Založ si blog

Definícia ampéra

Pre odpolitizovanie blogov píšem trochu nezáživný článok z oblasti fyziky.

Pri meraní veličín prúdu a elektrického náboja bolo treba stanoviť nejakú základnú jednotku ktorá by bola dobre merateľná a zároveň by pasovala do vzorcov pre silu.

Tento vzťah vyhovuje pre jednotku prúdu pretože definícia prúdu je: ak elektrický náboj Q pretečie prierezom vodiča za jednotku času t, vytvorí elektrický prúd I. Vzťah je I=Q/t. Elektrický prúd okolo vodiča vytvára magnetické pole, ktoré má silové účinky. Elektrické náboje majú tiež silové účinky. Jednotku elektrického prúdu preto definujeme podľa silových účinkov prúdu. Pre vzťah medzi silou F, prúdom v magnetickom poly I platí vzťah F=I*B*l. B je indukcia magnetického poľa, l je aktívna dĺžka vodiča v magnetickom poly. Uvažujme, že budeme odvodzovať jednotku prúdu so silových účinkov medzi dvoma vodičmi ktoré na seba pôsobia v určitej vzdialenosti od seba a majú spoločnú dĺžku. Aby sme mohli definovať musíme pre silu používať N (Newton a pre vzdialenosti 1m. Vodičmi musí pretekať rovnaký prúd a musia byť uložené rovnomerne vedľa seba 1m a aktívna dĺžku definujeme na 1m. Jednotka elektrického prúdu sa nazýva Ampér, podľa fyzika ktorý zaoberal účinkami prúdu, značíme A. Definícia znie, ak rovnaké prúdy dvoma vodičmi nekonečne dlhé, rovnomerne vedľa seba vzdialené 1m, zanedbateľného prierezu na 1m dĺžky  vo vákuu vytvoria silu 2*0,0000001N, tečie nimi prúd 1A. V jednotlivých učebniciach alebo aj na internete sa proste vyhýbajú vysvetleniu prečo sila je 0,0000002N. Ako vysvetlenie najviac slúži odpoveď pretože je to z praktických účelov. Spomínal som vo vzťahu pre silu indukciu B. Elektrický prúd vytvorí okolo vodiča v určitej vzdialenosti od povrchu magnetickú intenzitu H. Vzťah medzi prúdom I a vzdialenosťou od povrchu vodiča a je H=I/*a. Uvažujeme len vzdialenosť od povrchu vodiča. Intenzita H je vlastne myslená siločiara od povrchu vodiča ktorá je vlastne kružnica ale jej skutočný priemer nezodpovedá meranému pretože neuvažuje sa priemer vodiča. Preto je tam . Veľkosť intenzity magnetického poľa okolo vodiča si môžeme predstaviť ako hrúbku siločiary okolo vodiča. Hustotu siločiar na daný prierez nám udáva magnetická indukcia označená B. Intenzita H nezávisí od prostredia ale indukcia B áno. Vzťah medzi nimi je B= μ*H. μ je magnetická vodivosť prostredia, tzv. permeabilita. Jej základná hodnota je vo vákuu μ0=4π*0,0000001. Prečo je tam hodnota 0,0000001. Meraním síl vo vzduchu sa ukázalo, že zvýšením prúdu v magnetickom poly silomer nameria hodnotu približne rovnú pomeru zvýšeniu prúdu/pôvodný prúd x 0,0000001 x pôvodná hodnota sily na silomeri. Zvýšenie prúdu realizujeme podľa pripojeného napätia. Jednotka napätia ešte nebola zavedená ale vedeli sme, že sériové spojenie zdrojov zvýši napätie a o takú istú hodnotu v elektrickom obvode sa zvýši prúd. Magnetickú vodivosť vzduchu môžeme prirovnať k magnetickej vodivosti vákua. Odchýlka je veľmi malá. Pri magnetickej vodivosti vákua je hodnota trochu iná ako pri elektrickej vodivosti vákua, permitivite kde hodnota permitivity vákua je najmenšia. Pri permeabilite sú niektoré látky ktoré majú nižšiu permeabilitu ako permeabilita vákua, napr. meď, voda. Ich permeabilita je menšia ako *0,0000001. Na učenie permeability látky sa používa násobok permeability vákua μ0 tzv. relatívna permeabilita μr. Celková permeabilita μ=μr*μ0. Vzťah pre silu dvoch vodičov vo vákuu si potom môžeme rozpísať F=(μ0*I1/2π*a)*I2*l. Vzťah (μ0*I1/2π*a)  je vlastne indukcia B. Intenzita je ale aj okolo druhého vodiča.Výsledná intenzita je (I1+I2)/2π*a. Pretože uvažujeme intenzitu medzi 2 vodičmi. Vychádza nám, že výsledná intenzita je dvojnásobná. Výsledná siločiara sa uzatvára okolo oboch vodičov preto je tam . Súčiniteľ 0,0000001 nám vychádza z merania síl. Keď dosadíme do vzorca pre silu hodnoty F=0,0000002N, vzdialenosť vodičov a=1m, dĺžku na ktorej pôsobí sila l=1m, prúd I1=1A a prúd I2=1A.

Dostaneme 0,0000002N=((4π*0,0000001*1A/2π*1m)*1A)*1m. π sa vykráti a 0,0000004/2=0,0000002. Pri definovaní ampéra mala dôležitú hodnotu permeabilita vákua, μ0 ktorá má aj svoju rozmerovú jednotku. Ak by sme do vzorca vpísali len jednotky dostávame N=(μ*1A/1m)*1A*1m, tak 1m sa vykráti a po roznásobení a úprave máme μ=N/A2. Slovom permeabilita μ má rozmer podľa síly Newton/Amper na druhú. Jej rozmerová jednotka podľa magnetickej intenzity H/m. Slovom Henri/meter. Jednotka H, (Henri je jednotka intenzity magnetického poľa. Pre definíciu jednotky elektrického náboja voči ampéru môžeme definovať podľa meraných chemických účinkov. 1C (coulomb) za jednu s vylúči pri elektrolýze AgNO3 (dusičnám strieborný na katóde 1,118mg striebra. 1C/1s=1A. Chcel som vlastne upozorniť na dôležitú hodnotu pre fyziku permeabilitu vákua μ0. Aj od nej sa odvíjal výpočet pre rýchlosť svetla vo vákuu. Aby sa vylúčili nepresnosti ohľadom hodnoty π požíva sa presná hodnota 0,000001256637061, čo je približne 4π*0,0000001.

Budem rád keď si to niekto aj prečíta, resp. upozorní na chyby

Planckove jednotky

13.11.2018

Prečo vlastne Planck vytvoril jednotky podľa konštánt. My sme stanovili základné jednotky meter a kilogram podľa určitých dohovorov. Meter je desať milióntina zemského kvadrantu. Kilogram je viac »

Planckove hodnoty

23.10.2018

Einstein zostavil rovnicu pre celkovú energiu telesa E=m·c2 a podľa Planckovej konštanty a frekvencie určil energiu fotónu Ef=h·f. Pokiaľ by sme miesto frekvencie fotónu udávali uhlovú rýchlosť viac »

Planckova konštanta

11.10.2018

Písal som minule, že planckova konštanta si zaslúži vlastný blog. Ako sa k nej dopracovalo. Pri skúmaní žiarenia celkom čierného telesa Anglický fyzici Raylegh a Jeans podľa úvahy, elektromagnetická viac »

triblavina,kamion,dialnica D1

Súvislá diaľnica do Košíc bude skôr cez Maďarsko ako cez Slovensko

11.12.2018 21:23

Bratislava a Košice budú prepojené súvislou diaľnicou minimálne o päť rokov skôr cez územie Maďarska než cez Slovensko.

štrasburg, streľba

Na vianočných trhoch v Štrasburgu sa strieľalo, hlásia dve obete

11.12.2018 21:17, aktualizované: 23:10

Šlo o teroristický útok.

francúzsko, žlté vesty

Egyptská vláda údajne zakázala predaj žltých viest v obavách z demonštrácií

11.12.2018 20:27

Zakázané predávať žlté vesty majú obchodníci jednotlivcom, nie firmám.

donald trump

USA zaradili Pakistan na zoznam krajín porušujúcich náboženské slobody

11.12.2018 19:32

Presun na čiernu listinu umožňuje, aby USA na Pakistan uvalili sankcie.