Ampere

Ampere
Et gammelt amperemeter, der måler elektriske strømme op til 15 mA.
Et gammelt amperemeter, der måler elektriske strømme op til 15  mA .
Information
System internationalt enhedssystem
Enhed af… Elektrisk strøm
Symbol PÅ
Eponym André-Marie Ampère
Konverteringer
1 A i ... er lig med...
  HVIS   1  C . s -1
  Naturlige enheder   ≈ 2.874 × 10 −29  Plankstrømme (in)

Den ampere (symbol A ) er den måleenhed i den internationale enhedssystem for intensiteten af elektrisk strøm .

En strøm på en ampere svarer til transporten af ​​en elektrisk ladning på en coulomb pr. Sekund gennem en overflade (ledningssektion, elektrolyt , vakuumrør  osv. ).

Denne enhed skylder sit navn André-Marie Ampère , hvis teori om elektrodynamik stærkt bidraget til fødslen af Maxwells teori om elektromagnetisme . Ordet ampere er derfor en onomastisme .

Definition

Definition af 1948

Definitionen af ​​ampere blev givet af Den Internationale Komité for Vægt og Mål i 1948 som følger:

"En ampere er en aktuel konstant, som, når den løber i to ledere lineære og parallelle med længder endeløse ubetydelige og fjerntliggende dele af en meter i vakuum produceret mellem disse to ledere en styrke lineær lig med 2 × 10 -7  newton per meter . "

Påtænkte omdefinitioner i 2012

I 2012 blev omdefineret af ampere påtænkt på to måder:

den volt fra Josephsons konstante K J ≡ 483 597,891  GHz / V  ; det ohm fra von Klitzing-konstanten R K ≡ 25 812,807 Ω , ved at måle strømelektronen  ved hjælp af elektron (ladningen af ​​en elektron bemærkes q = 1.602 176 487 × 10 -19  C ) .

Imidlertid var konsistensen af ​​disse to tilgange (metrologisk trekant "volt - ohm - ampere") endnu ikke demonstreret med det ønskede præcisionsniveau.

Omdefinition vedtaget i 2019

Det 20. maj 2019, træder følgende definition i kraft:

Ampere, symbol A, er SI-enheden med elektrisk strøm. Det defineres ved at tage den faste numeriske værdi af den grundlæggende ladning , e, lig med 1.602 176 634 × 10 −19  C , enhed lig med As, den anden defineres som en funktion af Δν Cs .

Eksempler

Måleprocedurer

Foranstaltning, der kræver indsættelse i kredsløbet

Ampeter For en jævnstrøm opnås måling af strømmen ved hjælp af et amperemeter (eller multimeterets amperemeterfunktion ) ved at indsætte en kalibreret elektrisk modstand R i kredsløbet, som gør det muligt at omdanne strømmen til elektrisk spænding V ved dens terminaler. Strømmen fås ved Ohms lov I = V / R . Galvanometer Det bevægelige rammegalvanometer er et system, der involverer en spole, gennem hvilken den strøm, der skal måles, en permanent magnet og en returfjeder, hvis deformation afspejler den kraft, som magneten udøver på strømmen. Elektrometer Moderne elektrometre er baseret på en elektronisk strømforstærker. I modsætning til multimetre pålægger de et næsten konstant spændingsfald og ikke proportionalt med strømmen.
Ældre elektrometre målte den akkumulerede ladning, idet strømmen blev trukket som ændringen i ladning pr. Tidsenhed.

Måling af det genererede magnetfelt

Nuværende klemme

En amperemeter klemme er baseret på et magnetisk kredsløb ( blødt jern , ferrit ,  etc. ), som er lukket omkring tråden hvorigennem vekselstrømmen, der skal måles bæres. Vi får en strømtransformator, hvis primære består af en enkelt drejning (den leder, som målingen udføres på), og hvis sekundære, viklet inde i klemmen, indeholder et stort antal drejninger n , for eksempel n = 1000 . En strøm, der er n gange lavere end den for den primære cirkulerer i den sekundære , og det er denne strøm, der måles med et internt ( enkeltstående amperemeter ) eller eksternt (strømtest) amperemeter . Sekundæret er generelt lukket på en shunt (kalibreret modstand); sekundærstrømmen og derfor den primære strøm ( n gange større) trækkes fra spændingen ved dens terminaler . En øjeblikkelig spænding, der er proportional med den øjeblikkelige strøm, der strømmer gennem klemmens kæber, opnås således ved udgangen.

Da enheden er baseret på elektromagnetisk induktion, kan den kun måle vekselstrømme, som inducerer fluxvariationer i luftspalten ( Lenz-Faraday-loven ); hvilket igen får en strøm til at strømme til sekundæret. For målesonder, hvis output er strøm, skal de samme forholdsregler overholdes som ved traditionelle strømtransformatorer: sekundæret må aldrig åbnes, ellers brydes viklingsisolationen ned og ødelægges af transformeren. Producenten kan integrere en spændingsbegrænser (for eksempel en Transil-diode ) til dette formål.

Hall-effekt sonde

Hall- effektprober er generelt aktuelle klemmer, der direkte måler det magnetiske felt, der er skabt af strømmen. De kan bruges både til måling af jævnstrøm og vekselstrøm.

Selve princippet om Hall-effekten producerer en spænding, der er proportional med styrken af ​​magnetfeltet, der passerer gennem luftspalten, hvilket er meget praktisk at formatere og vise. Men der er et problem: det magnetiske kredsløb er udsat for mætning, og målingen kan ikke være lineær over en stor måleamplitude.

Kæber gribende halvleder stang er forsynet med en vikling (som har N 2 vindinger ) drives af en strømgenerator af strømmen S . Princippet er: strømgeneratoren, styres på Hall-spænding i mellemrummet vil inducere et magnetfelt lig med og modsat i modulus argument til den primære felt fra strøm, der skal måles I P . Når Hall-spændingen forsvinder, har de to felter lige amplituder.

Som det i en transformer, det har N 1 .I P = N 2 .I S . Det er så tilstrækkeligt at måle intensiteten af ​​strømmen I S, der er nødvendig for annullering af Hall-spændingen, for at kende I P  : vi har I P = I s. N 2 / N 1 , det vil sige I p = I s . N 2 siden visningen af de nuværende clamp svarer til en enkelt passage af lederen, der skal måles i kæberne.

Dette princip kræver mere elektronik, for det første på grund af den ekstra tilstedeværelse af slave-strømgeneratoren, og for det andet fordi det er nødvendigt at måle en strøm ( IS ) og ikke en spænding. Men denne topologi har en ubestridelig fordel: uanset værdien af IS er magnetfeltet, der hersker i luftspalten, nul . Dette resulterer i fremragende linearitet uanset strømmen, der skal måles. Hall-effektsensoren siges at være kompenseret , idet denne topologi betegnes med udtrykket "  lukket sløjfe  " på engelsk (bogstaveligt talt "lukket sløjfe", hvor kompensationsfeltet er slavet til Hall-spændingen).

Néel effekt sonde

De Neel effekt sensorer er strømsensorer, som kan være i form af åbning og fleksibel løkke eller en skinne og sensor, der måler magnetfeltet skabt af den primære strøm, der løber i lederen. De kan måle vekselstrøm og jævnstrøm med et højt niveau af præcision, der kan sammenlignes med målingerne, der pålægger en indsættelse i kredsløbet.

Multipler og submultipler

Flere ampere
10 N Efternavn Symbol Nummer
10 24 yottaampere YA Quadrillion
10 21 zettaampere ZA Trilliard
10 18 exaampere EA Billioner
10 15 petaampere PA Billard
10 12 teraampere DIT Billioner
10 9 gigaampere GA Milliard
10 6 megaampere MIN Million
10 3 kiloampere kA Tusind
10 2 hektoampere Ha Hundrede
10 1 decaampere daA Ti
10 0 ampere PÅ EN
10 −1 deciampere dA Tiende
10 −2 centiampere det Hundrededel
10 −3 milliampere min Tusinde
10 −6 mikroampere μA Millionth
10 −9 nanoampere ikke relevant Milliarder
10 −12 picoampere pA Milliarder
10 −15 femtoampere fA Billard
10 −18 attoampere aA Billioner
10 −21 zeptoampere zA Trilliardth
10 −24 yoctoampere yA Quadrillionth

Noter og referencer

Bemærkninger

  1. Eller en autonomi på 10 år med et 96  mAh batteri .
  2. Eller en autonomi på 4 dage med et 105  mAh batteri .
  3. Det er dog muligt at udføre flere drejninger for at øge opløsningen: det er derefter nødvendigt at dividere den læste værdi med antallet af drejninger for at kende den reelle værdi.
  4. Valg N 2 store gør det muligt, for en given strøm, der skal måles, for at reducere med så meget værdien af I s , kompenseringsstrømmen, dermed en vikling fremstillet med et stort antal vindinger og en meget lille del.
  5. Den lange skala, der anvendes her, er referencen i fransktalende lande, især i Frankrig, Canada såvel som generelt i Europa (undtagen Storbritannien).
    Den korte skala bruges primært af Amerikas Forenede Stater, Brasilien, Storbritannien og andre engelsktalende lande (undtagen Canada).

Referencer

  1. Enhed med elektrisk strøm (ampere) , fra 2014 bipm.org, adgang 14. marts 2017.
  2. Fremtiden for ER. , på webstedet metrologie-francaise.fr. Adgang til 12. oktober 2012.
  3. (fr + et + da) International Committee of Weights and Measures (kollektiv), Det internationale enhedssystem , Sèvres (Frankrig, 92), International Bureau of Weights and Measures - BIPM, 2019 - 9. udgave, 218  s. ( ISBN  978-92-822-2272-0 ) , side 20

Tillæg

Relaterede artikler

eksterne links