Ампер

Ампе́р (А) — одиниця вимірювання сили електричного струму в Міжнародній системі одиниць (SI), одна з семи основних одиниць SI (позначається А)[2]. Електричний струм вимірюється приладом амперметром.

основна одиниця SI[1]
безпрефіксна одиниця SId і UCUM derived unitd
Ампер
Демонстраційна модель амперметра. Із зростанням струму через обмотку котушки осердя втягується глибше в котушку і вказівник відхиляється праворуч
Загальна інформація
Система одиниць Основні одиниці SI
Одиниця електричний струм
Символ А
Названа на честь Андре-Марі Ампер

Визначення

16 листопада 2018 року на XXVI Генеральній конференції мір і ваг було ухвалене нове визначення ампера, що ґрунтується на використанні чисельного значення елементарного електричного заряду. Формулювання, що набуло чинності 20 травня 2019 року, звучить так[3]:

Ампер, символ А, є одиницею електричного струму в SI. Вона встановлюється фіксацією числового значення елементарного електричного заряду e, коли він виражений одиницею Кл, що відповідає А⋅с, де секунда визначається через .

 — частота випромінювання, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133[4].

Це визначення спирається на точне значення елементарного електричного заряду e = 1,602 176 634 × 10−19 А с. В оберненому вигляді цей запис дає точний вираз для одиниці ампера у термінах визначальних констант e і :

с−1,

що еквівалентно

.

Сутність цього визначення полягає в тому, що один ампер — це електричний струм, якому відповідає потік 1 / (1,602 176 634 × 10−19) елементарних зарядів за секунду.

Історична довідка

Одиниця названа на честь французького фізика Андре-Марі Ампера.

З моменту введення ампера як одиниці вимірювання електричного струму, його визначення набуло декількох змін. Спочатку визначення ампера повністю базувалось на законі Ома, а саме, як сила струму, що протікає в провіднику з опором 1 ом при різниці потенціалів 1 вольт. Труднощі практичного відтворення встановленого таким чином визначення привели до введення міжнародних електричних одиниць, які базувались на речовинних еталонах, та нового визначення ампера. Міжнародний ампер був визначений як незмінний струм, що виділяє з розчину азотнокислого срібла (AgNO3) за 1 секунду 1,118 мг срібла.

Згодом, значне вдосконалення електричних вимірювань дозволило з 1948 відмовитись від речовинного еталону ампера.

Визначення 1948 року
Ілюстрація визначення величини 1 А 1948 року

У 1948 році найточніше визначення ампера знову ж зводиться до використання закону Ома, оскільки необхідні для цього величини: вольт і ом можна з великою точністю визначити, використовуючи ефект Джозефсона і квантовий ефект Холла.

За цим визначенням ампер дорівнюватиме силі такого постійного струму, який, пропущений по двох прямих паралельних нескінченних провідниках із незначним поперечним перерізом, що поміщені на відстані 1 метр один від одного у вакуумі, створював би між цими провідниками силу 2⋅10−7  ньютонів на метр довжини.

Число 2⋅10−7 взяте тому, що початково ампер визначався для СГС, і сила взаємодії між провідниками повинна була дорівнювати 2 дини на сантиметр довжини, якщо вони розташовані на відстані 1 см.

З цього визначення ампера випливає, що магнітна стала дорівнює Гн/ м або, Н/А² точно. Це твердження стає зрозумілим, якщо врахувати, що сила взаємодії двох розташованих на відстані один від одного безконечних паралельних провідників, по яких протікають струми і , що припадає на одиницю довжини, виражається співвідношенням:

Пропозиція перевизначення

Замість того, щоб визначати ампер через силу взаємодії двох провідників, існує пропозиція визначити його через потік елементарних електричних зарядів. Оскільки кулон приблизно дорівнює 6.2415093×1018 елементарних зарядів, один ампер приблизно дорівнює 6.2415093×1018 зарядів, що рухаються через перетин провідника за секунду[5]. Якщо відмовитися від слів «приблизно», то елементарний електричний заряд як фундаментальна фізична стала буде визначений точно. Міжнародний комітет мір і ваг на своїй конференції 2005 року погодився вивчити цю пропозицю, що і було зроблено на 25-й Генеральній конференції мір і ваг 2014 року. За результатами обговорення означення ампера і кулона залишилося незмінним.

Визначення 2018 року

У 2018 році було ухвалене і наступного року набуло чинності сучасне визначення ампера. Величина ампера не змінилась при зміні визначення. Однак зміна визначення привела до того, що вказаний вище вираз для магнітної сталої перестав бути точним, а став виконуватись лише чисельно з великою точністю.

Кратні і частинні одиниці

Щоб уникнути великих або малих числових значень, за допомогою префіксів SI, зазначених у таблиці, утворюють десяткові кратні та частинні від ампера[2].

Кратні Частинні
величина назва позначення величина назва позначення
101 А декаампер даА daA 10−1 А дециампер дА dA
102 А гектоампер гА hA 10−2 А сантиампер сА cA
103 А кілоампер кА kA 10−3 А міліампер мА mA
106 А мегаампер МА MA 10−6 А мікроампер мкА µA
109 А гігаампер ГА GA 10−9 А наноампер нА nA
1012 А тераампер ТА TA 10−12 А пікоампер пА pA
1015 А петаампер ПА PA 10−15 А фемтоампер фА fA
1018 А ексаампер ЕА EA 10−18 А атоампер аА aA
1021 А зетаампер ЗА ZA 10−21 А зептоампер зА zA
1024 А йотаампер ЙА YA 10−24 А йоктоампер йА yA
   застосовувати не рекомендовано

Позначення префікса розглядають разом з позначенням одиниці, до якої його безпосередньо приєднано, утворюючи з нею нове позначення для десяткових кратних і частинних одиниць, які можна піднести до позитивного або негативного степеня та які можна з’єднати з позначеннями інших одиниць для формування складних похідних одиниць.

Зв'язок з іншими одиницями SI

Якщо електричний струм в провіднику дорівнює 1 амперу, то за 1 секунду через поперечний переріз проходить заряд, рівний 1 кулону.

   1 А = Кл/с.

Якщо конденсатор ємністю в 1 фарад заряджати струмом 1 ампер, то напруга на обкладках буде зростати на 1 вольт кожну секунду.

Примітки
  1. 6.5.2 // Quantities and units—Part 1: General — 1 — ISO, 2009. — P. 17. — 41 p.
  2. ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)
  3. Le Système international d’unités (SI) / The International System of Units (SI). — BIPM, 2019. — P. 132. — ISBN 978-92-822-2272-0.
  4. ampere (A). www.npl.co.uk. Процитовано 21 травня 2019.
  5. Value. Physics. USA: NIST..

Література
  1. Наказ Міністерства економічного розвитку та торгівлі України від 25.08.2015 № 914. Про затвердження визначень основних одиниць SI, назв та визначень похідних одиниць SI, десяткових кратних і частинних від одиниць SI, дозволених позасистемних одиниць, а також їх позначень та Правил застосування одиниць вимірювання і написання назв та позначень одиниць вимірювання і символів величин.
  2. Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
  3. Біленко І. І. Фізичний словник. — К.: Вища школа, Головне видав. 1979. — 336 с.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.