Еталон одиниці сили електричного струму

Як відомо із означень, одиниця сили струму рівна одиниці кількості електричного заряду, що проходить через переріз провідника за одиницю часу. Тому природно було б прийняти за еталон одиничний заряд. Однак до сьогоднішнього дня немає фізичної можливості з високою точністю реалізувати такий еталон. Тому в якості основного електричного еталону було прийнято одиницю сили струму – ампер.

Перший еталон ампера було прийнято у 1893 році: одиниця відтворювалася за допомогою срібного вольтаметра і визначалась як незмінний струм який, проходячи через розчин азотнокислого срібла, виділяє 0,001118 г срібла за 1 секунду. Цей ампер назвали міжнародним.

Пізніше, у 1948 р., перейшли до іншого принципу визначення ампера – через силу взаємодії двох провідників. Такий метод призводить до більш високої точності відтворення одиниці порівняно з методами, що засновані на визначенні кількості тепла або речовини, що виділяються при проходженні електричного струму. Тому еталон ампера 1948 р. базувався на законі Ампера, що описує взаємодію струмів.

Зараз еталон ампера визначається по силі взаємодії двох прямолінійних провідників безкінечної довжини та мізерно малого перерізу, що розміщені на відстані 1 м один від одного у пустоті. При силі електричного струму в провідниках 1 А сила взаємодії між ними складає 2·10^-7 Н на кожний метр довжини.

Поняття бескінечної довжини та мізерно малого перерізу в реальному еталоні не проявляється, так як з допомогою закона Ампера можна з достатньо високою точністю розрахувати силу взаємодії струмів, що протікають по провідникам кінечних розмірів.

Як еталон зараз прийняті струмові ваги, які визначають силу взаємодії між коаксіальними рухомою та нерухомою котушками. Рухома котушка коаксіально входить у нерухому, а також вона урівноважена грузом через плече вагів. Котушки з’єднані послідовно і, при проходженні через них струму, між ними виникає сила взаємодії:

F = k І₁ І₂ = k I², (4.1)

де І₁=І₂=І – сила струму, що пртікає через котушки; k – коєфіцієнт пропорційності (постійна, що залежить від форми та розміру котушок). Ця сила зрівноважується додатковим грузом масою m:

F = mg, (4.2)

звідки, прирівнявши (4.1) та (4.2), маємо:

I=. (4.3)

Похибка при визначенні одиниці таким еталоном ампера становить не більше 1·10^-3 %.

Дата добавления: 2014-01-07