【電力科普】電力當中的常用單位及典故

2022-01-06 11:25
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【電力科普】電力當中常用單位及典故

    常與電力打交道的人來說,看著各種資料上,或銘牌上的電力單位,甚是熟悉??墒菍τ诓唤洺Ec電力打交道的,可能對于電的符號,就僅存于腦海中初中或者高中的那點電力基礎知識了,還得搜刮著腦袋才能翻出來~

    今天,我們為大家科普一篇,關于電力常用單位及電力科學背后的一些不為人知的故事。

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    通常,電力里面常用的單位有以下:

    1、電學中的三大基本單位:電壓(V)、電流(A),電阻(Ω);

    2、其他常規的會在前面冠以如電流mA、μA、A、kA、有功功率kW、無功功率kvar、視在功率kVA、電容p、μF、F、頻率Hz等。其中的k、m、μ、var、p、z均為小寫字母,其余為大寫字母。

   2、MΩ、MW、Mvar、MVA、MPa中的“兆”為大寫字母“M”。


亞歷山德羅·伏特

關于電壓單位-伏特(V)的來歷:

    1745年2月18日,亞歷山德羅·伏特出生于意大利米蘭的個貴族家庭。自從在學校讀書后,他就對自然科學十分感興趣。在24歲時,由于發表了一篇學術論文,引起了學術界的注意。29歲時,他就任科莫皇家學校的物理教授。幾年后,他又擔任了帕多瓦大學的校長。

    伏特很早就開始了電學的研究。1780年,意大利的一位解剖學教授,偶然發現做試驗的青蛙腿因與金屬相連,只要在雷雨來臨時,蛙腿就會發生痙攣。幾年后又發現只要是兩種不同的金屬組成的環與蛙腿相接,也會產生痙攣現象。伏特聽到這一消息,決心揭開“青蛙實驗”的秘密。經過多次的實驗,伏特有了新突破,終于打開了電學的大門。伏特發現不用動物也可以產生電流,并于1800年展示了**個電池一伏特電池,當時又稱伏打電堆。它是用鋅片和銀片相間疊在一起,中間加有浸透了鹽水的布片。不久,伏特又做了改進,將銅片與鋅片放在盛有稀硫酸的容器中,并將幾個這樣的容器連接起來,成為“伏特電池”。伏特電池的發明,改變了電學的面貌,使科學家們有了持久的電流源,為人們提供了電能應用的可能性。當伏特電池傳到英國時,許多科學家繼續進行實驗、觀察,促進了電化學的誕生和電磁場理論的確立。后來,伏特又發明了電位序、驗電器、儲電器及起電盤等,使電學研究又邁上了一個新臺階。

    人們為了紀念伏特在物理學方面的偉大貢獻,即用他的姓氏作為電動勢、電位差及電壓的單位名稱,定名為“伏特”,簡稱“伏”。由于杰出的科學成就,他被選為英國皇家學會會員及法國科學院院士。


安德烈·瑪麗·安培

關于電流單位-安培(A)的來歷:

    1775年安培出生在法國里昂,據說很小的時候就被發現才智出眾。安培的父親一開始曾教他學習拉丁文,但很快就發現安培的數學才能尤其出眾,而轉教其數學。但安培為了學習歐拉與伯努利的著作,還是堅持完成了拉丁文的學習。據安培自己后來回憶說,他的所有數學知識在18歲的時候就已經基本完成了。安培的興趣很廣泛,對歷史、旅行、詩歌、哲學及自然科學等多方面都有涉獵。

   1801年他被聘為博各學院物理學與化學教授,為此不得不與年幼的兒子及生病的妻子分離。

   1802年他在布雷斯地區布爾格中央學校任物理學和化學教授。

  1804年他開始在巴黎科技工藝學校(polytechni school)任教,并在1807年成為那里的數學教授。在這期間他發表了一些概率論及數學分析方面的論文。

    1808年被任命為法國帝國大學總學監,此后一直擔任此職。

    1814 年被選為帝國學院數學部成員;1819年主持巴黎大學哲學講座。

    1820年,奧斯特發現電流磁效應,安培馬上集中精力研究,幾周內就提出了安培定則即右手螺旋定則。隨后很快在幾個月之內連續發表了3篇論文,并設計了9個**的實驗,總結了載流回路中電流元在電磁場中的運動規律,即安培定律。

    1821年安培提出分子電流假設,**次提出了電動力學這一說法。

    1824年擔任法蘭西學院實驗物理學教授。

    1836年,安培于法國去世。

    后人為紀念其在電力領域的貢獻,將其作為電流單位。


喬治·西蒙·歐姆

關于電阻單位-歐姆(Ω)的來歷:

    喬治·西蒙·歐姆生于德國埃爾朗根城,父親自學了數學和物理方面的知識,并教給少年時期的歐姆,喚起了歐姆對科學的興趣。然而他的成就對我們后人的意義是非常遠大的。

    在那個電學飛速發展的時期,新的電學成果不斷地涌現,其他科學家的發現激勵著他去進一步探索一個重要的問題:使用伏打電池的電路中,電流強度可能隨電池數目的增多而增大,但是,這中間到底存在什么規律呢?他決心通過實驗尋找答案。

    當時還沒有測量電流強弱的儀器,歐姆曾設想用電流的熱效應去測量電流的強弱,但沒有成功。

    1821年施魏格爾和波根多夫發明了一種原始的電流計,這個儀器的發明使歐姆受到鼓舞。他利用業余時間,向工人學習多種加工技能,決心制作必要的電學儀器與設備。為了準確地量度電流,他巧妙地利用電流的磁效應設計了一個電流扭秤。用一根扭絲掛一個磁針,讓通電的導線與這個磁針平行放置,當導線中有電流通過時,磁針就偏轉一定的角度,由此可以判斷導線中電流的強弱了。他把自己制作的電流計連在電路中,并創造性地在放磁針的度盤上劃上刻度,以便記錄實驗的數據。

     這樣,1825年從根據實驗結果得出了一個公式,可惜是錯的,用這個公式計算的結果與歐姆本人后來的實驗也不一致。歐姆很后悔,意識到問題的嚴重性,打算收回已發出的論文,可是已經晚了,論文已發散出去了。急于求成的輕率做法,使他吃了苦頭,科學家對他也表示反感,認為他是假充內行。

    歐姆決心要挽回影響和損失,更重要的是還要繼續通過實驗找規律。這時歐姆多么需要人們的理解和支持??!當時有位科學家叫波根多夫,從歐姆這位中學教師身上看到了追求真理勇于創新的才華,寫信鼓勵歐姆繼續干下去。并建議他在實驗中,使用更加穩定的塞貝克溫差電池。

實驗示意實驗示意

這種電池是1821年由塞貝克發明的,它的原理是:用鋼、鉍兩種不同的導線連接而組成的電路中,兩個接頭的溫度不同時可以產生電流,溫差越大,電流越強。歐姆鼓起勇氣,用了溫差電池重新認真地做實現,他把一個接頭浸入沸水中,溫度保持100℃,另一接頭埋入冰塊,溫度保持0℃,從而保證一個能供應穩定電壓的電源。多次實驗之后,終于在1827年提出了一個關系式:X=a/(b+x)式中X表示電流強度,a表示電動勢(高中物理中學到),b+x表示電阻,b是電源內部的電阻,x為外部電路的電阻。這就是歐姆定律,這在電學史上是具有里程碑意義的貢獻。

    但是,科學界仍不承認歐姆的科學發現,許多人對他還抱有成見,甚至認為定律太簡單,不足為信。這一切使歐姆也感到萬分痛苦和失望。

    科學是公正的。1831年,英國科學家波利特在實驗中多次引用歐姆定律,最后得出準確的結果。他將此事撰寫成文并進行發表,歐姆定律開始受到人們的重視。此后,物理學家們紛紛把歐姆定律運用到電學、磁學的實驗和研究中。

    1841年,英國皇家學會授予他科普利金質獎章,并且宣稱歐姆定律是“在精密實驗領域中最突出的發現”。他得到了應有的榮譽。

    1854年歐姆與世長辭。十年之后英國科學促進會為了紀念他,決定用歐姆的名字作為電阻單位的名稱。使人們每當使用這個術語時,總會想起這位勤奮頑強、卓有才能的中學教師。


詹姆斯·普雷斯科特·焦耳

關于能量(做功)單位—焦耳(J)的來歷:

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

    1834年,16歲的焦耳和他的哥哥本杰明被送到曼徹斯特文學與哲學學會(Manchester Literary and Philosophical Society)的道爾頓的門下學習。 焦耳兄弟倆跟隨道爾頓學習了兩年算術和幾何。后來道爾頓因中風而退休。但是跟隨道爾頓的這段經歷影響了焦耳的一生。焦耳后來又受約翰·戴維斯(John Davies (lecturer))指導。焦耳兄弟倆對電學非常著迷,曾經實驗過相互電擊,還拿家里的仆人們做過實驗。

    1837年,焦耳裝成了用電池驅動的電磁機,并發表了關于這方面的論文而引起人們的注意。

    1840年,焦耳把環形線圈放入裝水的試管內,測量不同電流強度和電阻時的水溫。12月焦耳在英國皇家學會上宣讀了關于電流生熱的論文,提出電流通過導體產生熱量的定律。由于不久之后,俄國物理學家楞次也獨立發現了同樣的定律,該定律也稱為焦耳-楞次定律。

    1843年,焦耳設計了一個新實驗。將一個小線圈繞在鐵芯上,用電流計測量感生電流,把線圈放在裝水的容器中,測量水溫以計算熱量。這個電路是完全封閉的,沒有外界電源供電,水溫的升高只是機械能轉化為電能、電能又轉化為熱的結果,整個過程不存在熱質的轉移。這一實驗結果完全否定了熱質說。

    1843年8月21日在英國學術會上,焦耳報告了他的論文《論電磁的熱效應和熱的機械值》,他在報告中說1千卡的熱量相當于460千克米的功。他的報告沒有得到支持和強烈的反響,這時他意識到自己還需要進行更精確的實驗。

    1847年,焦耳做了迄今認為是設計思想最巧妙的實驗:他在量熱器里裝了水,中間安上帶有葉片的轉軸,然后讓下降重物帶動葉片旋轉,由于葉片和水的磨擦,水和量熱器都變熱了。

    根據重物下落的高度,可以算出轉化的機械功;根據量熱器內水的升高的溫度,就可以計算水的內能的升高值。把兩數進行比較就可以求出熱功當量的準確值來。 焦耳還用鯨魚油代替水來作實驗,測得了熱功當量的平均值為423.9千克米/千卡。接著又用水銀來代替水,不斷改進實驗方法,直到1878年。這時距他開始進行這一工作將近四十年了,他已前后用各種方法進行了四百多次的實驗。

    當焦耳在1847年的英國科學學會的會議上再次公布自己的研究成果時,他還是沒有得到支持,很多科學家都懷疑他的結論,認為各種形式的能之間的轉化是不可能的。直到1850年,其他一些科學家用不同的方法獲得了能量守恒定律和能量轉化定律,他們的結論和焦耳相同,這時焦耳的工作才得到承認。



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關于頻率的單位——赫茲(Hz)的來歷:

    1857年(丁巳年)2月22日赫茲出生在德國漢堡一個改信基督教的猶太家庭。父親是漢堡城的一名顧問,母親是一位醫生的女兒。

    1880年赫茲獲得博士學位,但繼續跟隨亥姆霍茲學習,直到1883年他收到來自基爾大學出任理論物理學講師的邀請。

    1885年他獲得卡爾斯魯厄大學正教授資格,并在那里發現電磁波。1885年,吉爾大學準備晉升赫茲為副教授,但他不愿獲得一個純理論物理學家的職位。正在此時,卡爾斯魯厄工業大學準備給予赫茲物理學教授職位??紤]到該大學有較好的物理研究所,于是他便來到了卡爾斯魯厄大學。起初赫茲在卡爾斯魯厄感到有些孤獨,并對自己未來的研究沒有把握。但在隨后的時間里,赫茲完成了兩件大事。

     赫茲在柏林大學隨赫爾姆霍茲學物理時,受赫爾姆霍茲之鼓勵研究麥克斯韋電磁理論,當時德國物理界深信韋伯的電力與磁力可瞬時傳送的理論。因此赫茲就決定以實驗來證實韋伯與麥克斯韋理論誰的正確。依照麥克斯韋理論,電擾動能輻射電磁波。赫茲根據電容器經由電火花隙會產生振蕩原理,設計了一套電磁波發生器,赫茲將一感應線圈的兩端接于產生器二銅棒上。當感應線圈的電流突然中斷時,其感應高電壓使電火花隙之間產生火花。瞬間后,電荷便經由電火花隙在鋅板間振蕩,頻率高達數百萬周。由麥克斯韋理論,此火花應產生電磁波,于是赫茲設計了一簡單的檢波器來探測此電磁波。他將一小段導線彎成圓形,線的兩端點間留有小電火花隙。因電磁波應在此小線圈上產生感應電壓,而使電火花隙產生火花。所以他坐在一暗室內,檢波器距振蕩器10米遠,結果他發現檢波器的電火花隙間確有小火花產生。赫茲在暗室遠端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板,入射波與反射波重疊應產生駐波,他也以檢波器在距振蕩器不同距離處偵測加以證實。赫茲先求出振蕩器的頻率,又以檢波器量得駐波的波長,二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。

    1888年,赫茲的實驗成功了,而麥克斯韋理論也因此獲得了無上的光彩。赫茲在實驗時曾指出,電磁波可以被反射、折射和如同可見光、熱波一樣的被偏振。由他的振蕩器所發出的電磁波是平面偏振波,其電場平行于振蕩器的導線,而磁場垂直于電場,且兩者均垂直傳播方向。

    1889年在一次**的演說中,赫茲明確地指出,光是一種電磁現象。**次以電磁波傳遞訊息是1896年意大利的馬可尼開始的。    1901年,馬可尼又成功的將信號送到大西洋彼岸的美國。20世紀無線電通訊更有了異常驚人的發展。赫茲實驗不僅證實麥克斯韋的電磁理論,更為無線電、電視和雷達的發展找到了途徑。隨著邁克爾遜在1881年進行的實驗和1887年的邁克爾遜-莫雷實驗推翻了光以太的存在,赫茲改寫了麥克斯韋方程組,將新的發現納入其中。通過實驗,他證明電信號像詹姆士·麥克斯韋和邁克爾·法拉第預言的那樣可以穿越空氣,這一理論是發明無線電的基礎。

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    今天,我們陳列了幾位電力方面的科學家,以及他們的生平事跡。電學經過多年的發展與沉淀,其參與與研究者不計其數,正是因為有著這么多熱愛電力,具有開拓精神與追求真理的先驅者們,我們才能享有今天的五彩繽紛的用電環境,生產也好,生活也好,交通也好,醫院也罷,至少我們的電力系統越來越強大,我們的生活越來越順暢。當今社會沒有電力的支撐,一切發展都無從說起。

以上幾位大神您能認出哪位呢??

    貴州金能建設集團專注于貴州電力市場近20年時間,伴隨著貴州電力市場的成熟,我們也見證了眾多用戶從傳統供電走向了新型供電的方式。未來,我們將積極響應碳中和的行政、與光伏新能源供電側改革,努力推動能源生產與消費革命,促進低碳轉型!



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