【电力科普】电力当中的常用单位及典故

2022-01-06 11:25
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【电力科普】电力当中常用单位及典故

    常与电力打交道的人来说,看着各种资料上,或铭牌上的电力单位,甚是熟悉。可是对于不经常与电力打交道的,可能对于电的符号,就仅存于脑海中初中或者高中的那点电力基础知识了,还得搜刮着脑袋才能翻出来~

    今天,我们为大家科普一篇,关于电力常用单位及电力科学背后的一些不为人知的故事。

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    通常,电力里面常用的单位有以下:

    1、电学中的三大基本单位:电压(V)、电流(A),电阻(Ω);

    2、其他常规的会在前面冠以如电流mA、μA、A、kA、有功功率kW、无功功率kvar、视在功率kVA、电容p、μF、F、频率Hz等。其中的k、m、μ、var、p、z均为小写字母,其余为大写字母。

   2、MΩ、MW、Mvar、MVA、MPa中的“兆”为大写字母“M”。


亚历山德罗·伏特

关于电压单位-伏特(V)的来历:

    1745年2月18日,亚历山德罗·伏特出生于意大利米兰的个贵族家庭。自从在学校读书后,他就对自然科学十分感兴趣。在24岁时,由于发表了一篇学术论文,引起了学术界的注意。29岁时,他就任科莫皇家学校的物理教授。几年后,他又担任了帕多瓦大学的校长。

    伏特很早就开始了电学的研究。1780年,意大利的一位解剖学教授,偶然发现做试验的青蛙腿因与金属相连,只要在雷雨来临时,蛙腿就会发生痉挛。几年后又发现只要是两种不同的金属组成的环与蛙腿相接,也会产生痉挛现象。伏特听到这一消息,决心揭开“青蛙实验”的秘密。经过多次的实验,伏特有了新突破,终于打开了电学的大门。伏特发现不用动物也可以产生电流,并于1800年展示了**个电池一伏特电池,当时又称伏打电堆。它是用锌片和银片相间叠在一起,中间加有浸透了盐水的布片。不久,伏特又做了改进,将铜片与锌片放在盛有稀硫酸的容器中,并将几个这样的容器连接起来,成为“伏特电池”。伏特电池的发明,改变了电学的面貌,使科学家们有了持久的电流源,为人们提供了电能应用的可能性。当伏特电池传到英国时,许多科学家继续进行实验、观察,促进了电化学的诞生和电磁场理论的确立。后来,伏特又发明了电位序、验电器、储电器及起电盘等,使电学研究又迈上了一个新台阶。

    人们为了纪念伏特在物理学方面的伟大贡献,即用他的姓氏作为电动势、电位差及电压的单位名称,定名为“伏特”,简称“伏”。由于杰出的科学成就,他被选为英国皇家学会会员及法国科学院院士。


安德烈·玛丽·安培

关于电流单位-安培(A)的来历:

    1775年安培出生在法国里昂,据说很小的时候就被发现才智出众。安培的父亲一开始曾教他学习拉丁文,但很快就发现安培的数学才能尤其出众,而转教其数学。但安培为了学习欧拉与伯努利的著作,还是坚持完成了拉丁文的学习。据安培自己后来回忆说,他的所有数学知识在18岁的时候就已经基本完成了。安培的兴趣很广泛,对历史、旅行、诗歌、哲学及自然科学等多方面都有涉猎。

   1801年他被聘为博各学院物理学与化学教授,为此不得不与年幼的儿子及生病的妻子分离。

   1802年他在布雷斯地区布尔格中央学校任物理学和化学教授。

  1804年他开始在巴黎科技工艺学校(polytechni school)任教,并在1807年成为那里的数学教授。在这期间他发表了一些概率论及数学分析方面的论文。

    1808年被任命为法国帝国大学总学监,此后一直担任此职。

    1814 年被选为帝国学院数学部成员;1819年主持巴黎大学哲学讲座。

    1820年,奥斯特发现电流磁效应,安培马上集中精力研究,几周内就提出了安培定则即右手螺旋定则。随后很快在几个月之内连续发表了3篇论文,并设计了9个**的实验,总结了载流回路中电流元在电磁场中的运动规律,即安培定律。

    1821年安培提出分子电流假设,**次提出了电动力学这一说法。

    1824年担任法兰西学院实验物理学教授。

    1836年,安培于法国去世。

    后人为纪念其在电力领域的贡献,将其作为电流单位。


乔治·西蒙·欧姆

关于电阻单位-欧姆(Ω)的来历:

    乔治·西蒙·欧姆生于德国埃尔朗根城,父亲自学了数学和物理方面的知识,并教给少年时期的欧姆,唤起了欧姆对科学的兴趣。然而他的成就对我们后人的意义是非常远大的。

    在那个电学飞速发展的时期,新的电学成果不断地涌现,其他科学家的发现激励着他去进一步探索一个重要的问题:使用伏打电池的电路中,电流强度可能随电池数目的增多而增大,但是,这中间到底存在什么规律呢?他决心通过实验寻找答案。

    当时还没有测量电流强弱的仪器,欧姆曾设想用电流的热效应去测量电流的强弱,但没有成功。

    1821年施魏格尔和波根多夫发明了一种原始的电流计,这个仪器的发明使欧姆受到鼓舞。他利用业余时间,向工人学习多种加工技能,决心制作必要的电学仪器与设备。为了准确地量度电流,他巧妙地利用电流的磁效应设计了一个电流扭秤。用一根扭丝挂一个磁针,让通电的导线与这个磁针平行放置,当导线中有电流通过时,磁针就偏转一定的角度,由此可以判断导线中电流的强弱了。他把自己制作的电流计连在电路中,并创造性地在放磁针的度盘上划上刻度,以便记录实验的数据。

     这样,1825年从根据实验结果得出了一个公式,可惜是错的,用这个公式计算的结果与欧姆本人后来的实验也不一致。欧姆很后悔,意识到问题的严重性,打算收回已发出的论文,可是已经晚了,论文已发散出去了。急于求成的轻率做法,使他吃了苦头,科学家对他也表示反感,认为他是假充内行。

    欧姆决心要挽回影响和损失,更重要的是还要继续通过实验找规律。这时欧姆多么需要人们的理解和支持啊!当时有位科学家叫波根多夫,从欧姆这位中学教师身上看到了追求真理勇于创新的才华,写信鼓励欧姆继续干下去。并建议他在实验中,使用更加稳定的塞贝克温差电池。

实验示意实验示意

这种电池是1821年由塞贝克发明的,它的原理是:用钢、铋两种不同的导线连接而组成的电路中,两个接头的温度不同时可以产生电流,温差越大,电流越强。欧姆鼓起勇气,用了温差电池重新认真地做实现,他把一个接头浸入沸水中,温度保持100℃,另一接头埋入冰块,温度保持0℃,从而保证一个能供应稳定电压的电源。多次实验之后,终于在1827年提出了一个关系式:X=a/(b+x)式中X表示电流强度,a表示电动势(高中物理中学到),b+x表示电阻,b是电源内部的电阻,x为外部电路的电阻。这就是欧姆定律,这在电学史上是具有里程碑意义的贡献。

    但是,科学界仍不承认欧姆的科学发现,许多人对他还抱有成见,甚至认为定律太简单,不足为信。这一切使欧姆也感到万分痛苦和失望。

    科学是公正的。1831年,英国科学家波利特在实验中多次引用欧姆定律,最后得出准确的结果。他将此事撰写成文并进行发表,欧姆定律开始受到人们的重视。此后,物理学家们纷纷把欧姆定律运用到电学、磁学的实验和研究中。

    1841年,英国皇家学会授予他科普利金质奖章,并且宣称欧姆定律是“在精密实验领域中最突出的发现”。他得到了应有的荣誉。

    1854年欧姆与世长辞。十年之后英国科学促进会为了纪念他,决定用欧姆的名字作为电阻单位的名称。使人们每当使用这个术语时,总会想起这位勤奋顽强、卓有才能的中学教师。


詹姆斯·普雷斯科特·焦耳

关于能量(做功)单位—焦耳(J)的来历:

    詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)1818年12月24日出生于英格兰北部曼彻斯特近郊的沙弗特(Salford)。

    1834年,16岁的焦耳和他的哥哥本杰明被送到曼彻斯特文学与哲学学会(Manchester Literary and Philosophical Society)的道尔顿的门下学习。 焦耳兄弟俩跟随道尔顿学习了两年算术和几何。后来道尔顿因中风而退休。但是跟随道尔顿的这段经历影响了焦耳的一生。焦耳后来又受约翰·戴维斯(John Davies (lecturer))指导。焦耳兄弟俩对电学非常着迷,曾经实验过相互电击,还拿家里的仆人们做过实验。

    1837年,焦耳装成了用电池驱动的电磁机,并发表了关于这方面的论文而引起人们的注意。

    1840年,焦耳把环形线圈放入装水的试管内,测量不同电流强度和电阻时的水温。12月焦耳在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文,提出电流通过导体产生热量的定律。由于不久之后,俄国物理学家楞次也独立发现了同样的定律,该定律也称为焦耳-楞次定律。

    1843年,焦耳设计了一个新实验。将一个小线圈绕在铁芯上,用电流计测量感生电流,把线圈放在装水的容器中,测量水温以计算热量。这个电路是完全封闭的,没有外界电源供电,水温的升高只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果,整个过程不存在热质的转移。这一实验结果完全否定了热质说。

    1843年8月21日在英国学术会上,焦耳报告了他的论文《论电磁的热效应和热的机械值》,他在报告中说1千卡的热量相当于460千克米的功。他的报告没有得到支持和强烈的反响,这时他意识到自己还需要进行更精确的实验。

    1847年,焦耳做了迄今认为是设计思想最巧妙的实验:他在量热器里装了水,中间安上带有叶片的转轴,然后让下降重物带动叶片旋转,由于叶片和水的磨擦,水和量热器都变热了。

    根据重物下落的高度,可以算出转化的机械功;根据量热器内水的升高的温度,就可以计算水的内能的升高值。把两数进行比较就可以求出热功当量的准确值来。 焦耳还用鲸鱼油代替水来作实验,测得了热功当量的平均值为423.9千克米/千卡。接着又用水银来代替水,不断改进实验方法,直到1878年。这时距他开始进行这一工作将近四十年了,他已前后用各种方法进行了四百多次的实验。

    当焦耳在1847年的英国科学学会的会议上再次公布自己的研究成果时,他还是没有得到支持,很多科学家都怀疑他的结论,认为各种形式的能之间的转化是不可能的。直到1850年,其他一些科学家用不同的方法获得了能量守恒定律和能量转化定律,他们的结论和焦耳相同,这时焦耳的工作才得到承认。



海因里希·鲁道夫·赫兹

关于频率的单位——赫兹(Hz)的来历:

    1857年(丁巳年)2月22日赫兹出生在德国汉堡一个改信基督教的犹太家庭。父亲是汉堡城的一名顾问,母亲是一位医生的女儿。

    1880年赫兹获得博士学位,但继续跟随亥姆霍兹学习,直到1883年他收到来自基尔大学出任理论物理学讲师的邀请。

    1885年他获得卡尔斯鲁厄大学正教授资格,并在那里发现电磁波。1885年,吉尔大学准备晋升赫兹为副教授,但他不愿获得一个纯理论物理学家的职位。正在此时,卡尔斯鲁厄工业大学准备给予赫兹物理学教授职位。考虑到该大学有较好的物理研究所,于是他便来到了卡尔斯鲁厄大学。起初赫兹在卡尔斯鲁厄感到有些孤独,并对自己未来的研究没有把握。但在随后的时间里,赫兹完成了两件大事。

     赫兹在柏林大学随赫尔姆霍兹学物理时,受赫尔姆霍兹之鼓励研究麦克斯韦电磁理论,当时德国物理界深信韦伯的电力与磁力可瞬时传送的理论。因此赫兹就决定以实验来证实韦伯与麦克斯韦理论谁的正确。依照麦克斯韦理论,电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理,设计了一套电磁波发生器,赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时,其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后,电荷便经由电火花隙在锌板间振荡,频率高达数百万周。由麦克斯韦理论,此火花应产生电磁波,于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形,线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压,而使电火花隙产生火花。所以他坐在一暗室内,检波器距振荡器10米远,结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板,入射波与反射波重叠应产生驻波,他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率,又以检波器量得驻波的波长,二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样。电磁波传播的速度等于光速。

    1888年,赫兹的实验成功了,而麦克斯韦理论也因此获得了无上的光彩。赫兹在实验时曾指出,电磁波可以被反射、折射和如同可见光、热波一样的被偏振。由他的振荡器所发出的电磁波是平面偏振波,其电场平行于振荡器的导线,而磁场垂直于电场,且两者均垂直传播方向。

    1889年在一次**的演说中,赫兹明确地指出,光是一种电磁现象。**次以电磁波传递讯息是1896年意大利的马可尼开始的。    1901年,马可尼又成功的将信号送到大西洋彼岸的美国。20世纪无线电通讯更有了异常惊人的发展。赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论,更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。随着迈克尔逊在1881年进行的实验和1887年的迈克尔逊-莫雷实验推翻了光以太的存在,赫兹改写了麦克斯韦方程组,将新的发现纳入其中。通过实验,他证明电信号像詹姆士·麦克斯韦和迈克尔·法拉第预言的那样可以穿越空气,这一理论是发明无线电的基础。

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    今天,我们陈列了几位电力方面的科学家,以及他们的生平事迹。电学经过多年的发展与沉淀,其参与与研究者不计其数,正是因为有着这么多热爱电力,具有开拓精神与追求真理的先驱者们,我们才能享有今天的五彩缤纷的用电环境,生产也好,生活也好,交通也好,医院也罢,至少我们的电力系统越来越强大,我们的生活越来越顺畅。当今社会没有电力的支撑,一切发展都无从说起。

以上几位大神您能认出哪位呢??

    贵州金能建设集团专注于贵州电力市场近20年时间,伴随着贵州电力市场的成熟,我们也见证了众多用户从传统供电走向了新型供电的方式。未来,我们将积极响应碳中和的行政、与光伏新能源供电侧改革,努力推动能源生产与消费革命,促进低碳转型!



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