Амперные весы (также токовые весы или весы Кельвина ) — электромеханический прибор, используемый для точного измерения единицы СИ электрического тока , ампера . Он был изобретен Уильямом Томсоном, 1-м бароном Кельвином .
Измеряемый ток последовательно проходит через две катушки провода, одна из которых прикреплена к одному плечу чувствительных весов . Магнитная сила между двумя катушками измеряется количеством груза, необходимого на другом плече весов для поддержания равновесия. Это используется для расчета числового значения тока.
Основной недостаток амперного баланса заключается в том, что расчет тока включает в себя размеры катушек. Поэтому точность измерения тока ограничена точностью, с которой можно измерить катушки, и их механической жесткостью.
Более сложная версия амперных весов, которая устраняет этот источник неточности с помощью шага калибровки, — это весы Киббла , изобретенные Брайаном Кибблом в 1975 году. Это экспериментальное устройство было разработано в государственных метрологических лабораториях по всему миру с целью предоставления более точного определения килограмма , мирового стандарта массы . В этом приложении весы Киббла функционируют в обратном смысле по отношению к весам Ампера: они используются для взвешивания международного прототипа килограмма , определяя килограмм с точки зрения электрического тока и напряжения. Поскольку напряжение и ток сами по себе уже определены с точки зрения фундаментальных физических констант, таких как постоянная Планка и скорость света , это создало новое определение килограмма с точки зрения этих фундаментальных констант. [ необходима цитата ] Это более стабильное определение, чем предыдущее, которое было основано на физическом прототипе килограмма, который уязвим к повреждениям и ухудшению с годами.
Приблизительные показания могут быть получены путем считывания положения груза на весах, или более точные показания могут быть получены следующим образом: верхний край полки, по которой скользят грузы, градуирован на равные деления, и груз снабжен острым металлическим язычком для того, чтобы его положение на полке можно было точно определить. Поскольку ток, проходящий через весы, когда достигается равновесие с данным грузом, пропорционален квадратному корню пары, обусловленной этим грузом, отсюда следует, что сила тока, когда достигается равновесие, пропорциональна произведению квадратного корня используемого груза и смещения этого груза от его нулевого положения. Каждый прибор сопровождается парой грузов и таблицей квадратных корней, так что произведение квадратных корней числа, соответствующего положению скользящего груза, и установленной константы для каждого груза сразу дает значение тока в амперах. Каждые из этих весов сделаны так, чтобы охватывать определенный диапазон показаний. Таким образом, сантиамперный баланс варьируется от 1 до 100 сантиампер, дециамперный баланс — от 1 до 100 дециампер, амперный баланс — от 1 до 100 ампер и т. д.
