Ампер чему равен: физический смысл одного ампера, в чем измеряется?

новые определения ампера, килограмма, кельвина и моля / Хабр

Международное бюро мер и весов планирует провести самую значительную реформу в международной системе единиц (СИ) со времени последней большой ревизии этого стандарта в 1960 году, пишет Nature. Придётся принимать новые ГОСТы, а также внести исправления в учебники физики в школе и вузах.

В настоящее время СИ (современный вариант метрической системы) принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти везде используется в области техники. Полное определение всех единиц СИ приведено в официальной брошюре (8-е издание) и дополнении к ней от 2014 года. Нынешний стандарт утверждён в СССР 1 января 1963 года ГОСТом 9867-61 «Международная система единиц».

Руководство международной организации проголосует за предложенные изменения на Генеральной конференции по мерам и весам в 2018 году, а в случае положительного решения изменения вступят в силу с мая 2019 года. Новые определения для единиц измерения и эталонов никак не отразится на жизни обывателей: один килограмм картофеля в магазине останется тем же килограммом картофеля. Весы будут измерять овощи и мясо с той же точностью, что и раньше. Но эти определения важны для учёных, потому что в научных исследованиях должна соблюдаться идеальная точность формулировок и измерений. Международное бюро мер и весов считает, что новые эталоны позволят «обеспечить высочайший уровень точности в различных способах измерений в любом месте и времени и в любом масштабе, без потери точности».

Итак, какие же изменения нас ждут?

Сейчас Международное бюро мер и весов намерено пересмотреть определения и эталоны следующих единиц измерения:

• ампер
• килограмм
• кельвин
• моль

Следует оговориться, что далее по тексту новые определения приводятся в сокращённом виде и не соответствует в точности тексту, который записан в официальном документе. Сам документ и окончательные значения констант опубликуют в ближайшее время.

принято III Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1901 году и формулируется так: «Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма». При этом Международный прототип (эталон) килограмма хранится в Международном бюро мер и весов (расположено в городе Севр неподалёку от Парижа) и представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Размер прототипа примерно соответствует размеру мяча для гольфа.

Компьютерное изображение международного прототипа килограмма

Проблема с эталоном килограмма состоит в том, что любые материалы могут терять атомы или, наоборот, пополняться атомами из окружающего пространства. В частности, различные официальные копии эталонного килограмма, который хранится в Севре, отличаются по весу от официального эталона. Разница достигает 60 микрограмм. Такие изменения произошли за более чем 100 лет с момента создания копий.

Ещё одна проблема с единицами измерения фиксированного масштаба — то, что элемент неопределённости (погрешность) увеличивается по мере удаления от этой фиксированной точки (эталона). Например, сейчас при измерении миллиграмма элемент неопределённости в 2500 раз больше, чем при измерении килограмма.

Эта проблема решается, если определить единицу измерения через другую физическую постоянную. Собственно, в новом определении килограмма так и сделано: здесь используется постоянная Планка.

Новое определение: 1 килограмм равен постоянной Планка, поделенной на 6,626070040 × 10⁻³⁴ м²·с⁻¹. Для выражения единицы требуется постоянная Планка.

Измерение массы на практике возможно с помощью ваттовых весов: через два отдельных эксперимента со сравнением механической и электромагнитной силы, а затем путём перемещения катушки через магнитное поле для создания разности потенциалов (на иллюстрации внизу). Грубо говоря, масса вычисляется через электроэнергию, которая необходима, чтобы поднять предмет, лежащий на другой чаше весов.

: как записано в ГОСТе, 1 кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём. В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды.

Тройная точка воды — строго определённые значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:

0,00015576 моля ²H на один моль ¹Н
0,0003799 моля ¹⁷О на один моль ¹⁶О
0,0020052 моля ¹⁸О на один моль ¹⁶О.

Проблемы современного определения очевидны. При практической реализации величиа кельвина зависит от изотопоного состава воды, а на практике практически невозможно добиться молекулярного состава воды, который соответствует Техническому приложению к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90.

Ещё в 2011 году на заседании Генеральной конференции по мерам и весам было предложено в будущей редакции Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его со значением постоянной Больцмана. Таким образом, значение кельвина впервые будет точно зафиксировано.

Новое определение: 1 кельвин соответствует изменению тепловой энергии на 1,38064852 × 10⁻²³ джоулей. Для выражения единицы требуется постоянная Больцмана.

Измерять точную температуру можно с помощью измерения скорости звука в сфере, заполненной газом. Скорость звука пропорциональна скорости перемещения атомов.

: моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.

Новое определение: количество вещества системы, которая содержит 6,022140857 × 10²³ специфицированных структурных единиц. Для выражения единицы требуется постоянная Авогадро (число Авогадро).

Для вычисления числа Авогадро — и определения моля через него — учёные предлагают создать идеальную сферу из чистого кремния-28. У этого вещества идеально точная кристаллическая решётка, так что количество атомов в сфере можно определить, если точно измерить диаметр сферы (с помощью лазерной системы). В отличие от существующего куска платиново-иридевого сплава, скорость потери атомов кремния-28 точно предсказуема, что позволяет вносить коррективы в эталон.

Первые опыты по созданию такого эталона предприняли в 2007 году. Исследователи из берлинского Института выращивания кристаллов под руководством Хелге Риманна (Helge Riemann) приобрели в России обогащённый кремний-28 и сумели получить образец изотопа 28 с чистотой 99,994%. После этого исследователи ещё несколько лет анализировали состав 0,006% «лишних» атомов, определяли точный объём сферы и проводили рентгеноструктурный анализ. Изначально предполагалось, что «идеальные» сферы из кремния-28 могут быть утверждены в качестве нового стандарта для килограмма. Но сейчас более вероятно то, что их используют для вычисления числа Авогадро, и, как следствие, определения моля. Тем более что за время, прошедшее с 2007 года, физики научились производить гораздо более чистый кремний-28.

Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998. Фото: CSIRO Presicion Optics

В 2014 году американские физики сумели обогатить кремний-28 до беспрецедентного качества в 99,9998% в рамках международного проекта по расчёту числа Авогадро.

предложено Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принято IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году: «Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10

ньютона».

В современном определении ампер определяется через некий мысленный эксперимент, который предусматривает возникновение силы в двух проводах бесконечной длины. Очевидно, что на практике мы не может измерить такую силу, потому что по определению не может существовать двух проводников бесконечной длины.

Изменить определение ампера предложили на том же заседании Генеральной конференции по мерам и весам в октябре 2011 года, что и определение кельвина. Идея заключалась в том, что новое определение должно быть основано не на созданный человеком артефактах через мысленный эксперимент, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов. Итак, новое определение выражается только через одну постоянную — заряд электрона.

Новое определение: электрический ток, соответствующий потоку 1/1,6021766208 × 10⁻¹⁹ элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется заряд электрона.

На практике для определения ампера понадобится только один инструмент — одноэлектронный насос. Такие инструменты создали несколько лет назад. Они позволяют перемещать определённое количество электронов в течение каждого насосного цикла, что является крайне ценным качеством для фундаментальной науки и метрологии.

Определения секунды, метра и канделы, судя по всему, остаются неизменными, как показано на иллюстрации.

В новой системе СИ определение всех единиц выражается через константу с фиксированным значением. Многие единицы определяются во взаимосвязи с другими единицами. Например, определение килограмма определяется через постоянную Планка, а также через определения секунды и метра.

Считается, что такая система гораздо более устойчива и самодостаточна.

Основные определения — Ампер | Определенный электрический

Ампер (символ: A) — это единица измерения электрического тока в системе СИ и одна из семи основных единиц системы СИ. Он назван в честь Андре-Мари Ампера (1775–1836), французского математика и физика, которого считают отцом электродинамики. На практике его название часто сокращают до amp.

На практике ампер — это мера количества электрического заряда, проходящего через точку за единицу времени. Примерно 6,241 × 1018 электронов, проходящих через данную точку каждую секунду, составляет один ампер.

Определение

Ампера гласит, что существует сила притяжения между двумя параллельными проводами, по которым проходит электрический ток. Эта сила используется в формальном определении ампера, которое гласит, что это «постоянный ток, который будет создавать силу притяжения 2 × 10–7 ньютонов на метр длины между двумя прямыми параллельными проводниками бесконечной длины и пренебрежимо малым круговым крестом. разделены на расстоянии одного метра в вакууме ».

История

Ампер был первоначально определен как одна десятая электромагнитной единицы тока системы CGS (теперь известной как абампер), количество тока, которое создает силу в два дина на сантиметр длины между двумя проводами, расположенными на расстоянии одного сантиметра друг от друга.Размер блока был выбран так, чтобы производные от него блоки в системе MKSA имели удобный размер.

«Международный ампер» был первой реализацией ампера, определяемого как ток, который выделяет 0,001118000 граммов серебра в секунду из раствора нитрата серебра. Позже более точные измерения показали, что этот ток составляет 0,99985 А.

Реализация

Ампер наиболее точно определяется с помощью ваттного баланса, но на практике поддерживается с помощью закона Ома из единиц электродвижущей силы и сопротивления, вольта и ома, поскольку последние два могут быть связаны с физическими явлениями, которые относительно легко поддаются измерению. воспроизводят джозефсоновский переход и квантовый эффект Холла соответственно.

В настоящее время методы определения силы тока имеют относительную неопределенность, составляющую приблизительно несколько частей из 107, и включают в себя реализацию ватта, ома и вольта.

Предлагаемое определение будущего

Вместо определения силы между двумя токоведущими проводами было предложено определять ампер в терминах скорости потока элементарных зарядов. Поскольку кулон приблизительно равен 6,24150948 × 1018 элементарных зарядов, один ампер приблизительно эквивалентен 6.24150948 × 1018 элементарных зарядов, таких как электроны, пересекают границу за одну секунду. Предлагаемое изменение будет определять 1 А как ток в направлении потока определенного количества элементарных зарядов в секунду. В 2005 году Международный комитет мер и весов (CIPM) согласился изучить предлагаемое изменение и, в зависимости от результатов экспериментов в течение следующих нескольких лет, официально предложить изменение на 24-й Генеральной конференции по весам и мерам (CGPM). ) в 2011.

— В чем разница между током и ампером?

Похоже, ваша книга устарела. Раньше ответ был B, но по состоянию на прошлый год A теперь правильный.

Определение ампера в 8-м издании SI было:

Ампер — это постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с ничтожно малым круглым поперечным сечением и помещать на расстоянии 1 метра в вакууме, создавал бы между этими проводниками силу, равную 2 × 10-7 ньютон. на метр длины.

Итак, как вы можете видеть, 8-е издание фактически определило ампер в терминах силы между двумя параллельными проводниками с током.

Однако это изменилось с новым 9-м изданием:

Ампер (символ A) — это единица измерения электрического тока в системе СИ. Он определяется путем принятия фиксированного числового значения элементарного заряда e равным 1,602 176 634 × 10-19 при выражении в единицах C, которые равны A s, где второе значение определяется как ∆νCs

.

Итак, теперь ампер определен так, что он составляет ровно 1/1 доллара.{-19} $ электронов за секунду, проходящих мимо точки.

Ток — это скорость прохождения носителей заряда через определенное место, но ампер — это единица измерения тока, и поэтому ее можно в принципе определить с помощью любого эксперимента, который дает надежную величину тока. Теперь, с квантово-механическими стандартами сопротивления и напряжения, можно провести несколько различных экспериментов с достаточно высокой точностью, чтобы иметь смысл просто определить фиксированный элементарный заряд.

https: // www.bipm.org/en/publications/si-brochure/

По поводу разницы между током и ампером. Ампер — это единица измерения тока в системе СИ. Говорят, что ампер имеет размерность тока. Это похоже на идею о том, что метр — это единица измерения длины в системе СИ. Метр — это не длина, это единица длины, и есть другие единицы длины, не относящиеся к системе СИ, например миля и дюйм. Точно так же ампер — это не ток, это единица измерения тока в системе СИ, и существуют другие системы единиц, которые определяют ток по-разному.

Что такое ампер? — Определение, символ и единица измерения ампер

Ампер, обычно используемый в сокращенной форме как «ампер», является базовой единицей электрического потока в Международной системе единиц (СИ). Он назван в честь Андре-Мари Ампера (1775–1836), французского математика и физика, которого считали отцом электродинамики.

Международная система единиц характеризует ампер с точки зрения других базовых единиц путем оценки электромагнитной мощности между электрическими проводниками, по которым протекает электрический поток.Предыдущая структура оценки CGS имела два уникальных значения тока, одно в основном эквивалентно СИ, а другое использовало электрический заряд в качестве базовой единицы, причем единица заряда характеризовалась оценкой мощности между двумя заряженными металлическими пластинами. Затем ампер характеризовался как заряд в один кулон в секунду. В СИ единица заряда, кулон, характеризуется как заряд, проводимый одним ампером в течение одной секунды.

Новые определения, касающиеся инвариантных констант природы, в явном виде элементарного заряда, станут официальными и будут использоваться 20 мая 2019 года и после этой даты.

SI определяет ампер следующим образом:

«Ампер — это тот постоянный ток, который, если он поддерживается в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с незначительным круглым поперечным сечением и помещен на расстоянии одного метра в вакууме, создает между этими проводниками ток сила, равная 2 × 10-7 ньютонов на метр длины «.

Закон силы Ампера выражает, что существует сила притяжения или отталкивания между двумя параллельными проводами, проводящими электрический поток. Эта мощность используется в формальном значении ампера.Единица измерения электрического заряда в системе СИ — кулон — «это количество энергии, передаваемое за 1 секунду током в 1 ампер». С другой стороны, ток в один ампер — это один кулон заряда, проходящий через заданную точку каждую секунду:

Как правило, заряд Q определяется постоянным током I, протекающим в течение периода t, поскольку Q = It.

Постоянный, немедленный и нормальный ток передается в амперах (например, «зарядный ток составляет 1,2 А»), а заряд накапливается или игнорируется схемой, временные рамки передаются в кулонах (другими словами, «заряд батареи составляет 30000»). C «).Связь ампера (Кл / с) с кулоном эквивалентна связи ватта (Дж / с) с джоуль.

Изначально ампер был охарактеризован как одна десятая единицы электрического потока в расположении единиц сантиметр – грамм – секунда. Эта единица измерения, в настоящее время известная как ампер, была охарактеризована как мера тока, которая создает мощность в два дина на каждый сантиметр длины между двумя проводами, разделенными на один сантиметр. Пролет агрегата был выбран с той целью, чтобы агрегаты, полученные от него в рамках MKSA, были бы услужливо оценены.«Глобальный ампер» был ранним признанием ампера, охарактеризованного как подарок, который будет хранить 0,001118 грамма серебра каждую секунду из нитрата серебра. Впоследствии все более точные оценки показали, что этот ток составляет 0,99985 А.

Поскольку мощность определяется как результат тока и напряжения, ток снова может быть передан в альтернативные блоки, используя соотношение I = P / V, и, соответственно, , 1-амперный эквивалент 1 Вт / В. Расход можно оценить с помощью мультиметра, устройства, которое может измерять электрическое напряжение, расход и сопротивление.Стандартный ампер наиболее точно определяется с использованием баланса Киббла, но обычно поддерживается законом Ома из единиц электродвижущей силы и противодействия, вольта и ома, поскольку последние два могут быть связаны с физическими чудесами, которые, как правило, просты в использовании. Повторюсь, джозефсоновское пересечение и квантовый холловский удар соответственно.

В настоящее время процедуры для настройки подтверждения наличия ампера имеют общую уязвимость около пары частей из 107 и включают подтверждение ватта, ома и вольта.

В отличие от определения со ссылкой на мощность между двумя токопроводящими проводами, было рекомендовано, чтобы ампер характеризовался с учетом скорости потока основных зарядов. Поскольку кулон примерно эквивалентен 6,2415093 × 1018 элементарным зарядам (например, зарядам, переносимым протонами, или отрицательным из зарядов, переносимых электронами), один ампер примерно сравним с 6,2415093 × 1018 базовых зарядов, перемещающихся за предел за один момент. .

(6.2415093 × 1018) пропорционально оценке основного заряда в кулонах). Предлагаемое изменение будет характеризовать 1А аналогично току по направлению к потоку определенного количества рудиментарных зарядов каждую секунду. В 2005 году Международный комитет мер и весов (CIPM) согласился рассмотреть предложенное изменение. Новое определение обсуждалось на 25-й Генеральной конференции мер и весов (CGPM) в 2014 году, однако на данный момент не было получено.

Ток, потребляемый обычно используемыми системами распределения энергии с постоянным напряжением, обычно определяется мощностью (ватт), потребляемой системой, и рабочим напряжением.Чтобы соответствовать указанным выше причинам, приведенные ниже примеры сгруппированы по уровням напряжения.

1. ЦП — 1 В постоянного тока

2. Текущие ЦП компьютеров (до 15 … 45 Вт при 1 В): до 15 … 45 А

3. Текущие ЦП премиум-класса (до 65. ..140 Вт при 1,15 В): до 55 … 120 А

4. Портативные устройства

5. Слуховой аппарат (обычно 1 мВт при 1,4 В): 700 мкА

6. Зарядный USB-адаптер (используется как источник питания — обычно 10 Вт при 5 В): 2 А

7. Транспортные средства с двигателем внутреннего сгорания — 12 В постоянного тока

8.Обычный автомобиль имеет аккумулятор на 12 В. Различные аксессуары, которые питаются от аккумулятора, могут включать:

• Подсветка панели инструментов (обычно 2 Вт): 166 мА \

• Фара (каждая, обычно 60 Вт): 5 А

• Двигатель двигателя на меньшем автомобиле : От 50 A до 200 A

9. Внутреннее электроснабжение в Северной Америке — 120 В переменного тока

10. Большинство внутренних поставщиков электроэнергии в Канаде, Мексике и США работают от 120 В.

11. Бытовые автоматические выключатели обычно обеспечивают максимум Ток 15 А или 20 А на данный набор розеток.

12. USB-адаптер для зарядки (в качестве нагрузки — обычно 10 Вт): 83 мА

13. Портативный телевизор с диагональю 22 дюйма / 56 сантиметров (35 Вт): 290 мА

14. Вольфрамовая лампа (60–100 Вт) ): 500–830 мА

15. Тостер, чайник (1,5 кВт): 12,5 A

16. Фен (1,8 кВт): 15 A

17. Электроснабжение в странах Европы и Содружества — 230–240 В переменного тока

18. Большинство отечественных источников питания в Европе работают от 230 В, а почти все внутренние источники питания Содружества работают от 240 В.Типичные автоматические выключатели обеспечивают ток 16 А.

19. Ток, потребляемый рядом типовых приборов, составляет:

20. Компактная люминесцентная лампа (11–30 Вт): 56–112 мА

21. 22 дюйма / 56-сантиметровый портативный телевизор (35 Вт): 145–150 мА

22. Вольфрамовая лампа (60–100 Вт): 240–450 мА

23. Тостер, чайник (2 кВт): 9 А

24. Погружной нагреватель (4,6 кВт): 19–20 A

(Изображение будет скоро загружено)

Что такое амперметр?

Амперметр (от Ampere Meter) — это измерительный прибор, используемый для измерения тока в цепи.Электрические потоки измеряются в амперах (А), соответственно название. Инструменты, используемые для измерения более мелких потоков в миллиамперном или микроамперном диапазоне, относятся к миллиамперметрам или микроамперметрам. Ранние амперметры были инструментами исследовательских центров, деятельность которых зависела от привлекательного поля Земли. К концу девятнадцатого века были сконструированы улучшенные инструменты, которые можно было устанавливать в любом положении, что позволяло производить точные оценки в электроэнергетических системах. Обычно его называют буквой «Ан».Амперметры имеют чрезвычайно низкую засоренность и постоянно подключены к любой цепи. Амперметр (от Ampere Meter) — это измерительный прибор, используемый для измерения тока в цепи. Электрические потоки измеряются в амперах (А), соответственно название. Инструменты, используемые для измерения более мелких потоков в миллиамперном или микроамперном диапазоне, относятся к миллиамперметрам или микроамперметрам. Ранние амперметры были инструментами исследовательских центров, деятельность которых зависела от привлекательного поля Земли.К концу девятнадцатого века были сконструированы улучшенные инструменты, которые можно было устанавливать в любом положении, что позволяло производить точные оценки в электроэнергетических системах. Обычно его называют буквой «Ан». Амперметры имеют чрезвычайно низкую засоренность и постоянно подключены к любой цепи.

Что такое пропускная способность?

Допустимая нагрузка — это более широкая категория по сравнению с допустимой мощностью в амперах, как это определено национальными электротехническими правилами в некоторых странах Северной Америки.Максимальный ток в амперах, который проводник может выдерживать постоянно в условиях использования, не превышая его температурный предел, определяется как допустимая нагрузка. Его также называют пропускной способностью по току.

Допустимая нагрузка на проводник во многом зависит от его способности рассеивать тепло без повреждения проводника или его изоляции. Это функция изоляции от номинальной температуры, электрического сопротивления материала проводника, температуры окружающей среды и способности изолированного проводника отводить тепло в окружающую среду.

Все обычные электрические проводники обладают некоторым сопротивлением потоку электричества. Электрический ток, протекающий по этим проводникам, вызывает падение напряжения и рассеивание мощности, что нагревает проводники. Медь и алюминий могут проводить огромное количество тока без повреждений, но задолго до повреждения проводника изоляция, скорее всего, будет повреждена из-за возникающего тепла.

Расчет допустимой нагрузки проводника обычно основывается на физических и электрических свойствах материала и конструкции проводника и его изоляции, температуре окружающей среды и условиях окружающей среды вокруг проводника.Большая общая площадь поверхности может хорошо рассеивать тепло, если окружающая среда может поглощать тепло.

Номинальный ток

Для электронных машин, таких как регуляторы напряжения, транзисторы и другие подобные устройства, выражение «номинальный ток» чаще используется, чем допустимая допустимая нагрузка, но в целом соображения аналогичны. Однако устойчивость к кратковременной перегрузке по току для полупроводниковых устройств почти равна нулю, поскольку их тепловые емкости очень малы. Пропускная способность — это портмоне для предела в амперах, который определяется национальными электротехническими правилами в некоторых странах Северной Америки.Пропускная способность характеризуется как наибольший ток в амперах, который проводник может постоянно передавать в состоянии использования, не превышая его температурный предел. Дополнительно изображается как предел передачи тока.

Допустимая нагрузка на проводник зависит от его способности рассеивать тепло без вреда для проводника или его защиты. Это элемент номинальной температуры защиты, электрического препятствия материала датчика, окружающей температуры и способности защищенного конвейера рассеивать тепло к материалу.Все обычные электрические кабели имеют некоторую защиту от потока энергии. Электрический поток, проходящий через них, вызывает падение напряжения и рассеивание мощности, что нагревает передатчики. Медь или алюминий могут без вреда проводить большой ток, но задолго до повреждения канала защита, как правило, будет повреждена теплом.

Пропускная способность конвейера зависит от физических и электрических свойств материала, а также от конструкции канала и его защиты, окружающей температуры и природных условий, прилегающих к датчику.Обширная и большая площадь поверхности может хорошо рассеивать тепло, если земля может поглощать тепло.

Для электронных сегментов (например, транзисторов, регуляторов напряжения и т. Д.) Термин «номинальный ток» используется чаще, чем допустимая амплитуда тока, однако, эти соображения носят весьма сравнительный характер. Как бы то ни было, устойчивость к перегрузкам по току в настоящий момент практически равна нулю для полупроводниковых устройств, поскольку их пределы нагрева очень малы.

Ампер | Инженерное дело | Фэндом

ампер (символ: A) — это основная единица измерения электрического тока в системе СИ, равная одному кулону в секунду.Он назван в честь Андре-Мари Ампера, одного из главных первооткрывателей электромагнетизма.

Определение []

Ампер — это постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с ничтожно малым круглым поперечным сечением и помещать на расстоянии 1 метра в вакууме, создавал бы между этими проводниками силу, равную 2 ⁻⁷ ньютон. на метр длины.

Пояснение []

Поскольку это базовый блок, определение ампера не привязано к какой-либо другой электрической единице.Определение ампера эквивалентно фиксированию значения проницаемости вакуума равным μ ₀ = 4π × 10 ⁻⁷ Гн / м. До 1948 года использовался так называемый «международный ампер», определяемый как скорость электролитического осаждения серебра. Старший блок равен 0,999 85 А.

Ампер наиболее точно определяется с помощью баланса ампер, но на практике он поддерживается с помощью закона Ома из единиц напряжения и сопротивления, вольта и ома, поскольку последние два могут быть связаны с физическими явлениями, которые относительно легко поддаются измерению. воспроизводят джозефсоновский переход и квантовый эффект Холла соответственно.

Единица электрического заряда, кулон, определяется в амперах: один кулон — это количество электрического заряда (ранее количество электричества), переносимого током в один ампер, протекающим в течение одной секунды. Таким образом, ток (электричество) — это скорость, с которой заряд проходит через провод или поверхность. Один ампер тока (I) равен потоку одного кулона заряда (Q) в секунду времени (t):

Так как кулон примерно равен 6.24 × 10 ¹⁸ элементарных зарядов, один ампер эквивалентен 6,24 × 10 ¹⁸ элементарных зарядам, например электронам, движущимся через поверхность за одну секунду. Точнее, используя определения СИ для обычных значений постоянной Джозефсона и констант фон Клитцинга, ампер можно определить как точно 6,241 509 629 152 65x 10¹ ⁸ элементарных заряда в секунду.

См. Также []

Внешние ссылки []

Единица измерения электрического тока «ампер»

Единица измерения электрического тока в амперах (А), названная в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836), является одной из семи традиционных основных единиц Международной системы Единицы (СИ).

В историческом развитии СИ, начиная с 1948 года, ампер определялся силовым эффектом между двумя проводниками, по которым протекает ток. Это «классическое» определение, основанное на электромагнетизме, неявно устанавливает значение магнитной постоянной μ ₀ = 4 π ^. 10 ^-7 H ^. м ^-1 = 4π ^. 10 ^-7 м ^. кг ^. с ^{-2 .} А ^-2 . Прямые практические реализации ампера в соответствии с этим определением СИ были основаны на сложных электромеханических устройствах, таких как, например, «текущий баланс». Точность таких реализаций была ограничена несколькими частями в десять миллионов, что было недостаточно для требований современной метрологии.

В соответствии с рекомендациями CIPM ( International Comité des Poids et Mesures ), с 1990 года все калибровки электрического напряжения и сопротивления были связаны с электрическими квантовыми стандартами для электрического напряжения, т.е.е. эффект Джозефсона и для электрического сопротивления, то есть квантовый эффект Холла. Точно фиксированные численные значения постоянной Джозефсона, связанной с эффектом Джозефсона ( K _J-90 = 483 597,9 ГГц / В ₉₀ ) и постоянной фон-Клитцинга, связанной с квантовым эффектом Холла ( R _К-90 = 25 812,807 Ом ₉₀ ).

Использование этих «обычных» эталонных значений для констант фон-Клитцинга и Джозефсона имело значительные практические преимущества с точки зрения обслуживания и распространения электрических блоков.Это позволило воспроизвести электрические единицы со значительно улучшенной точностью до одной миллиардной доли. Однако это также означало, что электрические единицы, производные от «обычных» единиц V ₉₀ и Ω ₉₀ , больше не соответствовали действующей Международной системе единиц (СИ).

20 мая 2019 г. вступил в силу пересмотр СИ, согласно которому значения СИ для постоянной Джозефсона K _J = 2 e / h и для постоянной фон-Клитцинга R _K = h / e ² с использованием точно определенных значений для элементарного заряда e и постоянной Планка h .Таким образом, реализация ома и вольта в СИ теперь возможна с использованием соответствующих квантовых эффектов. Используя соотношение I = U / R или 1 A = 1 В / Ом, соответственно (то есть «закон Ома»), электрический ток или единичный ампер можно связать с двумя электрическими квантовыми эффектами для вольт и ом косвенно, но в полном соответствии с СИ.

Версия SI от 2019 года в принципе предлагает еще одну возможность для прямой реализации ампера, которая основана на точном значении элементарного заряда e .Здесь используется определение тока I как количество заряда Δ Q , переносимого через проводник за единицу времени Δ t , то есть I = Δ Q / Δ t . Понимая переносимый заряд как число N носителей заряда с зарядом e (например, электронов), получаем I = N ∙ e / Δ t или I = N ∙ e ∙ f соответственно, где f — частота электронов, проходящих через поперечное сечение проводника.Это дает возможность напрямую и элегантно определять ток или ампер путем «подсчета» количества электронов, которые проходят через одно поперечное сечение проводника в секунду. Соответствующая реализация возможна с помощью одноэлектронных насосов, вырабатывающих электрические токи посредством синхронизированной управляемой транспортировки одиночных электронов. Эти токи — из-за физических ограничений насосов — в настоящее время все еще очень малы (менее 1 нм = 10 ^-9 А). Кроме того, одноэлектронный транспорт подвержен ошибкам, вызванным статистическими флуктуациями.Следовательно, контроль одноэлектронного транспорта путем «подсчета» ошибок является необходимым. Это возможно на одноэлектронных транзисторах.

Для дальнейшего чтения:

• Х. Шерер и Х. В. Шумахер, «Одноэлектронные насосы и квантовая метрология тока в пересмотренной системе СИ», Ann. Phys., Т. 531, нет. 5, стр. 1800371, 2019.

Вернуться на главную AG 2.61

Определить стандартные электрические блоки

Электрические единицы, такие как ток и напряжение, точно определены международным стандартом.

20 мая 2019 года определение ампера изменилось — теперь оно основано на заряде электрона, а не на силе.

Предыдущее определение: «Ампер — это тот постоянный ток, который, если он поддерживается в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с незначительным круглым поперечным сечением и помещен на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, создает между этими проводниками силу, равную 2 × 10-7 ньютон на метр длины ».

Новое определение: «Ампер (символ A) — это единица измерения электрического тока в системе СИ.Он определяется путем принятия фиксированного числового значения элементарного заряда $ e $ равным 1,602176634 × 10-19 при выражении в единице C, которая равна A⋅s ».

Раньше ампер определялся силой, а кулон — производным от ампера. Теперь все наоборот. Кулон является точным кратным элементарному заряду $ e $, а ампер определяется как кулон в секунду.

Содержание

Стандартные электрические блоки определяются в определенном порядке,

• Во-первых, заряду протона дается переменное имя $ e $, которое называется элементарный заряд .Электрон имеет заряд $ -e $.
• Затем определяется кулон $ (\ text C) $, давая $ e $ точное значение в кулонах.
• Тогда ампер $ (\ text A) $ определяется как поток в один кулон в секунду $ \ text C / \ text s $.
• После этого выводим остальные электрические единицы — ватт, вольт, ом.

Заряд электрона

В 1897 г. Томсон из Кембриджского университета продемонстрировал существование электрона. В 1913 году, шестнадцать лет спустя, Роберт Милликен из Чикагского университета описал свой эксперимент с каплей масла, в котором он установил заряд электрона.

Протон и электрон — это элементарных частиц . Элементарный заряд — это заряд протона, обычно обозначаемый как $ e $ или $ q_e $. Заряд отдельного электрона равен $ −e $. Это обозначение со знаком может немного сбивать с толку, но обычно вы можете сказать из контекста, относится ли $ e $ к заряду протона или электрона. В любом случае мы знаем, что электрон и протон — самые маленькие частицы, несущие заряд. Эта зарядка является основой для всех остальных электрических агрегатов.{18} \, \ text {elementary сборы}