Ампер

Ампер
Демонстрациони модел покретног гвозденог амперметра. Како се струја кроз калем повећава, клип се увлачи даље у калем и показивач се скреће удесно.
Информације о јединици
Систем	Међународни систем јединица (СИ)
Јединица	Електрична струја
Симбол	A
Именован по	Андре-Мари Ампер

У физици, ампер (симбол: A) је основна СИ јединица која се користи за мерење електричне струје. Садашња дефиниција, коју је усвојила девета Генерална конференција тежина и мера 1948. године, гласи: „један ампер је стална електрична струја која би, када би се одржавала у два права паралелна проводника, неограничене дужине и занемарљиво малог кружног пресека, који се налазе у вакууму на међусобном растојању од једног метра, проузроковала међу тим проводницима силу једнаку 2 × 10⁻⁷ њутна по метру дужине“. Дефиниција за ампер је истоветна фиксирању вредности пермеабилности у вакууму на μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m. Пре 1948, коришћен је такозвани интернационални ампер, дефинисан преко електролитичке стопе распадања сребра. Једнак је 0,99985 A.

Ампер је добио име по Андре-Мари Амперу, једним од главних који су открили електромагнетизам. Ампер се најтачније постиже користећи амперову равнотежу, али се у пракси добија преко Омовог закона од јединица за напон и отпор, волта и ома. Јединица количине наелектрисања, кулон, се дефинише у вези са ампером: један кулон је количина наелектрисања пренета струјом једног ампера у оквиру једне секунде. Пошто је струја стопа којим се наелектрисање креће по површини, а ампер мери струју, један ампер је једнак току једног кулона у секунди:

$\mathrm {A=C/s} \,$

Пошто је кулон приближно једнак 6,24 × 10¹⁸ основног наелектрисања, један ампер је једнак: 6,24 × 10¹⁸ основног наелектрисања које се креће по површини у једној секунди. Користећи СИ дефиницију за конвенцијалне вредности Џозефсонове и фон Клицингове константе, ампер може да се дефинише као тачно 6,241 509 629 152 65 × 10¹⁸ основног наелектрисања у секунди.

Од редефинисања основних јединица СИ из 2019. године, ампер је дефинисан постављањем магнитуде елементарног наелектрисања на 6981160217663400000♠1,602176634×10⁻¹⁹ C (кулона), што значи да је ампер електрична струја еквивалентна 7019100000000000000♠10¹⁹ елементарних набоја пролази сваких 7000160217663400000♠1,602176634 секунди. Пре редефинисања, ампер је био дефинисан као струја која би морала да се прође кроз 2 паралелне жице удаљене 1 метар да би се произвела магнетна сила од 6993200000000000000♠2×10⁻⁷ њутна по метру. Ранији CGS систем је имао две дефиниције струје, једну у суштини исту као СИ и другу која је користила електрични набој као основну јединицу, при чему је јединица наелектрисања дефинисана мерењем силе између две наелектрисане металне плоче. Ампер је тада дефинисан као један кулон наелектрисања у секунди. У СИ, јединица наелектрисања, кулон, је дефинисана као наелектрисање које носи један ампер током једне секунде.

Дефиниција

Ампер се дефинише узимањем фиксне нумеричке вредности елементарног наелектрисања e 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ када је изражено у јединици C, што је једнако A⋅s, где је секунда дефинисана као ∆ν_Cs, хиперфина прелазна фреквенција непоремећеног основног стања атома цезијум-133.

СИ јединица наелектрисања, кулон, „је количина електричне енергије коју у 1 секунди преноси струја од 1 ампера”. Супротно томе, струја од једног ампера је један кулон наелектрисања који пролази кроз дату тачку у секунди:

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

Уопштено говорећи, наелектрисање Q је одређено сталном струјом I која тече током времена t као Q = I t.

Историја

Ампер је добио име по француском физичару и математичару Андре-Мари Амперу (1775–1836), који је проучавао електромагнетизам и поставио темеље електродинамике. У знак признања за Амперов допринос стварању модерне електричне науке, међународна конвенција, потписана на Међународној изложби електричне енергије 1881. године, установила је ампер као стандардну јединицу електричне мере за електричну струју.

Ампер је првобитно дефинисан као једна десетина јединице електричне струје у систему јединица центиметар–грам–секунда. Та јединица, сада позната као абампер, дефинисана је као количина струје која генерише силу од два дина по центиметру дужине између две жице удаљене један центиметар једна од друге. Величина јединице је изабрана тако да јединице изведене из ње у MKSA систему буду одговарајуће величине.

„Међународни ампер“ је био рана реализација ампера, дефинисаног као струја која би депоновала 6997111800000000000♠0,001118 grams грама сребра у секунди из раствора сребрног нитрата. Касније су тачнија мерења открила да је ова струја 6999999850000000000♠0,99985 A.

Ранија дефиниција у СИ

До 2019. године СИ је дефинисао ампер на следећи начин:

Ампер је она константна струја која би, ако би се одржавала у два права паралелна проводника бесконачне дужине, занемарљивог кружног попречног пресека, и постављена један метар један од другог у вакууму, произвела између тих проводника силу једнаку 6993200000000000000♠2×10⁻⁷ њутна по метар дужине.

Амперов закон силе наводи да постоји привлачна или одбојна сила између две паралелне жице које воде електричну струју. Ова сила се користи у формалној дефиницији ампера.

СИ јединица наелектрисања, кулон, тада је дефинисана као „количина електричне енергије коју у 1 секунди преноси струја од 1 ампера“. Насупрот томе, струја од једног ампера је један кулон наелектрисања који пролази кроз дату тачку у секунди:

${\rm {1\ A=1{\tfrac {C}{s}}.}}$

Уопштено, наелектрисање Q је одређено сталном струјом I која тече током времена t као Q = It.

Реализација

Стандардни ампер се најтачније реализује коришћењем Киблове ваге, али се у пракси одржава путем Омовог закона из јединица електромоторне силе и отпора, волта и ома, пошто се последња два могу везати за физичке појаве које је релативно лако репродуковати, Џозефсонов ефекат и квантни Холов ефекат.

СИ јединице за електрицитет

Јединице СИ система за електромагнетизам
име	симбол	дефиниција	величина
Ампер (основна јединица СИ система)	A	A	јачина електричне струје
Кулон	C	A·s	количина наелектрисања
Волт	V	J/C = kg·m2·s−3·A−1	потенцијална разлика, напон
Ом	Ω	V/A = kg·m2·s−3·A−2	отпор, импеданса
Ом метар	Ω·m	kg·m3·s−3·A−2	специфични отпор
Ват	W	V·A = kg·m2·s−3	електрична снага
Фарад	F	C/V = kg−1·m−2·A2·s4	електрични капацитет
Фарад по метру	F/m	kg−1·m−3·A2·s4	магнетна пермитивност
реципрочни Фарад	F−1	kg1·m2·A−2·s−4	еластанца
Сименс	S	Ω−1 = kg−1·m−2·s3·A2	електрична проводност
сименс по метру	S/m	kg−1·m−3·s3·A2	специфична електрична проводљивост
Вебер	Wb	V·s = kg·m2·s−2·A−1	флукс магнетног поља
Тесла	T	Wb/m2 = kg·s−2·A−1	магнетна индукција
Ампер по метру	A/m	m−1·A	јачина магнетног поља
Ампер по Веберу	A/Wb	kg−1·m−2·s2·A2	магнетна отпорност
Хенри	H	V·s/A = kg·m2·s−2·A−2	индуктивност
Хенри по метру	H/m	kg·m·s−2·A−2	магнетна пермеабилност
(без димензија)	-	-	магнетна осетљивост

Види још

• СИ
• Омов закон

Литература

• Gauss, C. F. (1832), „Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata”, Commentationes Societatis Regiae Scientiarum Gottingensis Recentiores, 8: 3—44 . English translation.
• Neumann, F. E. (1847), „Allgemeine Gesetze der induciten elektrischen Ströme”, Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : Aus dem Jahre 1845: 1—87, Архивирано из оригинала 08. 06. 2011. г., Приступљено 9. 4. 2018 CS1 одржавање: Формат датума (веза); Reprinted: „Die mathematischen Gesetze der induciten elektrischen Ströme”, Franz Neumanns gesammelte Werke, 3, Leipzig: B. G. Teubner, 1912, стр. 257—344 .
• Neumann, F. (1849), „Über ein allgemeines Princip der mathematischen Theorie inducirter elektrischer Ströme”, Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : Aus dem Jahre 1847: 1—71, Архивирано из оригинала 08. 06. 2011. г., Приступљено 9. 4. 2018 CS1 одржавање: Формат датума (веза); Reprinted: Franz Neumanns gesammelte Werke, 3, Leipzig: B. G. Teubner, 1912, стр. 345—424 .
• Chisholm, Hugh, ур. (1911). „Weber, Wilhelm Eduard”. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 28 (11 изд.). Cambridge University Press. стр. 458. 
• Weber, W.E. (1851). „Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maaße”. Annalen der Physik und Chemie. 82 (3): 337—369. doi:10.1002/andp.18511580302.  Reprinted in: „Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maasse”. Wilhelm Weber's Werke. Springer. 1893. стр. 276—300. ISBN 978-3-662-22762-6. doi:10.1007/978-3-662-24693-1_9.  and Weber, Wilhelm (1851). „Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maasse”. Annalen der Physik. 158 (3): 337—369. doi:10.1002/andp.18511580302.  English translation: . Превод: E. Atkinson. „On the Measurement of Electric Resistance according to an absolute Standard”. Philosophical Magazine. 22, Fourth Series: 226—240 and 261—269. 1840. 
• G.C.F. (1891). „Wilhelm Eduard Weber”. Nature. 44 (1132): 229—230. S2CID 4060786. doi:10.1038/044229b0. 
• Fleming, John Ambrose (1911). „Units, Physical”. Ур.: Chisholm, Hugh. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 27 (11 изд.). Cambridge University Press. стр. 738–745; see page 740. 
• „Recommendations adopted by the General Committee at the Manchester meeting in September 1861”. Report of the Thirty-First meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray. 1862. стр. xxxix—xl. 
• „Recommendations adopted by the General Committee at the Cambridge meeting in October 1862”. Report of the Thirty-Second meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray. 1863. стр. xxxix. 
• „Report of the General Committee appointed by the British Association on Standards of Electrical Resistance”. Report of the Thirty-Third Meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray. 1864. стр. 111—176. 

Спољашње везе

• The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty
• NIST Definition of ampere and μ₀