Ампер

{{#if: | }} 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 разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование — ампер-виток)<ref>Магнитодвижущая сила // Большая советская энциклопедия</ref>: магнитодвижущая сила 1 ампер (ампер-виток) — это такая магнитодвижущая сила, которую создаёт замкнутый контур, по которому протекает ток, равный Шаблон:Nobr. Кроме системы СИ, ампер является единицей силы тока и относится к числу основных единиц в системе единиц МКСА.

Ток в один ампер равен одному кулону в секунду.

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<ref>Шаблон:Публикация</ref>Шаблон:Sfn:

{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |

}}{{#if: |

:

}}

{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |

}} Ампер, обозначение А (A), есть единица электрического тока в SI. Он определяется путем принятия фиксированного числового значения элементарного заряда Шаблон:Math равным Шаблон:Nobr при выражении в единице Кл, что соответствует Шаблон:Nobr, где секунда определяется через <math>\Delta \nu_\mathrm{Cs}.</math> {{#if:

|

—

}}

<math>\Delta \nu_{\mathrm{Cs}}</math> — частота излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

История

Происхождение

Единица измерения, предложенная на 1-м Международном конгрессе электриков<ref name="History" /> (1881 г., Париж) и принятая на Международном электрическом конгрессе (1893 г., Чикаго)Шаблон:Sfn, 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 абампер или био, определяла ток, создающий силу в Шаблон:Nobr на сантиметр длины между двумя тонкими проводниками на расстоянии в Шаблон:Nobr)<ref>Шаблон:Citation Шаблон:Cite web</ref>.

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<ref name="History">Шаблон:Citation Шаблон:Cite web</ref>. 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, гласитШаблон:Sfn<ref name="Brochure">The SI brochure Шаблон:Wayback Описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов.</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>:

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 Шаблон:Nobr один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную Шаблон:Nobr.

Иллюстрация к определению ампера 1948 года

Таким образом, фактически было возвращено изначальное определение.

Из этого определения ампера следовало, что магнитная постоянная <math>\mu_0 </math> равна <math>4 \pi \times 10^{-7}</math> Гн/м или, что то же самое, <math>4 \pi \times 10^{-7}</math> Н/А² точно. Это утверждение становится понятным, если учесть, что сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии <math>d</math> друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи <math>I_1</math> и <math>I_2</math>, приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:

<math>F = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{2 I_1 I_2}{d}.</math>

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 Шаблон:Math, фиксированным стало в результате и значение электрической постоянной Шаблон:Math, поскольку Шаблон:Math по определению равно 1/Шаблон:Math Шаблон:Sfn:

<math>\varepsilon_0 = \frac{1}{4 \pi c^2} \times 10^{7} </math> м/Гн <math> = \frac{1}{4 \pi\times\ 299792458^2 \times 10^{-7}} </math> 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 (Шаблон:Nobr), а те, в свою очередь, реализовывались с помощью эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла как определённые зависимости от постоянной Планка Шаблон:Math и элементарного заряда Шаблон:Math. 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 константШаблон:Sfn.

Определение 2019 года

Шаблон:Main 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 Шаблон:Math и Шаблон:Math перестали быть точными, а стали выполняться лишь численно (но с огромной точностью) и подлежат экспериментальному измерению. Относительная стандартная неопределённость Шаблон:Math и Шаблон:Math равна относительной стандартной неопределённости величины Шаблон:Math (постоянной тонкой структуры), а именно 2,3 × 10⁻¹⁰ на момент принятия резолюции 2018 годаШаблон:Sfn.

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI, англ. Шаблон:Lang-en2), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы ампера образуются с помощью стандартных приставок СИ<ref name="Brochure" />Шаблон:Sfn. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в России тех же приставок<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 А	10−1 А
102 А	10−2 А
103 А	10−3 А
106 А	10−6 А
109 А	10−9 А
1012 А	10−12 А
1015 А	10−15 А
1018 А	10−18 А
1021 А	10−21 А
1024 А	10−24 А
1027 А	10−27 А
1030 А	10−30 А Шаблон:Кратные и дольные единицы/Единица {{ #ifexpr: 3 > 3 or 30 < 30 or 3 > 3 or 30 < 30 | Шаблон:Кратные и дольные единицы/Легенда | Шаблон:Кратные и дольные единицы/Легенда }}

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<ref>Шаблон:Citation</ref>.

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

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга

Ссылки

Шаблон:Родственный проект{{#if:||}}{{#if: ампер || {{#ifeq: Ампер | ампер | | }} }}

• The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty // physics.nist.gov
• NIST Definition of ampere and μ₀ // physics.nist.gov
• Tutorial video explaining amperes and current // afrotechmods.com