Обычный электрический блок - Conventional electrical unit
Обычный электрический блок (или условная единица , где нет риска неоднозначности) является единицей измерения в области электричества , который основан на так называемые «обычных значения» из постоянная Джозефсона , то константа фона Клитцинга с решением , принятой Международный комитет мер и весов (CIPM) в 1988 г., а также Δ ν Cs использовали для определения второго . Эти единицы очень похожи по шкале на соответствующие единицы СИ , но не идентичны из-за различных значений, используемых для констант. Их можно отличить от соответствующих единиц СИ, выделив символ курсивом и добавив нижний индекс «90» - например, условный вольт имеет символ V 90 - поскольку они вошли в международное использование с 1 января 1990 года.
Эта система была разработана для повышения точности измерений: постоянные Джозефсона и фон Клитцинга могут быть реализованы с большой точностью, воспроизводимостью и простотой и точно определены в терминах универсальных констант e и h . Обычные электрические единицы представляют собой значительный шаг к использованию «естественной» фундаментальной физики для практических целей измерения. Они получили признание в качестве международного стандарта параллельно с системой единиц СИ и обычно используются вне физического сообщества как в инженерии, так и в промышленности. Добавление константы c потребовалось бы для определения единиц для всех измерений, используемых в физике, как в системе СИ.
Система СИ перешла к эквивалентным определениям 29 лет спустя, но со значениями констант, определенными для более точного соответствия старым единицам СИ. Следовательно, обычные электрические единицы немного отличаются от соответствующих единиц СИ, теперь с точно определенными соотношениями.
Историческое развитие
За последние полвека были предприняты несколько важных шагов для повышения точности и полезности единиц измерения:
- В 1967 году Тринадцатая Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) определила секунду атомного времени в Международной системе единиц как продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
- В 1983 году семнадцатая CGPM изменила определение метра с точки зрения секунды и скорости света, таким образом зафиксировав скорость света на точном уровне. 299 792 458 м / с .
- В 1988 году CIPM рекомендовал принять обычные значения для постоянной Джозефсона как точно K J-90 = 483 597 0,9 × 10 9 Гц / В и для константы фон Клитцинг как ровно R К-90 = 25 812 0,807 Ом на 1 января 1990 г.
- В 1991 году восемнадцатый CGPM отметил общепринятые значения для постоянной Джозефсона и постоянной фон Клитцинга.
- В 2000 году CIPM одобрил использование квантового эффекта Холла со значением R K-90, которое будет использоваться для установления эталона сопротивления.
- В 2018 году двадцать шестая CGPM постановила отменить традиционные значения констант Джозефсона и фон Клитцинга с переопределением базовых единиц СИ в 2019 году .
Определение
Обычные электрические блоки основаны на определенных значениях цезия-133 частоты сверхтонкого перехода , постоянная Джозефсон и постоянной фон Клитцинг , первые два , которые позволяют очень точное практическое измерение времени и электродвижущей силы , и последней , который позволяет очень точный практический измерение электрического сопротивления .
Постоянный | Условное точное значение (CIPM, 1988; до 2018) |
Эмпирическое значение (в единицах СИ) (CODATA, 2014) |
Точное значение (единицы СИ, 2019) |
---|---|---|---|
133 Cs частота сверхтонкого перехода | Δ ν ( 133 Cs) hfs = 9 192 631 770 Гц | Δ ν ( 133 Cs) hfs = 9 192 631 770 Гц | |
Постоянная Джозефсона | К J-90 = 483 597 0,9 ГГц / V , | К Дж = 483 597 +0,8525 (30) ГГц / V , | К Дж = 2 × 1,602 176 634 × 10 −19 С / 6,626 070 15 × 10 -34 J⋅s |
постоянная фон Клитцинга | Р К-90 = 25 812 0,807 Ω | R K = 25 812 .807 4555 (59) Ом | R K = 6,626 070 15 × 10 -34 J⋅s / ( 1.602 176 634 × 10 −19 С ) 2 |
- Обычный вольт , V 90 , представляет собой электродвижущую силу (или разность электрических потенциалов), измеренную относительно стандарта эффекта Джозефсона с использованием определенного значения постоянной Джозефсона, K J-90 ; т. е. соотношением K J = 483 597 0,9 ГГц / V 90 . См. Стандарт напряжения Джозефсона .
- Условное сопротивление , Ом 90 , представляет собой электрическое сопротивление, измеренное по стандарту квантового эффекта Холла с использованием определенного значения постоянной фон Клитцинга, R K-90 ; т. е. соотношением R K = 25 812 .807 Ом 90 .
- Другие обычные электрические единицы определяются нормальными отношениями между единицами измерения, параллельными единицам СИ, как показано в таблице преобразования ниже.
Преобразование в единицы СИ
Ед. изм | Символ | Определение | Связано с SI | Значение SI (CODATA 2014) | Значение SI (2019) |
---|---|---|---|---|---|
условный вольт | V 90 | см. выше | К J-90 / К Дж V | 1.000 000 0983 (61) В | 1.000 000 106 66 ... В |
условный ом | Ом 90 | см. выше | R K / Р К-90 Ω | 1.000 000 017 65 (23) Ом | 1.000 000 017 79 ... Ом |
обычный ампер | А 90 | В 90 / Ом 90 | К J-90 / К Дж ⋅ Р К-90 / R K А | 1 000 000 0806 (61) А | 1 000 000 088 87 ... А |
обычный кулон | С 90 | s ⋅ A 90 = s ⋅ V 90 / Ω 90 | К J-90 / К Дж ⋅ Р К-90 / R K C | 1.000 000 0806 (61) К | 1 000 000 088 87 ... С |
условный ватт | W 90 | A 90 В 90 = В 90 2 / Ом 90 |
( К J-90 / К Дж ) 2 ⋅ Р К-90 / R K W |
1.000 000 179 (12) Вт | 1.000 000 195 53 ... Вт |
условный фарад | П 90 | C 90 / V 90 = s / Ω 90 | Р К-90 / R K F | 0,999 999 982 35 (23) Ф | 0,999 999 982 20 ... F |
обычный генри | H 90 | с ⋅ Ом 90 | R K / Р К-90 ЧАС | 1.000 000 017 65 (23) H | 1 000 000 017 79 ... H |
Новое определение базовых единиц СИ в 2019 году определяет все эти единицы таким образом, чтобы точно фиксировать числовые значения K J , R K и Δ ν Cs , хотя и со значениями первых двух, которые немного отличаются от обычных значений. Следовательно, все эти условные единицы имеют известные точные значения в терминах переопределенных единиц СИ. Из-за этого сохранение обычных значений не дает преимущества в точности.
Смотрите также
Рекомендации
- Мор, Питер Дж .; Тейлор, Барри Н .; Ньюэлл, Дэвид Б. (2008). «Рекомендуемые значения фундаментальных физических констант CODATA: 2006 г.» (PDF) . Обзоры современной физики . 80 (2): 633–730. arXiv : 0801.0028 . Bibcode : 2008RvMP ... 80..633M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.80.633 . Архивировано из оригинального (PDF) 1 октября 2017 года.