Ампер ( / ˈ æ m p ɛər / AM -pair , США : / ˈ æ m p ɪər / AM -peer ; [1] [2] [ 3] символ: A ), [4] часто сокращается до amp , [ 5] — единица электрического тока в Международной системе единиц (СИ). Один ампер равен 1 кулону (Кл), проходящему мимо точки в секунду. [6] [7] [8] Он назван в честь французского математика и физика Андре-Мари Ампера (1775–1836), считающегося отцом электромагнетизма наряду с датским физиком Гансом Кристианом Эрстедом .
После переопределения базовых единиц СИ в 2019 году ампер определяется путем фиксации элементарного заряда e , который точно 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 секунды или6,241 509 074 × 10 18 элементарных зарядов, движущихся за секунду. До нового определения ампер определялся как ток, проходящий по двум параллельным проводам на расстоянии 1 метр друг от друга и создающий магнитную силу величиной2 × 10 −7 ньютонов на метр.
Более ранняя система CGS имеет две единицы тока: одна структурирована аналогично системе СИ, а другая использует закон Кулона в качестве фундаментальной зависимости, при этом единица заряда CGS определяется путем измерения силы между двумя заряженными металлическими пластинами. Единица тока CGS тогда определяется как одна единица заряда в секунду. [10]
Ампер назван в честь французского физика и математика Андре-Мари Ампера (1775–1836), изучавшего электромагнетизм и заложившего основы электродинамики . В знак признания вклада Ампера в создание современной электротехники международная конвенция, подписанная на Международной выставке электричества 1881 года , установила ампер в качестве стандартной единицы электрического измерения электрического тока.
Первоначально ампер определялся как одна десятая единицы электрического тока в системе единиц сантиметр-грамм-секунда . Эта единица измерения, теперь известная как абампер , определялась как величина тока, создающая 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 производные от нее единицы в системе MKSA имели удобный размер.
«Международный ампер» был ранней реализацией ампера, определяемого как ток, который0,001118 грамм серебра в секунду из раствора нитрата серебра . Позже более точные измерения показали, что этот ток0,99985 А. [12]
Поскольку мощность определяется как произведение тока и напряжения, ампер можно альтернативно выразить в других единицах, используя соотношение I = P / V , и, таким образом, 1 А = 1 Вт/В. Ток можно измерить с помощью мультиметра — устройства, которое измеряет электрическое напряжение, ток и сопротивление.
До 2019 года SI определял ампер следующим образом:
Ампер — это такой постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины с пренебрежимо малым круглым поперечным сечением и помещенных в вакууме на расстоянии одного метра друг от друга, создал бы 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 протекает электрический ток, существует сила притяжения или отталкивания. Эта сила используется в формальном определении ампера.
Единица заряда в системе СИ, кулон , была тогда определена как «количество электричества, переносимое за 1 секунду током в 1 ампер». [13] : 144 И наоборот, ток в один ампер — это заряд в один кулон, проходящий мимо заданной точки в секунду:
В общем, заряд Q определялся постоянным током I , протекающим в течение времени t по формуле Q = It .
Это определение ампера было наиболее точно реализовано с помощью весов Киббла , но на практике единица поддерживалась посредством закона Ома из единиц электродвижущей силы и сопротивления , вольта и ома , поскольку последние две могли быть связаны с физическими явлениями, которые сравнительно легко воспроизвести: эффект Джозефсона и квантовый эффект Холла соответственно. [17]
Методы определения значения ампера имели относительную неопределенность примерно в несколько частей на 10 7 и включали определение ватта, ома и вольта. [17]
Переопределение базовых единиц СИ в 2019 году определило ампер, приняв фиксированное числовое значение элементарного заряда e как1,602 176 634 × 10 −19 , если выразить ее в единице C, равной A⋅s, где секунда определяется через ∆ ν Cs , частоту сверхтонкого перехода в невозмущенное основное состояние атома цезия -133. [18]
Единица заряда в системе СИ, кулон , «является количеством электричества, переносимого за 1 секунду током в 1 ампер». [19] И наоборот, ток в один ампер — это заряд в один кулон, проходящий мимо заданной точки в секунду:
В общем, заряд Q определяется постоянным током I , протекающим в течение времени t по формуле 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 .
Международная система единиц (СИ) основана на семи основных единицах СИ: секунде , метре, килограмме , кельвине , ампере, моле и канделе, представляющих семь фундаментальных типов физических величин или «измерений» ( время , длина , масса , температура , электрический ток, количество вещества и сила света соответственно), при этом все остальные единицы СИ определяются с их помощью. Этим производным единицам СИ можно либо дать специальные названия, например, ватт, вольт, люкс и т. д., либо определить их в других единицах, например, метр в секунду . Единицы со специальными названиями, производными от ампера:
Существуют также некоторые единицы СИ, которые часто используются в электротехнике и электроприборах, но определяются независимо от ампера, в частности, герц , джоуль, ватт, кандела, люмен и люкс.
Как и другие единицы СИ, ампер можно изменить, добавив префикс , умножающий его на 10 .