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

Vzdialenosti a časy

13.03.2017

Znovu píšem nezáživný článok z fyziky do prepolitizovaných blogov. Podobné články som písal ale tento som spresnil a zjednodušil. Píšem článok trocha odzadu pretože chcem ešte odvodiť viac »

Čierne diery a rozmery

09.02.2017

V predchadzajúcom blogu som niečo napísal o Planckovej konštante a Planckovej dĺžke. Plancková dĺžka je odvodená zo základných konštánt vo vesmíre ktoré máme zapracované vo vzťahoch viac »

Energia hmota a gravitácia III.

24.01.2017

V predchadzajúcom blogu som písal o únikovej rýchlosti. Úniková rýchlosť je odvodená zo vzťahu r=2*G*M/v2. Špeciálny prípad nastane ak vu=c. Toto nastane pri ochladení niektorých hviezd viac »

Basketbalový klub Petržalka

Basketbalový klub Petržalka

23.03.2017 00:26

BK Petržalka - OZ, cieľom klubu je viesť deti a mládež k pravidelnému športu. Máme cca 60 dievčat, vek 8-16 rokov v mládežníckych družstvách a prípravkách v Petržalke

Tobias Ellwood

Londýn má nového hrdinu. Britský politik zachraňoval zraneného policajta

22.03.2017 21:32

Britský tajomník pre záležitosti Blízkeho východu Tobias Ellwood zasahoval pri záchrane zraneného policajta.

Rex Tillerson

USA vyzvali spojencov na zintenzívnenie boja proti IS

22.03.2017 21:17

Tillerson vyzval členov medzinárodnej koalície, ktorá bojuje proti IS na území Iraku a Sýrie, aby vo vyššej miere prispeli k úsiliu o porazenie tejto skupiny.

Útok v Londýne,

Svet reaguje na útok v Londýne: Terorizmus je absolútne zlo

22.03.2017 20:04

Poprední svetoví politici vyjadrili, po zrejmom teroristickom útoku v Londýne, Británii podporu a solidaritu.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 91
Celková čítanosť: 150947x
Priemerná čítanosť článkov: 1659x

Autor blogu

Kategórie