Ampere

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 13 september 2022; verifiering kräver 1 redigering .

Ampere (rysk beteckning: A; internationell: A) är en måttenhet för styrkan av elektrisk ström i det internationella enhetssystemet (SI) , en av de sju grundläggande SI-enheterna . I ampere mäts även den magnetomotoriska kraften och den magnetiska potentialskillnaden (det föråldrade namnet är ampere-turn ) [1] : en magnetomotorisk kraft på 1 ampere (ampere-turn) är en sådan magnetomotorisk kraft som skapar en sluten krets genom vilken en ström lika med 1 ampere flyter . Förutom SI-systemet är ampere en enhet för strömstyrka och är en av grundenheterna i MKSA- systemet av enheter .

Definition

Den 16 november 2018, vid XXVI General Conference of Weights and Measures , antogs en ny definition av ampere, baserad på användningen av det numeriska värdet för den elementära elektriska laddningen . Formuleringen från och med 20 maj 2019 lyder [2] [3] :

Amperen, symbol A (A), är SI-enheten för elektrisk ström. Det bestäms genom att det fasta numeriska värdet av den elementära laddningen e är 1,602176634 × 10 −19 när det uttrycks i enheten C , vilket motsvarar Ac , där tvåan definieras som

 är strålningsfrekvensen som motsvarar övergången mellan två hyperfina nivåer av grundtillståndet för cesium-133- atomen [4] .

Historik

Ursprung

Måttenheten som föreslogs vid den första internationella kongressen för elektriker [5] (1881, Paris ) och antogs vid den internationella elektriska kongressen (1893, Chicago ) [6] är uppkallad efter den franske fysikern André Ampère . Den definierades ursprungligen som en tiondel av strömmen i CGSM- systemet (denna enhet, nu känd som abampere eller bio , definierade en ström som producerar en kraft på 2 dyn per centimeter längd mellan två tunna ledare på ett avstånd av 1 cm ) [7] .

Internationell ampere

År 1893 antogs definitionen av strömenheten som den ström som krävs för elektrokemisk avsättning av 1,118 milligram silver per sekund från en lösning av silvernitrat [5] . Man antog att enhetsvärdet inte skulle förändras, men det visade sig att det förändrades med 0,015 %. Denna enhet blev känd som den internationella ampere.

1948 definition

Definitionen av ampere, som föreslogs av Internationella kommittén för vikter och mått 1946 och antogs av IX General Conference on Weights and Measures (CGPM) i oktober 1948 , lyder [8] [9] [10] :

Ampere är styrkan hos en oföränderlig ström, som, när den passerar genom två parallella rätlinjiga ledare med oändlig längd och försumbar cirkulär tvärsnittsarea, placerade i vakuum på ett avstånd av 1 meter från varandra, skulle orsaka en interaktionskraft lika med 2 ⋅ på varje sektion av ledaren 1 meter lång 10 −7 newton .

Den ursprungliga definitionen returnerades alltså faktiskt.

Av denna definition av ampere, följde det att den magnetiska konstanten är lika med H / m eller, vilket är detsamma, N / A² exakt . Detta uttalande blir tydligt om vi tar hänsyn till att samverkanskraften mellan två oändliga parallella ledare belägna på avstånd från varandra, genom vilka strömmar flyter och per längdenhet, uttrycks av förhållandet:

Efter att definitionen av mätaren ändrades 1983 (från 1960 var den bunden till våglängden för en viss strålning av krypton-86-atomen, och 1983 blev den definierad som avståndet som ljuset färdas under en viss tid) och blev fast (det vill säga exakt bestämt) värdet på ljusets hastighet c , som ett resultat blev värdet på den elektriska konstanten ε 0 också fixerat , eftersom ε 0 μ 0 per definition är lika med 1/ c 2 [6] :

F/m ≈ 8,85418781762039 × 10 −12 F m −1 .

Definitionen av ampere, som antogs 1948, visade sig dock vara svår att implementera, och sedan 1980-talet började kvantanordningar användas som en praktisk implementering av amperestandarden, som med Ohms lag knöt amperen till volten och ohm ( 1 A \u003d 1 V / 1 Ohm ), och dessa realiserades i sin tur med Josephson-effekten och kvant-Hall-effekten som vissa beroenden av Planck-konstanten h och den elementära laddningen e . Därför, fixering av de numeriska värdena för Plancks konstant (krävs främst för att omdefiniera kilogram ) och den elementära laddningen gjorde det möjligt att introducera en ny definition av ampere, knuten till värdena för de fundamentala konstanterna [6] .

Definition av 2019

År 2018, vid den 26 :e CGPM , antogs den nuvarande definitionen av ampere och trädde i kraft året därpå (samtidigt upphävdes den gamla definitionen av ampere, som varit i kraft sedan 1948). Värdet på amperen ändrades inte när definitionen ändrades. Ändringen i definitionen ledde dock till att ovanstående uttryck för de magnetiska och elektriska konstanterna μ 0 och ε 0 upphörde att vara korrekta, och började endast utföras numeriskt (men med stor noggrannhet) och är föremål för experimentell mätning . Den relativa standardosäkerheten för μ 0 och ε 0 är lika med den relativa standardosäkerheten för α ( finstrukturkonstant ), nämligen 2,3 × 10 −10 vid tiden för antagandet av 2018 års resolution [11] .

Multipler och submultiplar

I enlighet med den fullständiga officiella beskrivningen av SI som finns i den aktuella versionen av SI-broschyren ( fr.  Brochure SI , eng.  The SI Brochure ), publicerad av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) , decimalmultiplar och submultiplar av amperen bildas med standard SI-prefix [9] [12] . "Regler om kvantitetsenheter som är tillåtna för användning i Ryska federationen", antagna av Ryska federationens regering , föreskriver användning av samma prefix i Ryssland [13] .

Multipel Dolnye
magnitud titel beteckning magnitud titel beteckning
10 1 A dekaampere ja daA 10 −1 A decimpere Ja dA
10 2 A hektoampere ha ha 10 −2 A centiampere SA cA
10 3 A kiloampere kA kA 10 −3 A milliamp mA mA
10 6 A megaampere MA MA 10 −6 A mikroamp uA µA
10 9 A gigaamp GA GA 10 −9 A nanoamp på nA
10 12 A teraampere TA TA 10 −12 A picoamp pA pA
10 15 A petaampere PA PA 10–15 A _ femtoampere F fa
10 18 A exaampere EA EA 10–18 A _ attoampere aa aA
10 21 A zettaampere PER ZA 10 −21 A zeptoampere per zA
10 24 A iottaampere IA YA 10 −24 A ioktoampere IA yA
     rekommenderas för användning      ansökan rekommenderas inte

Relation med andra SI-enheter

Om strömmen i ledaren är 1 ampere, passerar på en sekund en laddning lika med 1 coulomb genom tvärsnittet [14] .

En potentialskillnad på 1 volt i ändarna av en ledare med ett elektriskt motstånd på 1 ohm skapar en ström på 1 ampere i den.

Om en kondensator med en kapacitet på 1 farad laddas med en ström på 1 ampere, kommer spänningen på plattorna att öka med 1 volt varje sekund.

Om du ändrar strömmen med en hastighet av 1 ampere per sekund i en ledare med en induktans på 1 henry skapas en induktions-emk lika med en volt i den.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Magnetomotorisk kraft // Stora sovjetiska encyklopedien
  2. ↑ Le Système international d'unités (SI) / Det internationella enhetssystemet (SI) . - BIPM, 2019. - P. 20, 132. - ISBN 978-92-822-2272-0 .
  3. ↑ SI-broschyr, 2019 , sid. 16, 84.
  4. ↑ ampere (A) . www.npl.co.uk. _ Hämtad 21 maj 2019. Arkiverad från originalet 20 januari 2021.
  5. ↑ 1 2 History of the ampere , Storlekar, 1 april 2014 , < http://www.sizes.com/units/ampHist.htm > . Hämtad 29 januari 2017. Arkiverad 20 oktober 2016 på Wayback Machine 
  6. ↑ 1 2 3 SI-broschyr, 2019 , sid. 92-93.
  7. ↑ Kowalski, L, A short history of the SI units in electricity , Montclair , < http://alpha.montclair.edu/~kowalskiL/SI/SI_PAGE.HTML > Arkiverad 29 april 2009 på Wayback Machine 
  8. ↑ SI-broschyr, 2019 , sid. 48.
  9. ↑ 1 2 SI-broschyren Arkiverad 26 april 2006 på Wayback Machine Beskrivning av SI på webbplatsen för International Bureau of Weights and Measures .
  10. ↑ Regler om kvantitetsenheter som är tillåtna för användning i Ryska federationen. Grundenheter i International System of Units (SI) (otillgänglig länk) . Federal Information Foundation för att säkerställa enhetlighet i mätningar . Rosstandart . Hämtad 28 februari 2018. Arkiverad från originalet 18 september 2017. 
  11. ↑ SI-broschyr, 2019 , sid. 82-84.
  12. ↑ SI-broschyr, 2019 , sid. 27.
  13. ↑ Föreskrifter om kvantitetsenheter tillåtna för användning i Ryska federationen (otillgänglig länk) . Hämtad 28 december 2014. Arkiverad från originalet 5 mars 2016. 
  14. ↑ Bodanis, David (2005), Electric Universe , New York: Three Rivers Press, ISBN 978-0-307-33598-2 

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 SI-enheter
Grundenheter
Härledda enheter
med speciella namn
Godkänd för
användning med SI
se även