Эталон тока и его реализация.

В основу современного эталона тока — ампера — положен закон взаимодействия электрических токов, или закон Ампера (рис.2.3). Величина силы F, приходящейся на единицу длины двух взаимодействующих параллельных проводов с током, равна  

где l — длины проводников; m0 — магнитная проницаемость вакуума;
Ii
— токи в проводниках; a — расстояние между проводниками.

Подпись:  
Рис.2.3. Схема измерений взаимодействия электрических токов
Закон Ома может быть получен из закона Эрстеда (рассчитывается напряженность магнитного поля от проводника с I1 и оценивается его влияние на проводник с I2). На основе закона Ампера можно рассчитать силу взаимодействия токов, протекающих по проводам конечной длины.

Ток в один ампер определяется так: электрический ток, протекающий в двух линейных проводниках бесконечной длины и малого сечения, расположенных в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, равен 1 А, если сила взаимодействия между проводниками составляет 2·10–7 Н на каждый метр длины. Так как в СИ [I] = A, [a] = м, [F] = Н, то  Отсюда, используя закон Ампера, магнитная проницаемость вакуума в СИ равна m0 = 4 Это позволяет связать эталон тока с зарядом, т.е. как производную величину можно ввести эталон заряда. Действительно, определим заряд как Q = I. При этом [Q] = 1 A. Так как
t = a/c, получаем  а так как c = то сила, действующая на единицу длины провода, равна F =  Отсюда e0 = 8,85×10–12 А×с/В×м.

Подпись:  
Рис.2.4. Схема реализации эталона ампера
Экспериментально первичные эталоны ампера реализуются в виде токовых весов (рис.2.4) в рамках метода, который называется методом взвешивания токов. По массе груза на одной чашке весов, а значит по его весу судят о силе взаимодействия между последовательно соединенными в схему катушками неподвижной (фиксированной на основании весов) и подвижной (закрепленной на рычаге весов) при протекании по ним тока. Так как с одной стороны, F = kI2, а с другой стороны,
F
= mg, то, приравнивая силы, для силы тока получаем I=. Точнее, F »  (где М — магнитный момент измерительной катушки с током I2), а значит: F = kI 2 = , F=mg. Отсюда можно получить следующий способ взвешивания токов. Измеряется ток, и по рычажным весам определяется F (измеряем ток — составляем пропорцию: 1 A соответствует сила 2×10–7 Н/м, тогда измеренная F будет соответствовать Iх). Как только F = F* = 2×10–7 Н, то ток I*, соответствующий F*, равен 1 А:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector