直流电流和直流电压的SI定义

        在国际单位制中安培是基本的电学单位。伏特的SI定义是从安培和力学单位瓦特导出的。

安培

        国际单位制通过安培的定义把力学单位和电学单位联系了起来。国际单位制对安培的定义是：“使得在真空中相距1米放置的两条忽略横截面的平行直导线能在每米长度的导线上产生等于2×10-7N的力的恒定电流”。

        由于标准的安培是非常难于实现的，其实现的不确定度很大，大约为15ppm，并且很难将其保持几分钟以上。图7—1表明了实现安培的过程。

     在这个简化的图中，位于天平臂左边的线圈的磁场产生一个与流过的电流及每个线圈的圈数成正比的吸引力。该吸引力为位于天平臂右边的重物所平衡。在IEEE仪器与测量学报(IEEE transactions on Instrumentation and Measurement)1985年6月号上发表的NIST在实验中使用的实际设备比这个图要更加复杂。

        但是，这个力是怎样产生的呢？根据物理学，这个力是由与运动的电子相关的电磁场而产生的。用这种说法，1 A电流等于在电路中的一个给定点每秒钟流过1C的电子电荷的电流。

        虽然安培是国际单位制的电学基本单位。但是实现它是很困难的。因此没有安培的标准表示。相反安培是在本地根据欧姆定律I=E/R由伏特和欧姆之比导出的。伏特和欧姆都作为标准在本地实验室和国家级实验室保存。

伏特

        依据国际单位制的基本电学单位安培，伏特定义为：“在载荷1 A恒定电流的导线上，当两点之间导线上的功率耗散为1W(1W=1 J／s)时，这两点之间的电位差”。

基于力学单位，伏特为：

V=W／A

W=J／s

J=Nm

N=kgm／s2

式中．W—瓦特(SI中功率的导出单位)，

A—安培(SI的电学基本单位)；

J—焦耳(SI中功／能的导出单位)；

S—秒(SI的时间基本单位)；

kg—千克(SI的质量基本单位)；

m—米(SI的长度基本单位)。

直流电压的表示

        各个国家实验室都已进行了各种物理学的基本实验，这些实验按照定义支持安培、伏特和欧姆的实现。但是，在量子力学方面的发现，导致了由约瑟夫逊效应和量子霍耳效应而得到的伏特和欧姆的表示。下面可以看到，伏特和欧姆单位的这种表示的复现性和稳定性，能够并且确实比这些单位的实现的复现性和稳定性要好。人们相信，SI伏特的实现具有0.4ppm的不确定度(相对于其定义1个标准偏差)。

        固态电压标准和饱和标准电池也用来表示伏特，也就是用作本地的电压标准。与更加难于得到的伏特定义的实现比较起来，这种方法具有更容易的复现性和更好的稳定性。因此，标准实验室通常都把伏特和欧姆作为一级标准单位来保存，而由它们导出安培和瓦特。