Ампе́р (русское обозначение: А; международное: A) — единица измерения силы электрического тока в Международной системе единиц (СИ) , одна из семи основных единиц СИ . В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и (устаревшее наименование — ампер-виток ) : магнитодвижущая сила 1 ампер (ампер-виток) — это такая магнитодвижущая сила, которую создаёт замкнутый контур, по которому протекает ток, равный 1 амперу . Кроме системы СИ, ампер является единицей силы тока и относится к числу основных единиц в системе единиц МКСА .

Определение

16 ноября 2018 года на XXVI Генеральной конференции мер и весов было принято новое определение ампера, основанное на использовании численного значения элементарного электрического заряда . Формулировка, вступившая в силу 20 мая 2019 года, гласит :

Ампер, обозначение А (A), есть единица электрического тока в SI. Он определяется путем принятия фиксированного числового значения элементарного заряда e равным 1,602176634 × 10 ⁻¹⁹ при выражении в единице Кл , что соответствует А с , где секунда определяется через ${\displaystyle \Delta \nu _{\mathrm {Cs} }.}$

${\displaystyle \Delta \nu _{\mathrm {Cs} }}$ — частота излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 .

История

Происхождение

Единица измерения, предложенная на 1-м Международном конгрессе электриков (1881 г., Париж ) и принятая на Международном электрическом конгрессе (1893 г., Чикаго ) , названа в честь французского физика Андре Ампера . Она была первоначально определена как одна десятая единицы тока системы СГСМ (эта единица, известная в настоящее время как или , определяла ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр длины между двумя тонкими проводниками на расстоянии в 1 см ) .

Международный ампер

В 1893 году было принято определение единицы измерения силы тока как тока, необходимого для электрохимического осаждения 1,118 миллиграммов серебра в секунду из раствора нитрата серебра . Предполагалось, что величина единицы при этом не изменится, однако оказалось, что она изменилась на 0,015 %. Эта единица стала известна как международный ампер.

Определение 1948 года

Определение ампера, предложенное Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принятое IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в октябре 1948 года , гласит :

Ампер — 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 ⁻⁷ ньютона .

Таким образом, фактически было возвращено изначальное определение.

Из этого определения ампера следовало, что магнитная постоянная ${\displaystyle \mu _{0}}$ равна ${\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}}$ Гн / м или, что то же самое, ${\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}}$ Н /А² точно . Это утверждение становится понятным, если учесть, что сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии ${\displaystyle d}$ друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи ${\displaystyle I_{1}}$ и ${\displaystyle I_{2}}$ , приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:

${\displaystyle F={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {2I_{1}I_{2}}{d}}.}$

После того, как в 1983 году было изменено определение метра (с 1960 года оно было привязано к длине волны определённого излучения атома криптона-86, а в 1983 стало определяться как расстояние, которое свет проходит за определённое время) и стало фиксированным (то есть точно определённым) значение скорости света c , фиксированным стало в результате и значение электрической постоянной ε ₀ , поскольку ε ₀ μ ₀ по определению равно 1/ c ² :

${\displaystyle \varepsilon _{0}={\frac {1}{4\pi c^{2}}}\times 10^{7}{\text{м/Гн}}={\frac {1}{4\pi \times \ 299792458^{2}\times 10^{-7}}}}$ Ф/м ≈ 8,85418781762039 × 10 ⁻¹² Ф·м ⁻¹ .

Однако определение ампера, принятое в 1948 году, оказалось трудным для реализации, и в качестве практической реализации эталона ампера с 1980-х годов стали использоваться квантовые приборы, которые привязывали с помощью закона Ома ампер к вольту и ому ( 1 А = 1 В / 1 Ом ), а те, в свою очередь, реализовывались с помощью эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла как определённые зависимости от постоянной Планка h и элементарного заряда e . Поэтому фиксация численных значений постоянной Планка (требуемая в первую очередь для переопределения килограмма ) и элементарного заряда позволила ввести новое определение ампера, привязанное к значениям фундаментальных констант .

Определение 2019 года

В 2018 году на 26-й ГКМВ было принято и на следующий год вступило в силу нынешнее определение ампера (при этом старое определение ампера, действовавшее с 1948 года, отменено). Величина ампера не изменилась при смене определения. Однако изменение определения привело к тому, что указанные выше выражения для магнитной и электрической постоянных μ ₀ и ε ₀ перестали быть точными, а стали выполняться лишь численно (но с огромной точностью) и подлежат экспериментальному измерению. Относительная стандартная неопределённость μ ₀ и ε ₀ равна относительной стандартной неопределённости величины α ( постоянной тонкой структуры ), а именно 2,3 × 10 ⁻¹⁰ на момент принятия резолюции 2018 года .

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ ( фр. Brochure SI , англ. The SI Brochure ), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ) , десятичные кратные и дольные единицы ампера образуются с помощью стандартных приставок СИ . «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации , предусматривает использование в России тех же приставок .

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
10 1 А	декаампер	даА	daA	10 −1 А	дециампер	дА	dA
10 2 А	гектоампер	гА	hA	10 −2 А	сантиампер	сА	cA
10 3 А	килоампер	кА	kA	10 −3 А	миллиампер	мА	mA
10 6 А	мегаампер	МА	MA	10 −6 А	микроампер	мкА	µA
10 9 А	гигаампер	ГА	GA	10 −9 А	наноампер	нА	nA
10 12 А	тераампер	ТА	TA	10 −12 А	пикоампер	пА	pA
10 15 А	петаампер	ПА	PA	10 −15 А	фемтоампер	фА	fA
10 18 А	эксаампер	ЭА	EA	10 −18 А	аттоампер	аА	aA
10 21 А	зеттаампер	ЗА	ZA	10 −21 А	зептоампер	зА	zA
10 24 А	йоттаампер	ИА	YA	10 −24 А	иоктоампер	иА	yA
10 27 А	роннаампер		RA	10 −27 А	ронтоампер		rA
10 30 А	кветтаампер		QA	10 −30 А	квектоампер		qA
рекомендовано к применению применять не рекомендуется

Связь с другими единицами СИ

Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение проходит заряд, равный 1 кулону .

Разность потенциалов в 1 вольт на концах проводника с электрическим сопротивлением 1 ом создаёт в нём ток 1 ампер.

Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.

Если изменять ток со скоростью 1 ампер в секунду в проводнике, имеющем индуктивность 1 генри , в нём создаётся ЭДС индукции, равная одному вольту.

См. также

• Закон Ома
• Электричество
• Закон Ампера

Примечания

Литература

• Краткий словарь физических терминов / Сост. А. И. Болсун, рец. М. А. Ельяшевич. — Мн. : Вышэйшая школа, 1979. — С. 23—24. — 416 с. — 30 000 экз.
• (рус.) . — Изд. 9-е. — Росстандарт, 2019. — 100 с.

Ссылки

• // physics.nist.gov
• // physics.nist.gov
• // afrotechmods.com