Amper

Amper
Demonstracioni model pokretnog gvozdenog ampermetra. Kako se struja kroz kalem povećava, klip se uvlači dalje u kalem i pokazivač se skreće udesno.
Informacije o jedinici
Sistem	Međunarodni sistem jedinica (SI)
Jedinica	Električna struja
Simbol	A
Imenovan po	Andre-Mari Amper

U fizici, amper (simbol: A) je osnovna SI jedinica koja se koristi za merenje električne struje. Sadašnja definicija, koju je usvojila deveta Generalna konferencija težina i mera 1948. godine, glasi: „jedan amper je stalna električna struja koja bi, kada bi se održavala u dva prava paralelna provodnika, neograničene dužine i zanemarljivo malog kružnog preseka, koji se nalaze u vakuumu na međusobnom rastojanju od jednog metra, prouzrokovala među tim provodnicima silu jednaku 2 × 10⁻⁷ njutna po metru dužine“. Definicija za amper je istovetna fiksiranju vrednosti permeabilnosti u vakuumu na μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m. Pre 1948, korišćen je takozvani internacionalni amper, definisan preko elektrolitičke stope raspadanja srebra. Jednak je 0,99985 A.

Amper je dobio ime po Andre-Mari Amperu, jednim od glavnih koji su otkrili elektromagnetizam. Amper se najtačnije postiže koristeći amperovu ravnotežu, ali se u praksi dobija preko Omovog zakona od jedinica za napon i otpor, volta i oma. Jedinica količine naelektrisanja, kulon, se definiše u vezi sa amperom: jedan kulon je količina naelektrisanja preneta strujom jednog ampera u okviru jedne sekunde. Pošto je struja stopa kojim se naelektrisanje kreće po površini, a amper meri struju, jedan amper je jednak toku jednog kulona u sekundi:

$\mathrm {A=C/s} \,$

Pošto je kulon približno jednak 6,24 × 10¹⁸ osnovnog naelektrisanja, jedan amper je jednak: 6,24 × 10¹⁸ osnovnog naelektrisanja koje se kreće po površini u jednoj sekundi. Koristeći SI definiciju za konvencijalne vrednosti Džozefsonove i fon Klicingove konstante, amper može da se definiše kao tačno 6,241 509 629 152 65 × 10¹⁸ osnovnog naelektrisanja u sekundi.

Od redefinisanja osnovnih jedinica SI iz 2019. godine, amper je definisan postavljanjem magnitude elementarnog naelektrisanja na 6981160217663400000♠1,602176634×10⁻¹⁹ C (kulona), što znači da je amper električna struja ekvivalentna 7019100000000000000♠10¹⁹ elementarnih naboja prolazi svakih 7000160217663400000♠1,602176634 sekundi. Pre redefinisanja, amper je bio definisan kao struja koja bi morala da se prođe kroz 2 paralelne žice udaljene 1 metar da bi se proizvela magnetna sila od 6993200000000000000♠2×10⁻⁷ njutna po metru. Raniji CGS sistem je imao dve definicije struje, jednu u suštini istu kao SI i drugu koja je koristila električni naboj kao osnovnu jedinicu, pri čemu je jedinica naelektrisanja definisana merenjem sile između dve naelektrisane metalne ploče. Amper je tada definisan kao jedan kulon naelektrisanja u sekundi. U SI, jedinica naelektrisanja, kulon, je definisana kao naelektrisanje koje nosi jedan amper tokom jedne sekunde.

Definicija

Amper se definiše uzimanjem fiksne numeričke vrednosti elementarnog naelektrisanja e 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ kada je izraženo u jedinici C, što je jednako A⋅s, gde je sekunda definisana kao ∆ν_Cs, hiperfina prelazna frekvencija neporemećenog osnovnog stanja atoma cezijum-133.

SI jedinica naelektrisanja, kulon, „je količina električne energije koju u 1 sekundi prenosi struja od 1 ampera”. Suprotno tome, struja od jednog ampera je jedan kulon naelektrisanja koji prolazi kroz datu tačku u sekundi:

${\rm {1\ A=1\,{\text{C/s}}.}}$

Uopšteno govoreći, naelektrisanje Q je određeno stalnom strujom I koja teče tokom vremena t kao Q = I t.

Istorija

Amper je dobio ime po francuskom fizičaru i matematičaru Andre-Mari Amperu (1775–1836), koji je proučavao elektromagnetizam i postavio temelje elektrodinamike. U znak priznanja za Amperov doprinos stvaranju moderne električne nauke, međunarodna konvencija, potpisana na Međunarodnoj izložbi električne energije 1881. godine, ustanovila je amper kao standardnu jedinicu električne mere za električnu struju.

Amper je prvobitno definisan kao jedna desetina jedinice električne struje u sistemu jedinica centimetar–gram–sekunda. Ta jedinica, sada poznata kao abamper, definisana je kao količina struje koja generiše silu od dva dina po centimetru dužine između dve žice udaljene jedan centimetar jedna od druge. Veličina jedinice je izabrana tako da jedinice izvedene iz nje u MKSA sistemu budu odgovarajuće veličine.

„Međunarodni amper“ je bio rana realizacija ampera, definisanog kao struja koja bi deponovala 6997111800000000000♠0,001118 grams grama srebra u sekundi iz rastvora srebrnog nitrata. Kasnije su tačnija merenja otkrila da je ova struja 6999999850000000000♠0,99985 A.

Ranija definicija u SI

Do 2019. godine SI je definisao amper na sledeći način:

Amper je ona konstantna struja koja bi, ako bi se održavala u dva prava paralelna provodnika beskonačne dužine, zanemarljivog kružnog poprečnog preseka, i postavljena jedan metar jedan od drugog u vakuumu, proizvela između tih provodnika silu jednaku 6993200000000000000♠2×10⁻⁷ njutna po metar dužine.

Amperov zakon sile navodi da postoji privlačna ili odbojna sila između dve paralelne žice koje vode električnu struju. Ova sila se koristi u formalnoj definiciji ampera.

SI jedinica naelektrisanja, kulon, tada je definisana kao „količina električne energije koju u 1 sekundi prenosi struja od 1 ampera“. Nasuprot tome, struja od jednog ampera je jedan kulon naelektrisanja koji prolazi kroz datu tačku u sekundi:

${\rm {1\ A=1{\tfrac {C}{s}}.}}$

Uopšteno, naelektrisanje Q je određeno stalnom strujom I koja teče tokom vremena t kao Q = It.

Realizacija

Standardni amper se najtačnije realizuje korišćenjem Kiblove vage, ali se u praksi održava putem Omovog zakona iz jedinica elektromotorne sile i otpora, volta i oma, pošto se poslednja dva mogu vezati za fizičke pojave koje je relativno lako reprodukovati, Džozefsonov efekat i kvantni Holov efekat.

SI jedinice za elektricitet

Jedinice SI sistema za elektromagnetizam
ime	simbol	definicija	veličina
Amper (osnovna jedinica SI sistema)	A	A	jačina električne struje
Kulon	C	A·s	količina naelektrisanja
Volt	V	J/C = kg·m2·s−3·A−1	potencijalna razlika, napon
Om	Ω	V/A = kg·m2·s−3·A−2	otpor, impedansa
Om metar	Ω·m	kg·m3·s−3·A−2	specifični otpor
Vat	W	V·A = kg·m2·s−3	električna snaga
Farad	F	C/V = kg−1·m−2·A2·s4	električni kapacitet
Farad po metru	F/m	kg−1·m−3·A2·s4	magnetna permitivnost
recipročni Farad	F−1	kg1·m2·A−2·s−4	elastanca
Simens	S	Ω−1 = kg−1·m−2·s3·A2	električna provodnost
simens po metru	S/m	kg−1·m−3·s3·A2	specifična električna provodljivost
Veber	Wb	V·s = kg·m2·s−2·A−1	fluks magnetnog polja
Tesla	T	Wb/m2 = kg·s−2·A−1	magnetna indukcija
Amper po metru	A/m	m−1·A	jačina magnetnog polja
Amper po Veberu	A/Wb	kg−1·m−2·s2·A2	magnetna otpornost
Henri	H	V·s/A = kg·m2·s−2·A−2	induktivnost
Henri po metru	H/m	kg·m·s−2·A−2	magnetna permeabilnost
(bez dimenzija)	-	-	magnetna osetljivost

Vidi još

• SI
• Omov zakon

Literatura

• Gauss, C. F. (1832), „Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata”, Commentationes Societatis Regiae Scientiarum Gottingensis Recentiores, 8: 3—44 . English translation.
• Neumann, F. E. (1847), „Allgemeine Gesetze der induciten elektrischen Ströme”, Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : Aus dem Jahre 1845: 1—87, Arhivirano iz originala 08. 06. 2011. g., Pristupljeno 9. 4. 2018 CS1 održavanje: Format datuma (veza); Reprinted: „Die mathematischen Gesetze der induciten elektrischen Ströme”, Franz Neumanns gesammelte Werke, 3, Leipzig: B. G. Teubner, 1912, str. 257—344 .
• Neumann, F. (1849), „Über ein allgemeines Princip der mathematischen Theorie inducirter elektrischer Ströme”, Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : Aus dem Jahre 1847: 1—71, Arhivirano iz originala 08. 06. 2011. g., Pristupljeno 9. 4. 2018 CS1 održavanje: Format datuma (veza); Reprinted: Franz Neumanns gesammelte Werke, 3, Leipzig: B. G. Teubner, 1912, str. 345—424 .
• Chisholm, Hugh, ur. (1911). „Weber, Wilhelm Eduard”. Encyclopædia Britannica (na jeziku: engleski). 28 (11 izd.). Cambridge University Press. str. 458. 
• Weber, W.E. (1851). „Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maaße”. Annalen der Physik und Chemie. 82 (3): 337—369. doi:10.1002/andp.18511580302.  Reprinted in: „Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maasse”. Wilhelm Weber's Werke. Springer. 1893. str. 276—300. ISBN 978-3-662-22762-6. doi:10.1007/978-3-662-24693-1_9.  and Weber, Wilhelm (1851). „Messungen galvanischer Leitungswiderstände nach einem absoluten Maasse”. Annalen der Physik. 158 (3): 337—369. doi:10.1002/andp.18511580302.  English translation: . Prevod: E. Atkinson. „On the Measurement of Electric Resistance according to an absolute Standard”. Philosophical Magazine. 22, Fourth Series: 226—240 and 261—269. 1840. 
• G.C.F. (1891). „Wilhelm Eduard Weber”. Nature. 44 (1132): 229—230. S2CID 4060786. doi:10.1038/044229b0. 
• Fleming, John Ambrose (1911). „Units, Physical”. Ur.: Chisholm, Hugh. Encyclopædia Britannica (na jeziku: engleski). 27 (11 izd.). Cambridge University Press. str. 738–745; see page 740. 
• „Recommendations adopted by the General Committee at the Manchester meeting in September 1861”. Report of the Thirty-First meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray. 1862. str. xxxix—xl. 
• „Recommendations adopted by the General Committee at the Cambridge meeting in October 1862”. Report of the Thirty-Second meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray. 1863. str. xxxix. 
• „Report of the General Committee appointed by the British Association on Standards of Electrical Resistance”. Report of the Thirty-Third Meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray. 1864. str. 111—176. 

Spoljašnje veze

• The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty
• NIST Definition of ampere and μ₀