Wikipedia

Ampeeri

sähkövirran SI-perusyksikkö

Ampeeri (yksikön tunnus A [1][2][3]) on SI-järjestelmän mukainen yksikkö sähkövirralle, joka on yksi perussuureista.[4] Nykyisin ampeeri on määritelty antamalla alkeisvaraukselle kiinteä lukuarvo 1,602 176 634 · 10-19 kun varauksen yksikkönä on coulombi eli ampeerisekunti. Sekunti vuorostaan on määritelty cesiumin erään taajuuden (cesium-133-atomin häiriintymättömän perustilan ylihienorakenteen kahden energiatason välistä siirtymää vastaavan säteilyn taajuuden, ΔtCs) avulla.[5]

Yleismittaria voidaan käyttää sähkövirran mittaukseen.

Yksikön historiaa muokkaa

 
André-Marie Ampèren muotokuva (1891).

Ampeeri esiteltiin sähkövirran yksiköksi kansainvälisessä tapaamisessa International Electrical Congress vuonna 1893. Sitä kutsuttiin tämän jälkeen "kansainväliseksi sähkövirraksi" (engl. international current).[6] Vuoden 1908 kansainvälisessä konferenssissa määritelmä myös vahvistettiin.[7][8]

Ampeerin oli tarkoitus olla kymmenesosa cgs-järjestelmän sähkömagneettisesta virtayksiköstä. Sähkömagneettinen virtayksikkö oli virta, joka kulkiessaan kahdessa yhdensuuntaisessa, 1 cm:n päässä toisistaan olevassa johtimessa aiheutti näiden johtimien välille kahden dynen voiman senttimetriä kohti. Mittausteknisistä syistä ampeerille kuitenkin vahvistettiin elektrolyysiin perustuva virallinen määritelmä. Sen mukaan yhden ampeerin virta vapautti hopeanitraattiliuoksesta sekunnissa 1,118 mg hopeaa. Myöhemmin tarkemmat mittaukset osoittivat, että näin määritelty ns. kansainvälinen ampeeri oli hieman tarkoitettua pienempi; 0,099985 sähkömagneettista virtayksikköä eli 0,99985 nykyistä ampeeria.[9][1][10][11]

Vuonna 1933 kahdeksannessa mitta- ja painokonferenssissa (ransk. 8ème Conférence Générale des Poids et Mesures, lyhennetään CGPM) tuotiin voimakkaasti esille elektrolyysiin perustuvan määritelmän heikkoudet. Vuonna 1948 yhdeksännessä yleisessä mitta- ja painokonferenssissa vahvistettiin ampeerille vahvistettiin uusi määritelmä. Sen mukaan kahdessa, toisistaan metrin päässä samansuuntaisesti tyhjiössä kulkevassa äärettömän pitkässä ja ohuessa, johtimessa kulkee molemmissa yhden ampeerin tasasähkövirta, jos niiden välille syntyy 2×10-7 newtonin suuruinen voima johdinmetriä kohti.[1][7][6][10][12][13]

Asiallisesti ottaen tämä merkitsi paluuta alkuperäiseen määritelmään, joka vain muotoiltiin uudestaan käyttämättä cgs-yksiköitä apuna. Niinpä ampeerin määritelmässä ei enää esiintynyt CGS-järjestelmän voimayksikköä dyne, vaan se korvattiin newtonilla.[6][7][8]

Vuoden 2007 mitta- ja painokonferenssissa ehdotettiin ampeerin määrittelemistä uudelleen alkeisvarauksen avulla. Tällöin ehdotettiin määritelmää, jonka mukaan alkeisvaraus olisi ollut tarkalleen 1,60217653 × 10-19 ampeerisekuntia eli coulombia. [14] Uusi määritelmä vahvistettiin kuitenkin vasta 26. yleisessä paino- ja mittakonferenssissa vuonna 2018. Se perustuu alkeisvaraukseen, jolle kiinnitettiin arvo 1,602176634 · 10−19 coulombia. Koska yksi coulombi on yksikkönä sama kuin yksi ampeerisekunti (A · s), määräytyy ampeeri nyt alkeisvarauksen ja sekunnin määritelmien kautta. Uusi määritelmä tuli voimaan 20. toukokuuta 2019.[5]

Ampeeri on saanut nimensä sähkömagnetismin varhaisen tutkijan André-Marie Ampèren mukaan. Yksikön tunnus kirjoitetaan siksi isolla kirjaimella, mutta yksikön nimi pienellä alkukirjaimella erotukseksi sukunimestä.

Johdannaisyksiköitä muokkaa

Virrantiheyden (tunnus j) yksikkö on A/m2.[15][16]

Sähkövarauksen (tunnus Q) yksikkö coulombi voidaan ilmoittaa ampeerin ja sekunnin avulla 1 C = 1 As.[13][17]

Jännitteen (tunnus U) yksikkö voltti saadaan tehon ja ampeerin avulla 1 V = 1 W/A.[18][19]

Energian (tunnus E) yksikkö joule saadaan 1 J = 1 VAs.[20]

Resistanssin (tunnus R) yksikkö ohmi saadaan 1 Ω = 1 V/A [21][19], kapasitanssin (tunnus C) yksikkö faradi 1 F = 1 C/V [22][19] ja induktanssin (tunnus L) henri saadaan weberin avulla 1 H = 1 Wb/A[23][19].

SI-kertoimet muokkaa

Ampeeria pienempiä sähkövirran yksiköitä ovat esimerkiksi milliampeeri (1 mA = 1 tuhannesosa ampeeria) ja mikroampeeri (1 µA = 1 miljoonasosa ampeeria). Kaikki muut kerrannaiset ovat

Kerroin Nimi Tunnus Kerroin Nimi Tunnus
100 ampeeri A      
101 deka-ampeeri daA 10−1 desiampeeri dA
102 hehtoampeeri hA 10−2 senttiampeeri cA
103 kiloampeeri kA 10−3 milliampeeri mA
106 mega-ampeeri MA 10−6 mikroampeeri µA
109 giga-ampeeri GA 10−9 nanoampeeri nA
1012 tera-ampeeri TA 10−12 pikoampeeri pA
1015 peta-ampeeri PA 10−15 femtoampeeri fA
1018 eksa-ampeeri EA 10−18 attoampeeri aA
1021 tsetta-ampeeri ZA 10−21 tseptoampeeri zA
1024 jotta-ampeeri YA 10−24 joktoampeeri yA

Katso myös muokkaa

Lähteet muokkaa

  • Simons, Lennart: Fysiikka korkeakouluja varten. Porvoo: WSOY, 1963.
  • Eskola, Sisko Maria & Ketolainen, Pasi & Stenman, Folke: Fotoni – Sähkö. lukion fysiikan oppikirja. Helsinki: Otava, 2007. ISBN 978-951-1-20978-2.
  • Suomen Standardoimisliitto: SI-opas (myös painettuna, ISBN 952-5420-93-0) (PDF) SFS-oppaat. 04.11.2002. Suomen Standardoimisliitto. Arkistoitu 31.8.2012. Viitattu 18.2.2013.
  • Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI) (pdf) (nro 330) NIST Special Publication. 2008. Washington D.C.: National Institue Of Standards And Technology. Viitattu 15.2.2013. (englanniksi)

Viitteet muokkaa

  1. ↑ a b c SI-ohjeet suomeksi
  2. ↑ Lyhenneluettelo, Kotus
  3. ↑ Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 23
  4. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 3–4. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  5. ↑ a b On the revision of the international system of units, Resolution 1 ((Yksiköiden määritelmät kohdassa Appendix 3: The base units of the SI)) Bureau international des poids et mesures. Viitattu 20.5.2019.
  6. ↑ a b c CODATA: Historical context of the SI – Unit of electric current (ampere) 2006. National Institute of Standards and Technology. Viitattu 25.2.2013. (englanniksi)
  7. ↑ a b c International Bureau of Weights and Measures: SI-ampeeri
  8. ↑ a b Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 19
  9. ↑ Daniel L. Lapedes: McGraw-Hill Dictionary of Physics and Mathematics, s. 496, hakusana International ampere. McGraw-Hill, 1978. ISBN 0-07-045480-9.
  10. ↑ a b Eskola & Ketolainen & Stenman: Fotoni – Sähkö, 2007, s.16-18
  11. ↑ Simons, Lennart: Fysiikka korkeakouluja varten, 1963, s.179
  12. ↑ Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 21
  13. ↑ a b Paavola, Martti & Lehtinen, Pekka: Sähkötekniikan oppikirja, s. 19. WSOY, 1982.
  14. ↑ Helsingin Sanomat, artikkeli Tiede ja luonto -sivuilla 20.11.2007
  15. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 3–7. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  16. ↑ Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 24
  17. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 4–5. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  18. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 7–11. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  19. ↑ a b c d Taylor, Barry N. & Thompson, Ambler (toim.): The International System of Units (SI), 2008, s. 53
  20. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 17–19. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  21. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 11–17. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  22. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 52–54. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
  23. ↑ Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät, s. 159–163. Moniste 381. Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2.
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ampeeri&oldid=21943519”