クエリ: 1アンペアの電流を1ボルトの電位差で流したときの値を1とする、イギリスの技術者に由来する電力の単位は何?
文章: 電力量 電力量とは、電力を時間で積分したものである。また、電力量とは「電気回路において電気がする仕事」である。近年の物理学の概念体系では電力量はエネルギーに分類され、電力量とは「電気によるエネルギー」とも言える。電力量は仕事の一種なので、仕事の単位(つまりエネルギーの単位)で表される。国際単位系 (SI) ではジュール (J) である。ところが、電力の単位(仕事率の単位)として「W(ワット)」がよく用いられるために、電力量の単位としてのジュールは、「ワット秒 (W s)」と呼ばれることが多い(1 Jと1 W sは等価である)。より実用的にはワット時 (W h) やキロワット時 (kW h) が用いられることが多い。例えば、直流(時間的に変化しない電流)で、電流 I が時間 t にした仕事(電力量)を W とすると、電圧を V 、電力を P とすれば、となる。
文章: ジーメンス ジーメンス(英語: siemens, 記号: S)は、コンダクタンス・アドミタンス・サセプタンスの単位で、SI組立単位の一つである。その名はドイツの物理学者ヴェルナー・フォン・ジーメンスにちなむ。1971年の第14回国際度量衡総会(CGPM)において、ジーメンスをSI組立単位に導入することが採択された。コンダクタンスは電気抵抗の逆数であり、ジーメンスは電気抵抗の単位オーム (Ω) の逆数として定義される。日本の計量単位令では「1アンペアの直流の電流が流れる導体の二点間の直流の電圧が1ボルトであるときのその二点間の電気のコンダクタンス」と定義している。ジーメンスを他の単位で表すと以下のようになる。 文章: 電気伝導率 電気伝導率(でんきでんどうりつ、英: electrical conductivity)とは、物質中における電気伝導のしやすさを表す物性量である。導電率(どうでんりつ)や電気伝導度(でんきでんどうど)とも呼ばれる。理学系では「電気伝導率」、工学系では「導電率」と呼ばれる傾向がある。また、『学術用語集』では「電気伝導率」が多く、次いで「電気伝導度」である。 農学分野において肥料濃度の目安として用いられるが、この場合は英語の頭文字をとり、「EC濃度」もしくは単に「EC」と呼ぶことが多い。通常、ギリシア文字のσ(シグマ)で表されるが、電気工学などではκ(カッパ)、あるいはγ(ガンマ)が使用されることもある。なお、英語のelectrical conductance は電気伝導度と訳されることがあるが、標準的な用語はコンダクタンスである。電気伝導率は物質ごとに値が異なる物性量である。 文章: ゲオルク・オーム 電流と電位差が比例するというオームの法則を最初に発見したのはヘンリー・キャヴェンディッシュで、1781年のことである。しかし、キャヴェンディッシュはその発見を存命中に公表せず、その発見が明らかとなったのは1879年のことである。オームは独自に同じことを再発見し、1827年の Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet(ガルバニ電流回路の数学的研究 )で公表したため、「オームの法則」と呼ばれるようになった。同書でオームは電気についての完全な理論を確立している。冒頭で同書を理解するのに必要な数学について解説している。この業績は後の電気回路学とその応用に重大な意味を持っているが、当時の学界の反応は冷ややかだった。興味深いことに、オームはこの理論を近接作用と考えており、遠隔作用ではないと考えていた。 文章: ジョン・ウィリアム・ストラット (第3代レイリー男爵) 1873年に爵位を継承した後も彼は研究を続けたが、これは貴族としては風変わりなものと見られた。 1879年、レイリーはケンブリッジ大学の実験物理学のキャヴェンディッシュ教授に就任した。ここではマクスウェルの仕事を引き継いで精密測定技術の改良を進め、1884年には電磁気学の単位(アンペア、ボルト、オーム)の標準を定めた。また彼は電位差を精密に測定するためにレイリー電位計を発明した。この研究はイギリスにおける標準化の先駆といえるもので、レイリーは1900年に標準局(イギリス国立物理学研究所)が設立されると、終生その運営理事会議長を務めた。 1887年、レイリーは王立研究所教授に就任したが、もっぱらターリング・プレイスで研究をして過ごした。この時期彼は「全ての元素はいくつかの水素からなり、そのため全ての元素は整数の原子量を持つ」というプラウトの仮説の実験的検証のため、いくつもの気体密度の精密測定を行った。彼の得た結果は他の物理学者の実験と同様この理論を否定した。しかしそれに付随して、空気中の窒素の密度はアンモニアを分解して得た窒素より0.5%程度大きいということも見出した。当然彼はその誤差の原因となる不純物が試料に含まれないよう工夫したが、問題を解決することはできず、1892年に「ネイチャー」に短いノートを発表して化学者の助けを求めた。 文章: ジーメンス ジーメンス(英語: siemens, 記号: S)は、コンダクタンス・アドミタンス・サセプタンスの単位で、SI組立単位の一つである。 その名はドイツの物理学者ヴェルナー・フォン・ジーメンスにちなむ。1971年の第14回国際度量衡総会(CGPM)において、ジーメンスをSI組立単位に導入することが採択された。 コンダクタンスは電気抵抗の逆数であり、ジーメンスは電気抵抗の単位オーム (Ω) の逆数として定義される。日本の計量単位令では「1アンペアの直流の電流が流れる導体の二点間の直流の電圧が1ボルトであるときのその二点間の電気のコンダクタンス」と定義している。 文章: 電位 電位(でんい、英: electric potential)は、電荷に係る位置エネルギーであり、静電ポテンシャルともいう。ある2点の間の電位の差は、電位差という。単位にはV (ボルト)が用いられ、電気工学では、電位差のことを電圧と呼ぶ。 文章: オームの法則 また、コンダクタンスの単位はジーメンス(記号:S)が用いられる。 文章: 絶縁抵抗計 古くは手回し発電機を内蔵するものがあったが、現在では電池で動作する電池式が一般的である。アナログのものとデジタルのものがある。回路の対地間や線間の絶縁が保たれているかどうかを、25V-2000Vの直流電圧による電流で測定する。また、回路に接続された機器の耐圧に応じた電圧で測定しないと機器の破損の原因となる。回路の絶縁が悪い場合は漏電による火災や感電の原因となる。測定のための停電が許されない場合は、漏れ電流計による測定を行う。 文章: ヤード・ポンド法 帝国単位と米国慣用単位の大部分の派生単位の名前は、単位の構成要素の連結である。例えば、圧力の単位は「重量ポンド毎平方インチ」である。パウンダルは別として、固有の名前を持つ大部分の単位は一貫性がないが、業務上の実用上の目的のために採用された。 上記に挙げられた単位の他にも、ヤード・ポンド法には多数の単位がある。そのような単位は、理論的には、同じ次元の一般的な単位に置き換えることが可能である。例えば、石油工業で使われるバレル(42米ガロン、34.97英ガロン、159.0リットル)は、体積の次元を持つ他の単位、ガロン、立方メートル、リットルなどに置き換えることができる。 電位差(ボルト)、電流(アンペア)、電気抵抗(オーム)の定義はメートル法の上で行われた。そして、電気産業がまだ未発達であった1881年から1906年にかけて、シカゴで開かれたIECの一連の会議で国際的に合意された。メートル法が大陸ヨーロッパで確立し、イギリスもメートル法化が活発な問題となった。同様に、放射線産業で使われる計測単位はメートル法上で定められ、1928年にストックホルムで開かれた第2回国際放射線会議で最初の合意に達した。 文章: CGS単位系 CGS単位系とSIの電磁単位に関する変換係数は、各単位系で想定される電磁気の物理法則を表す式の違い、特にこれらの式に現れる定数の性質により複雑になる。これは、2つの単位系の構築方法の根本的な違いを示している。 SIでは、電流の単位であるアンペア(A)は、元々、「真空中に1mの間隔で平行に置かれた無限に小さい円形の断面を有する無限に長い2本の直線状導体のそれぞれを流れ、これらの導体に2×10 N/mの力を及ぼし合う直流の電流」と定義されていた。これにより、SIの電磁気学の単位は、後述するCGS電磁単位系と一貫性がある(10の整数乗の係数に従う)。アンペアは、メートル、キログラム、秒と同様SIにおける基本単位である。従って、上記の定義におけるメートルやニュートンとの関係は無視され、アンペアは他の基本単位の組み合わせと同等として扱われない。その結果、SIの電磁法則では、電磁気学の単位を力学の単位に関連付けるために、追加の比例定数(電気定数)が必要となる (この比例定数は、上記のアンペアの定義から直接導出できる)。他の全ての電磁気の単位は、4つの基本単位から導出される。例えば、電荷 q は電流 I と時間 t より と表されるため、電荷の単位クーロン(C)は 1 C = 1 As と定義される。 文章: 国際電気単位 国際電気単位は、電気計測における測定標準(英語版)として、水銀抵抗原器と銀分離器により単位の現示の方法が定められている。これら単位の現示の条件は実用単位系(絶対単位)によるオームとアンペアに当時の測定技術の精度で等しくなるように、1893年の国際電気会議で定められたものである。なお、この際には電圧標準がクラーク電池を用いて定義されていたが、これは一貫性がないため、1908年に決議された国際電気単位には含まれておらず、国際ボルトは国際オームと国際アンペアの積として組み立てられる。 1908年のロンドン会議では、原則として絶対単位であるQES電磁単位を用いることが決議されており、国際電気単位はQES系とは独立な単位系であるが、「電気計測の目的および立法を根拠付けるものとして採用すべき、充分にQES系と近しい単位系」として、当時の技術的な限界からやむを得ず定められたものである。国際電気単位に基づいて各国で原器が制作され、それらに基づいて国ごとの単位が定められており、日本でも1910年に電気測定法(明治43年3月26日法律第26号)が制定され、国際電気単位が採用された。各国が異なる原器に基づいて単位を定めるため、国際電気単位には国ごとの僅かな差が生じる。このため各国からマンガニン標準抵抗器とウェストン標準電池を持ち寄って国際比較が行われ、単位が維持されていた。 1939年の電気諮問委員会では1940年1月1日より国際電気単位を廃止して絶対単位への移行が決定されたが、その年の国際度量衡総会(CGPM)が第二次世界大戦により中止となった。終戦後の1946年に国際度量衡委員会(CIPM)において1948年1月1日より絶対単位への移行が決議された。日本では1966年に旧計量法の改正(計量法の一部を改正する法律、昭和41年7月1日法律第112号)に伴って電気測定法が廃止された。なお、絶対単位への移行後も各国ではマンガニン標準抵抗器とウェストン標準電池による単位の維持は続けられた。 文章: 抵抗溶接 抵抗溶接(ていこうようせつ)とは、溶接したい母体(鋼板など)に電流を流しジュール熱を発生させ、その母体を溶解させ、それと同時に加圧することによって接続する溶接方法。この方法を応用した溶接法に、スポット溶接、 シーム溶接がある。 熱量は以下の式であらわすことが出来る。 式中の各値の意味。 I:電流値(単位アンペア) R:抵抗値(単位オーム) t:電流を流した時間(単位秒) 熱量:発生する熱量(単位カロリー。単位をジュールで計ると式中の0.24が消え、右辺は単に I2Rt となる。) 文章: ザンボニー電池 1つの要素当たりの起電力は約0.8Vである。何千も積み重ねるとキロボルト範囲の出力電位差を持つが、出力電流はナノアンペア範囲である。1840年より切れ目なく鳴り続いている有名なオックスフォード電鈴は1組のザンボニー電池により動いていると考えられている。 文章: クラーク電池 15°C(288K)で1.4328ボルトの標準起電力を示す。標準となった電池は電流がそこから流れない方法で適応される必要がある。この設計には2つの欠点がある。-1.15 mV/°Cという大きな温度係数と、ガラスの覆いに入りこむ、亜鉛アマルガム接続と合金化した白金線に起因する腐食問題の2つである。1905年、より温度に依存しないウェストン電池に電圧標準として置き換えられた。 文章: 電磁気量の単位系 である。従って、電流の次元は [力] となる。 力学単位としてCGSを選んでいるため、一貫性のある力の単位はダイン(記号: dyn)であり、一貫性のある電流の単位は dyn となる。 これを電流の電磁単位(electromagnetic unit)と呼び、emu と書く。ただし、emu は電流の単位の固有の名称ではなく、他の電磁気量にも用いられる単位である。例えば一貫性のある電荷の単位は dyn s であり、これも emu である。どの量の単位であるかを区別するため量の名称を付記する。後に電流の単位には固有の名称ビオ(記号: Bi)が与えられているほか、SI単位を援用した命名規則がある(電流のSI単位アンペアを援用したアブアンペア(記号: abA)など)。 平行電流 1 Bi の離隔距離が 1 cm のとき、 1 cm あたり 2 dyn の力が作用する。 一方で、離隔距離 a の点電荷 Q に作用する力は