大量实验得出的。实验，只有实验，才是物理学的立论根据。
实验更是计量学（包括电磁计量）的基础，计量科学本身就是实验科学。
世界上的物理量很多，但可以选择少数相互独立的物理量，使其他物理量都

能通过这些量的组合而进行定义。这少数的物理量称为“基本量”，而把遵守物
理学法则通过组合而构成的量叫作“导出量”。为了用数值表示它们的大小，就
要规定其单位，当基本量的单位规定之后，导出量的单位就能通过这些单位的组

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