學電子學真的可以強迫讓你的電磁學變好~~
前幾天和一些老師在討論三年級的電磁學
有個高中物理老師提出磁場真的很難教
首先，場(field)的概念就很抽象
磁場的單位又一大堆
特斯拉(T)、高斯(G)、厄斯特(Oz)、A/m ...完全不知道怎麼來的
公式又π來π去
幸好國中的電磁學沒有數學，不然...
是啊，如果一開始學電磁學就要把數學放進去
那就死定了
除非你的數學像高斯或馬克士威一樣好
但學到最後如果沒有數學來幫個忙，反而會更痛苦
這個概念我也是過了30幾年後才理解
但好處是我不需要懂數學過程，只要知道結論就好
然後再把這個數學結論和物理結合，那就所向無敵了
首先，要先知道為甚麼磁場會有這麼多單位的歷史原因
目前科學上用的單位有三套CGS、MKS(MKSA)和SI
CGS是最早被拿來用的，始作俑者就是19世紀中的高斯
19世紀是一個科學輝煌的年代
我們開始認識這個世界不再只有牛頓力學在統治
還有電和磁
最早18世紀確認庫倫定律之後，我們開始慢慢理解到物體受力的模式已經和牛頓描述的不同
這個力會延伸到整個空間當中
而且隨著和源(Source)的距離不同，物理量的大小、方向和某些物理現象也會跟著改變
這個空間概念就叫做場(field)，代表了某種物理影響或效應在空間中的分佈
而這個空間會是一個球體
球的表面積為4πr^2
加上當初高斯派(CGS制)在利用庫倫定律的概念制定磁場大小時
當中所用的單位轉換常數都直接訂為1
因此在空間轉換(場的引入)時就會一直出現4π這個常數
人家數學好，對他來說多個4π只是一片小蛋糕
但對普通人來說就不一樣了~~痛苦啊!!
因此20世紀後法國不爽了，提出將單位換為MKS制
除了因為CGS在現實生活中單位太小不好用之外
也希望利用這個機會將整個單位的定義改掉(尤其是電磁學的部分)
其中最大的改變就是安培的定義和CGS當初定義的方式不同
所以MKS後來變成MKSA，A就是安培
MKSA就趁混亂之際，將「場」會經常出現的4π偷渡收到常數中
這樣公式就簡潔多了
一直用到1960年代
國際度量衡大會(CGPM)基於MKSA制重新制定了6種基本單位(莫耳是後來加上去的)
正式建立SI制 (Système International d'Unités, SI，國際單位)
1.公尺 (m) - 長度
2.公斤 (kg) - 質量
3.秒 (s) - 時間
4.安培 (A) - 電流 (來自 MKSA)
5.克耳文 (K) - 熱力學溫度
6.燭光 (cd) - 發光強度
7.莫耳 (mol) - 物質的量
好消息是不是!!
這是另一個痛苦的開始
想想為甚麼我們現在還在PSI還在幾吋還在幾磅
改單位是大事啊
所以，秦始皇真是智者
寫太多了，都還沒講到重點
看來這系列會有好幾集
