Обычный электрический блок

Исторические высокоточные единицы измерения

Условная электрическая единица (или условная единица , где нет риска двусмысленности) — это единица измерения в области электричества , которая основана на так называемых «условных значениях» постоянной Джозефсона , постоянной фон Клитцинга, согласованной Международным комитетом мер и весов (МКМВ) в 1988 году, а также Δ ν _Cs, используемой для определения секунды . Эти единицы очень похожи по масштабу на соответствующие им единицы СИ , но не идентичны из-за разных значений, используемых для констант. Они отличаются от соответствующих единиц СИ, набирая символ курсивом и добавляя нижний индекс «90» — например, условный вольт имеет символ V ₉₀ — поскольку они вошли в международное использование 1 января 1990 года.

Эта система была разработана для повышения точности измерений: константы Джозефсона и фон Клитцинга могут быть реализованы с большой точностью, повторяемостью и легкостью и точно определены в терминах универсальных констант e и h . Обычные электрические единицы представляют собой значительный шаг к использованию «естественной» фундаментальной физики для практических целей измерений. Они получили признание в качестве международного стандарта параллельно с системой единиц СИ и широко используются за пределами физического сообщества как в инженерии, так и в промышленности. Добавление константы c потребовалось бы для определения единиц для всех измерений, используемых в физике, как в СИ.

Система СИ перешла к эквивалентным определениям 29 лет спустя, но со значениями констант, определенными для более точного соответствия старым единицам СИ. Следовательно, общепринятые электрические единицы немного отличаются от соответствующих единиц СИ, теперь с точно определенными соотношениями.

Историческое развитие

За последние полвека было предпринято несколько значительных шагов для повышения точности и полезности единиц измерения:

• В 1967 году тринадцатая Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) определила секунду атомного времени в Международной системе единиц как продолжительность9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. ^[1]
• В 1983 году семнадцатая ГКМВ переопределила метр в терминах секунды и скорости света, тем самым зафиксировав скорость света на точном уровне299 792 458  м/с . ^[2]
• В 1988 году CIPM рекомендовал принять общепринятые значения для константы Джозефсона, а именно K _J-90 =483 597 .9 × 10 ⁹  Гц/В ^[3] и для постоянной фон Клитцинга как точно R _K-90 =25 812 .807 Ω ^[4] по состоянию на 1 января 1990 г.
• В 1991 году восемнадцатая ГКМВ отметила общепринятые значения константы Джозефсона и константы фон Клитцинга. ^[5]
• В 2000 году CIPM одобрил использование квантового эффекта Холла , при этом значение R _K-90 должно было использоваться для установления эталонного стандарта сопротивления. ^[6]
• В 2018 году двадцать шестая ГКМВ приняла решение отменить общепринятые значения констант Джозефсона и фон Клитцинга с пересмотром СИ 2019 года . ^[7]

Определение

Обычные электрические единицы основаны на определенных значениях частоты сверхтонкого перехода цезия-133 , постоянной Джозефсона и постоянной фон Клитцинга , первые две из которых позволяют очень точное практическое измерение времени и электродвижущей силы , а последняя позволяет очень точное практическое измерение электрического сопротивления . ^[8]

• Условный вольт , V ₉₀ , представляет собой электродвижущую силу (или разность электрических потенциалов), измеренную по стандарту эффекта Джозефсона с использованием определенного значения постоянной Джозефсона, K _J-90 ; то есть по соотношению K _J =483 597 .9 ГГц/ В _​​90. См. стандарт напряжения Джозефсона .
• Условный ом , Ω ₉₀ , представляет собой электрическое сопротивление, измеренное по стандарту квантового эффекта Холла с использованием определенного значения постоянной фон Клитцинга, R _K-90 ; то есть по соотношению R _K =25 812 .807  Ом ₉₀ .
• Другие общепринятые электрические единицы определяются обычными соотношениями между единицами, аналогичными единицам СИ, как показано в таблице преобразования ниже.

Перевод в единицы СИ

Пересмотр СИ 2019 года определяет все эти единицы таким образом, что точно фиксирует числовые значения K _J , R _K и Δ ν _Cs , хотя значения первых двух немного отличаются от общепринятых значений. Следовательно, все эти общепринятые единицы имеют известные точные значения в терминах переопределенных единиц СИ. Из-за этого нет никакой выгоды от точности от сохранения общепринятых значений.

Смотрите также

• ИТС-90

Ссылки

1. "Резолюция 1 13-й ГКМВ (1967) – Единица времени СИ (секунда)". Архивировано из оригинала 11 апреля 2021 г. Получено 18 февраля 2019 г.
2. "Резолюция 1 17-й ГКМВ (1983) – Определение метра". Архивировано из оригинала 29 марта 2019 года . Получено 18 февраля 2019 года .
3. "CIPM, 1988: Рекомендация 1 – Представление вольта с помощью эффекта Джозефсона". Архивировано из оригинала 21 января 2021 г. Получено 18 февраля 2019 г.
4. "CIPM, 1988: Рекомендация 2 – Представление ома с помощью квантового эффекта Холла". Архивировано из оригинала 21 января 2021 г. Получено 18 февраля 2019 г.
5. "Резолюция 2 19-й ГКМВ (1991) – Джозефсон и квантовые эффекты Холла". Архивировано из оригинала 26 января 2021 г. Получено 18 февраля 2019 г.
6. "CIPM, 2000 – использование константы фон Клитцинга для выражения значения эталонного стандарта сопротивления как функции квантового эффекта Холла". Архивировано из оригинала 21 января 2021 г. Получено 18 февраля 2019 г.
7. "26th CGPM Resolutions" (PDF) . BIPM . Получено 18 февраля 2019 .
8. Mohr, Peter J.; Newell, David B.; Taylor, Barry N. (2015). "CODATA recommended values ​​of the fundamental physical constants: 2014". Zenodo . arXiv : 1507.07956 . doi :10.5281/zenodo.22826.
9. "2022 CODATA Value: частота сверхтонкого перехода Cs-133". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
10. "2022 CODATA Value: Conventional value of Josephson Constant". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
11. "2022 CODATA Value: Conventional value of von Klitzing Constant". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
12. "2022 CODATA Value: conventional value of volt-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
13. "2022 CODATA Value: conventional value of ohm-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
14. "2022 CODATA Value: conventional value of ampere-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
15. "2022 CODATA Value: conventional value of coulomb-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
16. "2022 CODATA Value: conventional value of watt-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
17. "2022 CODATA Value: conventional value of farad-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .
18. "2022 CODATA Value: conventional value of henry-90". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 18 мая 2024 .

Внешние ссылки

• История электроагрегатов.