Ampere-Balance - Ampere balance
(rechts) Ampere-Waage, gebaut am ehemaligen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology , Japan, jetzt im National Museum of Nature and Science , Tokio , Japan .
Die Amperewaage (auch Stromwaage oder Kelvinwaage ) ist ein elektromechanisches Gerät zur genauen Messung der SI- Einheit des elektrischen Stroms , dem Ampere . Es wurde von William Thomson, 1. Baron Kelvin, erfunden .
Der zu messende Strom wird in Reihe durch zwei Drahtspulen geleitet, von denen eine an einem Arm einer empfindlichen Waage befestigt ist . Die Magnetkraft zwischen den beiden Spulen wird durch das Gewicht gemessen, das am anderen Arm der Waage benötigt wird, um ihn im Gleichgewicht zu halten. Dies wird verwendet, um die Größe des Stroms zu berechnen.
Die Hauptschwäche der Amperewaage besteht darin, dass bei der Berechnung des Stroms die Abmessungen der Spulen berücksichtigt werden. Die Genauigkeit der Strommessung wird also durch die Messgenauigkeit der Spulen und deren mechanische Steifigkeit begrenzt.
Eine kompliziertere Version einer Ampere-Waage, genannt Kibble-Waage , die diese Ungenauigkeitsquelle durch einen Kalibrierungsschritt beseitigt, wurde 1975 von Bryan Kibble erfunden . Dieses experimentelle Gerät wurde in staatlichen Metrologielabors weltweit mit dem Ziel entwickelt, mehr genaue Definition des Kilogramms , des Weltmaßstabs . In dieser Anwendung funktioniert die Kibble-Waage im umgekehrten Sinne der Ampere-Waage: Sie wird verwendet, um den Internationalen Prototyp des Kilogramms zu wiegen , wobei das Kilogramm in Bezug auf einen elektrischen Strom und eine Spannung definiert wird. Da Spannung und Strom selbst bereits durch fundamentale physikalische Konstanten wie die Plancksche Konstante und die Lichtgeschwindigkeit definiert sind , entstand eine neue Definition des Kilogramms in Bezug auf diese fundamentalen Konstanten. Dies ist eine stabilere Definition als die vorherige, die auf dem physischen Prototyp-Kilogramm basiert, das im Laufe der Jahre anfällig für Beschädigungen und Verschlechterungen ist.
Verwendungszweck
Ungefähre Ablesungen können durch Ablesen der Position des Gewichts auf der Waage oder eine genauere Ablesung wie folgt erhalten werden: Die obere Kante des Regals, auf dem die Gewichte gleiten, ist in gleiche Teilstriche unterteilt und das Gewicht ist mit eine scharfe Metallzunge, damit ihre Position auf dem Regal genau bestimmt werden kann. Da der Strom, der durch die Waage fließt, wenn Gleichgewicht mit einem gegebenen Gewicht erreicht wird, proportional zur Quadratwurzel des Paares aufgrund dieses Gewichts ist, folgt, dass die Stromstärke, wenn Gleichgewicht erreicht ist, proportional zum Produkt der Quadratwurzel von . ist verwendetes Gewicht und die Verschiebung dieses Gewichts aus seiner Nullposition. Jedes Instrument wird von einem Paar Gewichten und einer Quadratwurzeltabelle begleitet, so dass das Produkt der Quadratwurzeln der Zahl, die der Position des Gleitgewichts entspricht, und der für jedes Gewicht ermittelten Konstanten sofort den Wert der Strom in Ampere. Jede dieser Waagen ist so ausgelegt, dass sie einen bestimmten Ablesebereich abdeckt. So reicht die Centi-Ampere-Balance von 1 bis 100 Centi-Ampere, die Dezi-Ampere-Balance von 1 bis 100 Dezi-Ampere, die Ampere-Balance von 1 bis 100 Ampere usw.
Verweise
- Dieser Artikel enthält Text aus einer Veröffentlichung, die jetzt gemeinfrei ist : Chisholm, Hugh, ed. (1911). " Amperemeter ". Encyclopædia Britannica (11. Aufl.). Cambridge University Press.
