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.


Внешние ссылки