導出單位

物理學中的物理量，通常都包含數值和單位兩部分，只有少數的物理量是沒有單位的純數，由於物理量之間存在着規律性的聯繫，所以沒有必要對每個物理量的單位都進行規定，可以選取一些物理量作為基本量，對這些被選為基本量的物理量規定其單位，這些單位稱為基本單位。不直接規定其單位的物理量稱為導出量，其單位可由該物理量和基本量的關係推導出來，稱為導出單位。還有一些不能歸類到基本單位或導出單位的單位稱為輔助單位，不同基本單位、導出單位和輔助單位就形成不同的單位制。

國際單位制由7個基本單位組成(如表1所示)。

以下

基本單位的定義證明了其精確性。

米(m)是光在真空中行進299 792 458分之一秒所走的路程。

解釋：在1983年，光的速度被精確到299 792 458m/s。

千克(kg)是質量的單位；1千克是普朗克常量為6.62607015×10⁻³⁴J·s(6.62607015×10⁻³⁴kg·m²·s⁻¹)時的質量

解釋：國際千克原器是一個特殊的鉑銥合金圓柱體，它被保存在法國塞勒弗國際計量局的一個容器裏。它的複製品在世界各地重要的標準實驗室中都可以找到。這個鉑銥合金(90%的鈾和10%的銥)高4cm，直徑為4cm。2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1千克被定義為“對應普朗克常數為6.62607015×10⁻³⁴J·s(6.62607015×10⁻³⁴kg·m²·s⁻¹)時的質量

秒(s)的定義是銫133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應輻射的9 192 631 770個週期所持續的時間。

解釋：將石英晶體振盪器調諧到銫原子的共振頻率，可以產生一個高精度和穩定的頻率。

安培(A)是1s內通過(1.602176634)⁻¹×10^19個元電荷所對應的電流

熱力學温度開爾文(K)玻爾茲曼常數為1.380649×10J·K⁻¹(1.380649×10⁻²³kg·m²·s⁻²·K⁻¹)時的熱力學温度

解釋：2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1開爾文被定義為“對應玻爾茲曼常數1.380649×10⁻²³J·K⁻¹

(1.380649×10⁻²³kg·m²·s⁻²·K⁻¹)時的熱力學温度”。

坎德拉(cd)表示一光源在給定方向上的發光強度，該光源所發出的單色輻射頻率為540×10^22Hz，以及在那個方向的輻射功率為(1/683)W/sr。

摩爾(mol)表示構成一系統中基本物質的數量，為精確包含6.02214076×10²³個原子或分子等基本單元的系統的物質的量

注意：當使用摩爾時，必須指定基本物質的類型，可以是原子、分子、離子、電子以及其他物質或這些物質的特定組合 ^[1]  。

一些比較重要的導出單位的定義如下。

庫侖(C)是1安培電流1秒鐘傳輸的電量大小(因此1庫侖=1安培×秒)。

攝氏度(℃)相當於開爾文，用符號(t)表示。它與開爾文的換算關係表示為t=T一T。，T表示熱力學温度，T_。=273.15K。

法拉(F)的定義：如果平行板電容器兩極分別帶有1庫侖的異號電荷，其兩極板間電位差為1伏特，則其電容定義為1法拉(1法=1庫侖/伏)。

亨利(H)的定義：一個閉合電路中的電流以1安培/秒的速率均勻變化時，如果因自感而在電路中產生1伏的電壓，則其自感定義為1亨利(因此1亨=1伏×秒/安)。

赫茲(Hz)是在一秒鐘之內週期性發生的現象的頻率。

焦耳(J)是1牛頓力的作用點在力的方向移動1米距離所做的功(因此1焦=1牛×米)。

牛頓(N)定義為給質量為1千克的物體一個大小為1米/秒的加速度所需要的力(因此1牛=1千克×米/秒的平方)。

雖然牛頓是以質量和加速度的形式定義的，但它也適用於固定的對象和其他涉及力的應用的地方。

歐姆(Ω)定義為在一個導體兩端加上1伏的電壓，則這兩端產生1安培的電流時這個導體的電阻，此時這個導體本身不是任何電源(因此1歐=1伏/安)。

帕斯卡(Pa)為壓強單位或1牛/平方米的壓力。

弧度(rad)為平面角的單位，它表示為頂點在圓心，弧長等於該圓的半徑對應的角。

西門子(S)為電導的單位，它是歐姆的倒數(西門子以前稱姆歐)。

球面度(sr)為立體角的單位，它表示為頂點在球心，在球的表面切割等於球半徑平方的面積的立體角。

特斯拉(T)為磁通密度的單位，相當於1韋伯/平方米。

伏特(V)定義為一段導體兩端的電勢差，當給這段導體通1安的恆電流時，在這段導體兩端消耗的功率為1瓦(因此1伏=1瓦/安)。

瓦特(W)定義為這樣一個功率，它每秒產生1焦耳的能量(因此1瓦=1焦/秒)。

韋伯(Wb)的定義為：令通過單匝線圈的磁通量在1秒鐘內均勻地減小到零，如果在該線圈中激發產生的感應電動勢為1伏特，則原來通過該線圈的磁通量為1韋伯(因此1韋伯=1秒×伏)。

從基本單位我們可以導出其他一些諸如面積、功率、力、磁通量等單位。能導出的單位在數量上沒有限制，有些單位使用頻繁從而給它們取了特殊的名字。因此，對於壓強單位用更簡單的帕斯卡取代原來的牛頓/平方米。一些有特殊名字的導出單位量列在表2中 ^[1]  。

多年來已制定各種單位制以滿足商業、工業以及科學的需求。一個單位制可表述為其各單位之間有數值聯繫，而且常常是整數關係。如在英制中，英寸、英尺、碼都是彼此相關的，由12、3、36這幾個數聯繫起來。

在公制中也存在類似的相關性，只不過那些單位是由10的倍數聯繫起來的。因此，釐米、米、千米是由100、1000、100 000這幾個數聯繫起來的。所以從米換算到釐米比從碼換算到英尺方便，這也是公制的優點之一。

公制在當今被認定為國際單位制，

是它的縮寫。

是在1960年召開的第11屆度量衡大會上被正式確定的，那屆大會的主題是“國際單位制”。

國際單位制(

)被大多數國家所採用，但它並沒有消除其他先前被使用的單位。就像建立了良好的生活習慣一樣，那些單位變成我們生活的一部分，不能馬上改變它。一夜之間從碼到米，以及從盎司到克的轉換並不是容易的。這是很自然的，因為長期使用一種單位使我們對事物的質量、規模以及它們怎樣與物質世界聯繫有了自己的認識和理解。

然而，

變得越來越重要(尤其是在電氣和機械領域)，使得我們應該瞭解單位制基本內容，從而，能用簡單的方法從一個單位系統換算到另一個單位系統。

具有很多其他單位系統沒有的明顯的優點：

1．這是一個十進制系統；

2．它包含了工業和商業中很多常用的單位，例如伏特、安培、千克以及瓦特；

3．這是一個連貫系統，在電、機以及熱之間有着非常簡潔明瞭的聯繫；

4．它可以被科學研究者、技術員、工程師以及外行者使用，能把理論與實踐聯繫起來。

儘管有這些優點，但

並不是萬能的。在特殊領域如原子物理學，以及甚至在每天的工作中，其他單位制可能會更方便些。所以我們測量平面角時用度這個單位，儘管在

中角的單位是弧度。而且，我們將繼續使用天和小時來計算時間，儘管在

中是用秒計時 ^[1]  。