アンペア

アンペア
可動鉄心電流計のデモモデル。コイルを流れる電流が増加すると、プランジャーはコイルに引き込まれ、指針は右に振れます。
一般情報
単位系SI
単位電流
シンボルあ
名前の由来アンドレ＝マリー・アンペール

アンペア( / ˈ æ m p ɛər /​ⓘ AMペア、米国: / ˈ æ m p ɪər /ⓘ AM -peer; [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]記号:A)、 [ 4 ]しばしばampと略され、 [ 5 ]国際単位系における電流の単位。1アンペアは、1秒間に1点を通過するクーロン(C) の電流量に等しい。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]フランスの数学者で物理学者のアンドレ＝マリー・アンペールにちなんで名付けられデンマークの物理学者ハンス・クリスチャン・エルステッドとともに電磁気学の父とみなされている。

2019年のSI改訂では、アンペアは素電荷eを正確に固定して定義されています。1.602 176 634 × 10 −19  C , [ 6 ] [ 9 ]つまり、1アンペアは10 19個の基本電荷が動く1.602 176 634秒、または約6.241 509 074 × 10 18 個の素電荷が1秒間に移動する。再定義以前は、アンペアは1メートル離れた2本の平行電線を流れる電流が磁力を生み出す電流と定義されていた。2 × 10 −7ニュートン/メートル。

初期のCGSシステムには2つの電流単位があり、1つはSI単位系に類似した構造を持ち、もう1つはクーロンの法則を基本関係として用いるものです。CGS単位の電荷は、2枚の帯電金属板間の力を測定することで定義されます。そして、CGS単位の電流は、1秒あたり1単位の電荷として定義されます。[ 10 ]

歴史

アンペアは、電磁気学を研究し電気力学の基礎を築いたフランスの物理学者・数学者アンドレ＝マリー・アンペール（1775-1836）にちなんで名付けられました。アンペールの近代電気科学の創造への貢献を称え、1881年の万国電気博覧会で調印された国際条約において、アンペアは電流の標準電気測定単位として制定されました。

アンペアは元々、センチメートル・グラム・秒単位系における電流の単位の10分の1として定義されていました。現在ではアバンペアとして知られるこの単位は、 1センチメートル離れた2本の電線間に、長さ1センチメートルあたり2ダインの力を発生させる電流量として定義されています。[ 11 ]この単位の大きさは、 MKSA単位系における派生単位のサイズが都合が良いように選ばれました。

「国際アンペア」はアンペアの初期の実現であり、電流を蓄える電流として定義されました。硝酸銀溶液から毎秒0.001グラムの銀が放出される。 その後、より正確な測定により、この電流は0.999 85  A . [ 12 ]

電力は電流と電圧の積として定義されるため、アンペアはI = P / Vの関係を用いて他の単位で表すこともできます。つまり、1 A = 1 W/Vとなります。電流は、電圧、電流、抵抗を測定できる マルチメーターで測定できます。

SIにおける以前の定義

2019 年まで、SI ではアンペアを次のように定義していました。

アンペアとは、無限の長さで、無視できる円形の断面積を持つ2本の直線状の平行導体を真空中に1メートル離して流した場合、これらの導体間に発生する一定の電流のことです。 長さ1メートルあたり2 × 10 −7ニュートン。 [ 13 ] : 113 [ 14 ]

アンペールの力の法則[ 15 ] [ 16 ]は、電流が流れる2本の平行な電線の間には引力または斥力が生じると述べています。この力はアンペアの正式な定義に使用され、真空の透磁率（磁気定数、μ 0）は正確に4π × 10 −7ヘンリー毎メートル（H/m、N/A 2に相当）となりました。SI単位の電荷であるクーロンは、「1アンペアの電流が1秒間に運ぶ電気量」と定義されました。[ 13 ]：144 一般に、電荷Q は、一定時間t流れる定常電流IによってQ = Itとして決定されます。

アンペアのこの定義はキブル天秤を使うことで最も正確に実現されましたが、実際には起電力と抵抗の単位であるボルトとオームからオームの法則によって単位が維持されました。後者の2つは、それぞれジョセフソン効果と量子ホール効果という比較的再現しやすい物理現象に結び付けられるからです。[ 17 ]

アンペアの実現を確立する技術は、およそ10 7分の1程度の相対的不確実性があり、ワット、オーム、ボルトの実現を必要とした。[ 17 ]

現在の定義

2019年のSI改訂では、アンペアは素電荷eの固定数値を次のように定義されました。1.602 176 634 × 10 −19を単位Cで表すとA⋅sに等しく、ここで秒はセシウム-133原子の非摂動基底状態超微細遷移周波数である∆νCsで定義される。[ 18 ]

電荷のSI単位であるクーロンは、「1アンペアの電流が1秒間に運ぶ電気の量」である。[ 19 ]逆に、1アンペアの電流は1クーロンの電荷（およそ6.241 509 × 10 18 個の素電荷が1秒間に特定の地点を通過する、または10 19 個の素電荷が1秒間に通過する。1.602 176 634秒:

1 あ＝1 C/s＝11.602176634×10−19e/秒＝1019e1.602176634 s。{\displaystyle 1{\text{A}}=1{\text{C/s}}={\frac {1}{1.602\,176\,634\times 10^{-19}}}\,e{\text{/s}}={\frac {10^{19}\,e}{1.602\,176\,634{\text{s}}}}.}

1秒をセシウム133の超微細遷移周波数である∆νCsで定義すると、アンペアはeと∆νCsで表すことができます。 [ 20 ]一定電流、瞬間電流、平均電流はアンペアで表されます（「充電電流は1.2Aです」のように）。また、一定時間内に蓄積された（または回路を通過した）電荷はクーロンで表されます（「バッテリーの電荷は1 あ＝1 C/s＝（1019e1.602176634）（ΔνCs9192631770）≈6.7896868×108eΔνCs。{\displaystyle 1{\text{A}}=1{\text{C/s}}={\Big (}{\frac {10^{19}\,e}{1.602\,176\,634}}{\Big )}{\Big (}{\frac {\Delta \nu _{\text{Cs}}}{9\,192\,631\,770}}{\Big )}\approx 6.789\,6868\times 10^{8}\,e\,\Delta \nu _{\text{Cs}}.} アンペア（A = C/s）とクーロン（C）の関係は、ワット（W = J/s）とジュール（ J） の関係と同じです。

アンペアから派生した単位

国際単位系（SI）は、7つのSI基本単位（秒、メートル、キログラム、ケルビン、アンペア、モル、カンデラ）に基づいています。これらは、7つの基本的な物理量（「次元」）（それぞれ時間、長さ、質量、温度、電流、物質量、光度）を表し、他のすべてのSI単位はこれらを用いて定義されます。これらのSI派生単位は、ワット、ボルト、ルクスなどの特別な名称で呼ばれることもあれば、メートル毎秒などの他の単位に基づいて定義されることもあります。アンペアから派生した特別な名称を持つ単位は以下のとおりです。

量 ユニット シンボル 意味 SI基本単位では
電荷クーロンC アンペア秒 A⋅s
電位差ボルトV ジュール/クーロン kg⋅m 2 ⋅s −3 ⋅A −1
電気抵抗オームΩ ボルト/アンペア kg⋅m 2 ⋅s −3 ⋅A −2
電気伝導性シーメンスS アンペア/ボルトまたは逆オーム s 3 ⋅A 2 ⋅kg −1 ⋅m −2
電気インダクタンスヘンリーH オーム秒 kg⋅m 2 ⋅s −2 ⋅A −2
電気容量ファラドF クーロン/ボルト s 4 ⋅A 2 ⋅kg −1 ⋅m −2
磁束ウェーバーワーブ ボルト秒 kg⋅m 2 ⋅s −2 ⋅A −1
磁束密度テスラT ウェーバー/平方メートルkg⋅s −2 ⋅A −1

電気工学や電気機器の分野で頻繁に使用されますが、アンペアとは独立して定義される SI 単位もいくつかあります。具体的には、ヘルツ、ジュール、ワット、カンデラ、ルーメン、ルクスです。

SI接頭辞

他の SI 単位と同様に、アンペアは10 の累乗を表す接頭辞を追加することで変更できます。

アンペア（A）のSI倍数
分数 倍数
価値 SI記号 名前 価値 SI記号 名前
10 −1  A dA デシアンペア 10 1  A daA デカアンペア
10 −2  A 約A センチアンペア 10 2  A ハA ヘクトアンペア
10 −3  A ミリアンペア ミリアンペア 10 3  A ka キロアンペア
10 −6  A μA マイクロアンペア 10 6  A 修士号 メガアンペア
10 −9  A 該当なし ナノアンペア 10 9  A GA ギガアンペア
10 −12  A pA ピコアンペア 10 12  A TA テラアンペア
10 −15  A fA フェムトアンペア 10 15  A PA ペタアンペア
10 −18  A ああ アトアンペア 10 18  A EA 例
10 −21  A zA ゼプトアンペア 10 21  A 南アフリカ ゼタアンペア
10 −24  A やあ ヨクトアンペア 10 24  A YA ヨタアンペア
10 −27  A rA ロントアンペア 10 27  A RA ロナアンペレ
10 −30  A qA ケクトアンペア 10 30  A 品質保証 クエッタアンペレ

参照

  • 電流計 – 電流を測定する装置
  • 電流容量 – デバイスやシステムに損傷を与えることなく継続的に流すことができる最大電流
  • 電流 – 電荷の流れ
  • 感電 – 電流によって引き起こされる生理的反応または傷害リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
  • 油圧アナロジー - 電気回路を説明するために広く使われているアナロジー
  • 真空透過率 – 物理定数
  • 桁数（電流）  – 広範囲の電流の比較

参考文献

  1. ^ジョーンズ、ダニエル（2011）、ローチ、ピーター、セッター、ジェーン、エスリング、ジョン（編）、ケンブリッジ英語発音辞典（第18版）、ケンブリッジ大学出版局、ISBN 978-0-521-15255-6{{citation}}: CS1 メンテナンス: 上書き設定 (リンク)
  2. ^ウェルズ、ジョン・C.（2008年）、ロングマン発音辞典（第3版）、ロングマン、ISBN 978-1-4058-8118-0
  3. ^ "ampere"、Merriam-Webster.com Dictionary、Merriam-Webster 、 2020年9月29日閲覧
  4. ^ 「2. SI基本単位」、SIパンフレット（第8版）、BIPM、2014年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2011年11月19日閲覧。
  5. ^ SIは単位の略語の使用を推奨しておらず、記号の使用のみをサポートしています。「Bureau International des Poids et Mesures」（PDF）、2006年、130ページ、2017年8月14日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ、 2011年11月21日閲覧。
  6. ^ a b BIPM (2019年5月20日)、「SIにおけるアンペアの定義に関する実践的方法」、BIPM 、 2022年2月18日閲覧。
  7. ^ 「2.1. 電流の単位（アンペア）」、SIパンフレット（第8版）、BIPM、2012年2月3日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2011年11月19日閲覧。
  8. ^ 「基本単位の定義：アンペア」、Physics.nist.gov、2017年4月25日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2010年9月28日閲覧。
  9. ^ CGPM第26回会合（2018年）に提出される決議案A「国際単位系（SI）の改訂について」（PDF）、2018年4月29日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ、 2018年10月28日閲覧。
  10. ^ボダニス、デイヴィッド（2005年）、エレクトリック・ユニバース、ニューヨーク：スリーリバーズプレス、ISBN 978-0-307-33598-2
  11. ^ Kowalski, L (1986)、「電気におけるSI単位の短い歴史」、The Physics Teacher、24 (2)、Montclair: 97– 99、Bibcode : 1986PhTea..24...97K、doi : 10.1119/1.2341955、2002年2月14日時点のオリジナルよりアーカイブ
  12. ^アンペアの歴史、Sizes、2014年4月1日、2016年10月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年9月20日閲覧。
  13. ^ a b国際度量衡局（2006年）「国際単位系（SI）（PDF）（第8版）」ISBN 92-822-2213-6、2021年6月4日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 、 2021年12月16日閲覧。
  14. ^モンク、ポールMS（2004）、物理化学：化学の世界を理解する、ジョン・ワイリー＆サンズ、ISBN 0-471-49180-2
  15. ^ Serway, Raymond A; Jewett, JW (2006), Serway's Principles of Physical: a Calculus based text (Fourth ed.), Belmont, CA: Thompson Brooks/Cole, p. 746, ISBN 0-53449143-X、2013年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ
  16. ^キログラムを超えて：国際単位系の再定義、米国国立標準技術研究所、2006年、2008年3月21日時点のオリジナルよりアーカイブ、2008年12月3日閲覧。
  17. ^ a b「付録2：単位定義の実際的実現：電気量」、SIパンフレット、BIPM、2013年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ
  18. ^ 「アンペア（A）」、www.npl.co.uk 、 2019年5月21日閲覧。
  19. ^国際単位系（SI）（PDF）（第8版）、国際度量衡局、2006年、144ページ、2013年11月5日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF）。
  20. ^ 「SI基本単位：アンペア（A）」、国際度量衡局（BIPM）、2019年、 2025年6月3日閲覧。
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