正文
20世紀60年代以前,用絕對測定(見電單位的絕對測定)方法復現的電磁單位的量值用實物基準來保存。絕對測定的不確定度(見電磁測量誤差)只能達到10-6~10-7量級。實物基準的年變化約為10-7~10-8量級。這種狀況不能滿足科學研究和生產的要求。60年代以來發展起來的自然基準為電學基準開創了新的局面。自然基準所復現的量值不受時間、地點、材料、樣品尺寸、溫度等各種因素的影響,具有很高的復現性和穩定性。約瑟夫森效應和電壓自然基準 在兩塊超導體之間隔以極薄的絕緣層,即構成一個約瑟夫森結。按照量子力學的規律,超導電流可以穿透絕緣層而在結內流動。如果在絕緣層的兩邊加上直流電壓V,則結內會流動頻率為f的高頻交變超導電流,且電壓

單個約瑟夫森結的結電壓僅為毫伏量級。1984年,聯邦德國及美國利用約1500個約瑟夫森結相串聯,得到了約 1伏的結電壓,可直接與標準電池的端電壓相比較,監視直流電動勢基準的穩定性。
量子化霍耳效應和電阻自然基準 1980年,聯幫德國科學家K.von克利青等人發現量子化霍耳效應,即在低於4.2開的低溫和大於10特的強磁場中,半導體表面的二維電子氣的朗道能級呈現分立效應。當電子填滿某一能級時,半導體的霍耳電阻曲線上出現平台。平台處的霍耳電阻RH滿足方程

核磁共振和磁場自然基準 當原子核在磁通密度為B的磁場中發生旋進時,旋進的角頻率ω=γB(γ為原子核的旋磁比,是一種基本物理常數),如原子核同時還受到角頻率為ω的電磁波的輻射,就會發生共振吸收。這種現象稱為核磁共振。利用此種效應可建立磁場的自然基準,即用γ和頻率值來決定磁通密度。