【题目编号】MC1-0943
【题目】电流的单位是:
【答案】A
[A]安(培)
[B]伏(特)
[C]瓦(特)
[D]欧(姆)
考点速览
本题问的是电流这个物理量在国际单位制(SI,Systeme International d'Unites)中的单位,答案落在安培(ampere,符号 A)上。这类题目看着简单,却是整张试卷里最不该丢分的一类:它考的是物理量、单位、符号三者的对应关系。业余无线电里天天用到的欧姆定律、功率计算、天线电流分布,全部建立在这四个基本电学量——电流、电压、电阻、功率——的严格定义之上。把它们的单位一次理清,后面算发射功率、估天线电流、判断馈线损耗都不会再含糊。
安培为什么是基本单位
国际单位制里有七个基本单位,安培是其中之一,也是电学量里唯一的基本单位。其余电学单位都由它连同米、千克、秒推导出来。长度、质量、时间、电流这四个量在电学里出现得最频繁,所以安培的地位和米、千克、秒是并列的。
安培的定义经历过一次重要修订。旧定义借助两根平行长直导线之间的作用力来描述,实验操作复杂、复现精度受限。二〇一九年国际计量大会之后,安培改由元电荷(elementary charge)来定义:把元电荷的数值固定为一点六零二一七六七三四乘以十的负十九次方库仑,那么一安培就是每秒钟通过导体横截面一除以这个数值个元电荷所对应的电流。翻译成好懂的话:一安培等于每秒钟通过一库仑的电荷量。
电流的表达式是 I 等于 Q 除以 t,Q 是通过截面的电荷量,t 是所用时间。所以安培本质上是一个速率单位,描述电荷流动的快慢,而不是电荷的总量。
逐项辨析
选项 A 正确。安培是电流的单位,中文简称安,符号 A。它的量纲是电荷除以时间。在无线电实务里,安培用来标注电源输出能力、功放静态电流、天线馈电点电流,以及电瓶容量的换算。
选项 B 错误。伏特(volt,符号 V)是电压、电位差和电动势的单位,衡量的是电场力移动单位电荷所做的功,也就是每库仑多少焦耳。它描述的是推动电荷流动的压力,不是流动本身。
选项 C 错误。瓦特(watt,符号 W)是功率的单位,等于每秒钟做一焦耳的功。发射功率、天线上辐射的功率都用瓦特计量,它回答的是每秒钟搬运多少能量。
选项 D 错误。欧姆(ohm,符号 Ω)是电阻的单位,表示导体对电流阻碍作用的强弱,等于一伏特电压下一安培电流的情形。它刻画的是电路的阻力。
四个选项刚好构成电学最基本的四个量,单位各不相同。题目问电流,只能选安培。
单位之间的换算关系
把这四个单位串起来就是欧姆定律和功率公式。电压等于电流乘电阻,也就是 U 等于 I 乘以 R;功率等于电压乘电流,也就是 P 等于 U 乘以 I。把两式合并,还能得到功率等于电流平方乘电阻,以及功率等于电压平方除以电阻。反过来,一伏特等于一安培乘以一欧姆,一瓦特等于一伏特乘以一安培,也等于一安培的平方乘以一欧姆。
这些换算在业余无线电里几乎处处要用。比如一台电台在十三点八伏供电下工作电流二十安培,那么输入功率就是二百七十六瓦;若末级效率约六成,输出大约一百六十五瓦。整个过程只用到伏特、安培、瓦特三个单位,根都在安培这个基本单位上。
易混淆点
最常见的错法是把电流和电压混为一谈。直觉上人们爱说这根线电压大所以电流大,其实电流大小还要看负载电阻:电压再高,回路断开也没有电流。判据很简单——电流必须流过去,是通路里电荷的移动;电压是两端之间的压差,回路断开时照样存在,比如电池开路时端电压仍然在。
另一个易混点是安培和安时。安时(Ah)是电荷量的单位,表示以某电流放电一小时所通过的电荷总量,常用来标电瓶容量。一安时等于三千六百库仑。车载电瓶标称六十安时,意思是理论上以六十安培放电可维持一小时,或以一安培放电可维持六十小时。它衡量的是存量,安培衡量的是流量,两者不能互换。
还要注意单位符号的大小写。安培的符号是大写 A,而长度的单位米是小写 m,质量千克是小写 kg。电学量里凡是来自人名的单位符号一律大写:伏特 V、瓦特 W、欧姆 Ω,但欧姆的符号是希腊字母,不少人写成英文字母 O,这在正式文档里是错的。
应试要点
口诀就一句:电流是流量,用安培;电压是压力,用伏特;电阻是阻力,用欧姆;功率是每秒做功,用瓦特。安培是电学里唯一的国际单位制基本单位,其余三个都由它推导出来。看到题目问单位,先在心里默念这个量的物理定义,再对号入座,基本不会错。