Ампер

ампер
ампер
	Демонстрационная модель подвижного сердечника амперметра . По мере увеличения тока через катушку плунжер втягивается дальше в катушку, а стрелка отклоняется вправо.
Общая информация
Система единиц	СИ
Единица измерения	электрический ток
Символ	А
Назван в честь	Андре-Мари Ампер

Основная единица измерения электрического тока в системе СИ

Ампер ( / ˈ æ m p ɛər / AM -пара , США : / ˈ æ m p ɪər / AM -пэр ; ^[1][ ^2]^[3] символ: A ), ^[4] часто сокращается до amp , ^[5] является единицей электрического тока в Международной системе единиц (СИ). Один ампер равен 1 кулону (Кл), проходящему через точку в секунду. ^[6]^[7]^[8] Он назван в честь французского математика и физика Андре-Мари Ампера (1775–1836), который считается отцом электромагнетизма наряду с датским физиком Гансом Христианом Эрстедом .

Начиная с пересмотра СИ 2019 года , ампер определяется путем фиксации элементарного заряда e, который в точности равен1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹ Кл , ^[6]^[9] что означает, что ампер — это электрический ток, эквивалентный10 ¹⁹ элементарных зарядов, движущихся каждый1,602 176 634 секунд или6,241 509 074 × 10 ¹⁸ элементарных зарядов, движущихся в секунду. До переопределения ампер определялся как ток, проходящий через два параллельных провода на расстоянии 1 метра друг от друга, который создает магнитную силу2 × 10−7 ньютонов на метр ^.

Более ранняя система СГС имела две единицы тока, одна из которых структурирована аналогично системе СИ, а другая использует закон Кулона в качестве фундаментального соотношения, при этом единица заряда СГС определялась путем измерения силы между двумя заряженными металлическими пластинами. Единица тока СГС тогда определялась как одна единица заряда в секунду. ^[10]

История

Ампер назван в честь французского физика и математика Андре-Мари Ампера (1775–1836), который изучал электромагнетизм и заложил основы электродинамики . В знак признания вклада Ампера в создание современной электротехнической науки международная конвенция, подписанная на Международной выставке электричества 1881 года , установила ампер в качестве стандартной единицы измерения электрического тока.

Первоначально ампер определялся как одна десятая единицы электрического тока в системе единиц сантиметр-грамм-секунда . Эта единица, теперь известная как абампер , определялась как величина тока, которая создает силу в две дин на сантиметр длины между двумя проводами, находящимися на расстоянии одного сантиметра друг от друга. ^[11] Размер единицы был выбран таким образом, чтобы единицы, полученные из нее в системе MKSA , имели удобный размер.

«Международный ампер» был ранним воплощением ампера, определяемого как ток, который мог бы внести0,001 118 граммов серебра в секунду из раствора нитрата серебра . Позже более точные измерения показали, что этот ток0,999 85 А. ^[12 ]

Поскольку мощность определяется как произведение тока и напряжения, ампер можно альтернативно выразить через другие единицы, используя соотношение $I = P / V$ , и, таким образом, 1 А = 1 Вт / В. Ток можно измерить с помощью мультиметра — прибора, который может измерять электрическое напряжение, ток и сопротивление.

Прежнее определение в СИ

До 2019 года СИ определяла ампер следующим образом:

Ампер — это постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины с пренебрежимо малым круглым сечением, расположенных на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме, будет создавать между этими проводниками силу, равную2 × 10−7 ньютонов на метр длины. ^[13]^{: 113} ^[^14]

Закон силы Ампера ^[15]^[16] гласит, что между двумя параллельными проводами, по которым течет электрический ток, существует сила притяжения или отталкивания. Эта сила используется в формальном определении ампера.

Единица измерения заряда в системе СИ, кулон , была тогда определена как «количество электричества, переносимое за 1 секунду током силой в 1 ампер». ^[13]^{: 144} И наоборот, ток силой в один ампер равен одному кулону заряда, проходящему через заданную точку за секунду:

{\rm {1\ A=1{\frac {C}{s}}.}}

В общем случае заряд $Q$ определялся постоянным током $I,$ протекающим в течение времени $t,$ как $Q = It$ .

Это определение ампера было наиболее точно реализовано с помощью весов Киббла , но на практике единица поддерживалась с помощью закона Ома из единиц электродвижущей силы и сопротивления , вольта и ома , поскольку последние две могли быть связаны с физическими явлениями, которые относительно легко воспроизвести, эффектом Джозефсона и квантовым эффектом Холла , соответственно. ^[17]

Методы установления реализации ампера имели относительную неопределенность приблизительно в несколько частей на 10 ⁷ и включали реализации ватта, ома и вольта. ^[17]

Настоящее определение

В редакции СИ 2019 года ампер был определен как фиксированное числовое значение элементарного заряда $e,$ равное1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹ при выражении в единице С, которая равна А⋅с, где секунда определяется через $∆ ν Cs$ , невозмущенную частоту сверхтонкого перехода основного состояния атома цезия -133. ^[18]

Единица измерения заряда в системе СИ, кулон , «является количеством электричества, переносимым за 1 секунду током силой в 1 ампер». ^[19] И наоборот, ток силой в один ампер представляет собой один кулон заряда, проходящий через заданную точку за секунду:

{\rm {1\ A=1\,{\text{C/s}}.}}

В общем случае заряд $Q$ определяется постоянным током $I,$ протекающим в течение времени $t,$ как $Q = I t$ .

Постоянный, мгновенный и средний ток выражаются в амперах (например, «ток зарядки равен 1,2 А»), а заряд, накопленный (или прошедший через цепь) за определенный период времени, выражается в кулонах (например, « заряд батареи равен30 000 Кл "). Отношение ампера (Кл/с) к кулону такое же, как отношение ватта (Дж/с) к джоулю .

Единицы, полученные из ампера

Международная система единиц (СИ) основана на семи базовых единицах СИ: секунде , метре, килограмме , кельвине , ампере, моле и канделе, представляющих семь основных типов физических величин или «измерений» ( время , длина , масса , температура , электрический ток, количество вещества и сила света соответственно), а все остальные единицы СИ определяются с их помощью. Этим производным единицам СИ могут быть даны специальные названия, например, ватт, вольт, люкс и т. д., или они могут быть определены в терминах других единиц, например, метр в секунду . Единицами со специальными названиями, полученными от ампера, являются:

Количество	Единица	Символ	Значение	В основных единицах СИ
Электрический заряд	кулон	С	ампер-секунда	А⋅с
Разность электрических потенциалов	вольт	В	джоуль на кулон	кг⋅м ² ⋅с ⁻³ ⋅А ⁻¹
Электрическое сопротивление	ом	Ω	вольт на ампер	кг⋅м ² ⋅с ⁻³ ⋅А ⁻²
Электропроводность	сименс	С	ампер на вольт или обратный ом	с ³ ⋅А ² ⋅кг ⁻¹ ⋅м ⁻²
Электрическая индуктивность	Генри	ЧАС	ом секунда	кг⋅м ² ⋅с ⁻² ⋅А ⁻²
Электрическая емкость	фарад	Ф	кулон на вольт	с ⁴ ⋅А ² ⋅кг ⁻¹ ⋅м ⁻²
Магнитный поток	вебер	Вб	вольт-секунда	кг⋅м ² ⋅с ⁻² ⋅А ⁻¹
Плотность магнитного потока	тесла	Т	вебер на квадратный метр	кг⋅с ⁻² ⋅А ⁻¹

Существуют также некоторые единицы СИ, которые часто используются в контексте электротехники и электроприборов, но определяются независимо от ампера, в частности, герц , джоуль, ватт, кандела, люмен и люкс.

Префиксы СИ

Как и другие единицы СИ, ампер можно модифицировать, добавив префикс , умножающий его на степень 10 .

Кратные единицы СИ для ампера (А)
Дробные числа			Множественные
Ценить	символ СИ	Имя	Ценить	символ СИ	Имя
10 ⁻¹ А	дА	дециампер	10 ¹ А	даА	декаампер
10 ⁻² А	ЦА	сантиампер	10 ² А	га	гектоампер
10 ⁻³ А	мА	миллиампер	10 ³ А	кА	килоампер
10 ⁻⁶ А	мкА	микроампер	10 ⁶ А	МА	мегаампер
10 ⁻⁹ А	нА	наноампер	10 ⁹ А	ГА	гигаампер
10 ⁻¹² А	пА	пикоампер	10 ¹² А	ТА	тераампер
10 ⁻¹⁵ А	фА	фемтоампер	10 ¹⁵ А	ПА	петаампер
10 ⁻¹⁸ А	аА	аттоампер	10 ¹⁸ А	ЭА	пример
10 ⁻²¹ А	зА	зептоампер	10 ²¹ А	ЗА	зеттампер
10 ⁻²⁴ А	йА	йоктоампер	10 ²⁴ А	ЯА	йоттаампер
10 ⁻²⁷ А	ра	ронтоампер	10 ²⁷ А	РА	роннаампер
10 ⁻³⁰ А	кА	квектоампер	10 ³⁰ А	ОК	кеттаампер

Смотрите также

Амперметр – прибор, измеряющий электрический ток.
Допустимая сила тока — максимальный ток, который может подаваться непрерывно без повреждения устройства или системы.
Электрический ток – Поток электрического заряда
Электрический шок – физиологическая реакция или травма, вызванная электрическим током.Pages displaying short descriptions of redirect targets
Гидравлическая аналогия – широко используемая аналогия для объяснения электрических цепей.
Проницаемость вакуума – Физическая константа
Порядки величин (тока) – Сравнение широкого диапазона электрических токов.

Ссылки

^ Джонс, Дэниел (2011), Роуч, Питер ; Сеттер, Джейн ; Эслинг, Джон (ред.), Cambridge English Pronouncing Dictionary (18-е изд.), Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-15255-6{{citation}}: CS1 maint: overridden setting (link)
^ Уэллс, Джон С. (2008), Словарь произношения Longman (3-е изд.), Longman, ISBN 978-1-4058-8118-0
^ "ampere", словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster , получено 29 сентября 2020 г.
^ "2. SI basic units", SI brochure (8th ed.), BIPM, архивировано из оригинала 7 октября 2014 г. , извлечено 19 ноября 2011 г.
^ СИ поддерживает только использование символов и не одобряет использование сокращений для единиц. "Bureau International des Poids et Mesures" (PDF) , 2006, стр. 130, архивировано из оригинала (PDF) 14 августа 2017 г. , извлечено 21 ноября 2011 г.
^ ab BIPM (20 мая 2019 г.), «Mise en pratique for the definition of the ampere in the SI», BIPM , получено 18 февраля 2022 г.
^ "2.1. Единица электрического тока (ампер)", брошюра СИ (8-е изд.), BIPM, архивировано из оригинала 3 февраля 2012 г. , извлечено 19 ноября 2011 г.
^ "Определения основных единиц: Ампер", Physics.nist.gov , заархивировано из оригинала 25 апреля 2017 г. , извлечено 28 сентября 2010 г.
^ Проект резолюции A «О пересмотре Международной системы единиц (СИ)», который будет представлен на 26-м заседании CGPM (2018 г.) (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 29 апреля 2018 г. , извлечено 28 октября 2018 г.
^ Боданис, Дэвид (2005), Electric Universe , Нью-Йорк: Three Rivers Press, ISBN 978-0-307-33598-2
↑ Kowalski, L (1986), «Краткая история единиц СИ в электричестве», The Physics Teacher , 24 (2), Montclair: 97–99, Bibcode : 1986PhTea..24...97K, doi : 10.1119/1.2341955, архивировано из оригинала 14 февраля 2002 г.
↑ История ампера, Размеры, 1 апреля 2014 г., архивировано из оригинала 20 октября 2016 г. , извлечено 20 сентября 2023 г.
^ ab Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN 92-822-2213-6, заархивировано (PDF) из оригинала 4 июня 2021 г. , извлечено 16 декабря 2021 г.
^ Монк, Пол М.С. (2004), Физическая химия: понимание нашего химического мира, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-49180-2, архивировано из оригинала 2 января 2014 г.
^ Сервей, Рэймонд А.; Джуэтт, Дж. В. (2006), Принципы физики Сервея: текст, основанный на исчислении (четвертое издание), Белмонт, Калифорния: Thompson Brooks/Cole, стр. 746, ISBN 0-53449143-X, архивировано из оригинала 21 июня 2013 г.
↑ Beyond the Kilogram: Redefining the International System of Units, США: Национальный институт стандартов и технологий , 2006, архивировано из оригинала 21 марта 2008 г. , извлечено 3 декабря 2008 г.
^ ab "Приложение 2: Практическая реализация определений единиц: Электрические величины", брошюра СИ , BIPM, архивировано с оригинала 14 апреля 2013 г.
^ "ампер (A)", www.npl.co.uk , получено 21 мая 2019 г.
^ Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), Международное бюро мер и весов , 2006, стр. 144, архивировано (PDF) из оригинала 5 ноября 2013 г..

Внешние ссылки

Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности
Определение NIST ампера и μ0

[1] Джонс, Дэниел (2011), Роуч, Питер ; Сеттер, Джейн ; Эслинг, Джон (ред.), Cambridge English Pronouncing Dictionary (18-е изд.), Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-15255-6{{citation}}: CS1 maint: overridden setting (link)

[2] Уэллс, Джон С. (2008), Словарь произношения Longman (3-е изд.), Longman, ISBN 978-1-4058-8118-0

[3] "ampere", словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster , получено 29 сентября 2020 г.

[4] "2. SI basic units", SI brochure (8th ed.), BIPM, архивировано из оригинала 7 октября 2014 г. , извлечено 19 ноября 2011 г.

[BIPM2006-5] СИ поддерживает только использование символов и не одобряет использование сокращений для единиц. "Bureau International des Poids et Mesures" (PDF) , 2006, стр. 130, архивировано из оригинала (PDF) 14 августа 2017 г. , извлечено 21 ноября 2011 г.

[MEP_for_amp-6] BIPM (20 мая 2019 г.), «Mise en pratique for the definition of the ampere in the SI», BIPM , получено 18 февраля 2022 г.

[BIPMdefinition-7] "2.1. Единица электрического тока (ампер)", брошюра СИ (8-е изд.), BIPM, архивировано из оригинала 3 февраля 2012 г. , извлечено 19 ноября 2011 г.

[8] "Определения основных единиц: Ампер", Physics.nist.gov , заархивировано из оригинала 25 апреля 2017 г. , извлечено 28 сентября 2010 г.

[draft-resolution-A-9] Проект резолюции A «О пересмотре Международной системы единиц (СИ)», который будет представлен на 26-м заседании CGPM (2018 г.) (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 29 апреля 2018 г. , извлечено 28 октября 2018 г.

[10] Боданис, Дэвид (2005), Electric Universe , Нью-Йорк: Three Rivers Press, ISBN 978-0-307-33598-2

[11] Kowalski, L (1986), «Краткая история единиц СИ в электричестве», The Physics Teacher , 24 (2), Montclair: 97–99, Bibcode : 1986PhTea..24...97K, doi : 10.1119/1.2341955, архивировано из оригинала 14 февраля 2002 г.

[12] История ампера, Размеры, 1 апреля 2014 г., архивировано из оригинала 20 октября 2016 г. , извлечено 20 сентября 2023 г.

[formerSI_definition-13] Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN 92-822-2213-6, заархивировано (PDF) из оригинала 4 июня 2021 г. , извлечено 16 декабря 2021 г.

[14] Монк, Пол М.С. (2004), Физическая химия: понимание нашего химического мира, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-49180-2, архивировано из оригинала 2 января 2014 г.

[Serway-15] Сервей, Рэймонд А.; Джуэтт, Дж. В. (2006), Принципы физики Сервея: текст, основанный на исчислении (четвертое издание), Белмонт, Калифорния: Thompson Brooks/Cole, стр. 746, ISBN 0-53449143-X, архивировано из оригинала 21 июня 2013 г.

[Beyond-16] Beyond the Kilogram: Redefining the International System of Units, США: Национальный институт стандартов и технологий , 2006, архивировано из оригинала 21 марта 2008 г. , извлечено 3 декабря 2008 г.

[Electrical_quantities-17] "Приложение 2: Практическая реализация определений единиц: Электрические величины", брошюра СИ , BIPM, архивировано с оригинала 14 апреля 2013 г.

[18] "ампер (A)", www.npl.co.uk , получено 21 мая 2019 г.

[19] Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), Международное бюро мер и весов , 2006, стр. 144, архивировано (PDF) из оригинала 5 ноября 2013 г..