أمپير

للاستخدامات الأخرى، انظر أمپير (توضيح).

Current can be measured by a galvanometer, via the deflection of a magnetic needle in the magnetic field created by the current.

أمبير واحد يُعادل كولوم واحد بالثانية

الأمپير Ampere، هووحدة قياس التيار الكهريائي. يرمز للأمبير بالعربية بالحرف أ (وباللاتينية بالحرف A أوamp) وقد سمي تخليدا للعالم الفيزيائي أندري ماري أمبير. وهومن وحدات القياس الدولية.

تعريفه

Illustration of the definition of the ampere unit

وكان الأمبير يُعرَّف بأنه التيار الثابت الشدة الذي إذا مر في محلول مائي من نترات الفضة رسّب من الفضة 1.11800 مغ/ثا. وكان يراد من هذا التعريف حتى يساوي هذا الأمبير 0.1 واحدة كهربائية مغنطيسية (و.ك.م)،غير حتى حسابات حديثة أظهرت فرقاً بين القيمتين يبلغ 27 جزءاً من مئة ألف جزء. وقد أقر المؤتمر العام للأوزان والمقاييس في عام 1948 تعريف الأمبير المطلق بأنه يساوي 0.1 واحدة كهربائية مغنطيسية. ويعرَّف قانونياً بأنه واحدة تيار كهربائي ثابت الشدة إذا مر في ناقلين مستقيمين متوازيين لكل منهما طول محدَّد ومبتر دائري مهمل وتفصل بينهما مسافة متر واحد في الخلاء، فإنه يولِّد بين الناقلين قوة تساوي 2*10-7 نيوتن في المتر من طول الناقلين، حيث يشير النيوتن على القوة التي إذا طُبِّقت على كتلة مقدارها كيلوغرام واحد أكسبتها تسارعاً مقداره متر في الثانية في الثانية (م/ثا/ثا).

التعريف المقترح في المستقبل

تعيين الأمبير المطلق

لا يتم هذا التعيين عملياً باستعمال ناقلين مستقيمين بل باستعمال ملفات حلزونية (وشائع) كي تتولد قوة كبيرة يمكن قياسها أدق قياس. وتُحسب هذه القوة بين الوشائع المستعملة لإجراء القياس عندما يمر فيها تيار شدته أمبير واحد، وذلك بافتراض حتى شكل لفاتها وأبعادها الهندسية معروفة. وتكون الدقة في حساب هذه القوة أفضل ما تكون باستعمال وشائع أسطوانية. ولقياس هذه القوة تُجعل إحدى الوشيعتين في إحدى كفتي ميزان وتجعل الوشيعة الأخرى ثابتة بحيث تكون القوة التي تولدها شاقولية. يُجعل الميزان متوازناً حين لا يمر التيار في الوشيعتين، وعند إمراره يختل توازنه، ويُعاد التوازن بإضافة وزنٍ تُعيَّن كتلته. وقد كانت هذه الكتلة m في أفضل التجارب بضعة جرامات من أجل تيار شدته أمبير واحد. وتحسب القوة من جداء الكتلة m بتسارع الثنطقة g في مكان التجربة وهومن مرتبة 9.81 م/ثا2. وبعد قياس القوة على هذا النحوتحسب شدة التيار بالأمبير من العلاقة بين القوة وشـدة التيـار 2Ci2 = mg حيث C ثابت يتوقف على أبعاد لفات الوشيعتين وأبعادهما الهندسية.

إن هذا القياس، الذي لا يعتمد إلا على تعريف الأمبير وعلى النظرية من دون الرجوع إلى أي معيار كهربائي، هوقياس يوصف بأنه مطلق، ويسمى الجهاز المستعمل ميزان الأمبير.

إن هذا القياس المطلق دقيق جداً ولا يجرى إلا نادراً، وتقوم به مختبرات مختصة، وتُحفظ نتيجته بشكل معايير دائمة تمكِّن من استنساخ الأمبير استنساخاً اقتصادياً وسريعاً. وهذه المعايير هي معايير مقاومة مكوّنة من أسلاك المنگنين مثلاً (وهوخليطة من النحاس 80 -85% والمنجنيز 15 - 20% والنيكل 2 - 5%) ومن قوة محركة كهربائية هي خلايا فلطية voltaic cell مثل خلية وستون Weston العيارية (قم = 1.0183 ف في الدرجة 20ْس)، ويمكن حتى تقاس المقاومة بالأوم قياساً مطلقاً فإذا أمرّ، في وشيعتيْ ميزان الأمبير وفي مقاومة قيمتها م معروفة، التيار الكهربائي نفسه ذوالشدة ش، فإن فرق الكمون المتولد بين طرفي المقاومة يساوي جداء العاملين م وش اللذين قيس كلٌ منهما قياساً مطلقاً. ويتم بذلك الحصول على قياس مطلق لفرق الكمون، ويمكّن هذا القياس، بمقارنة كمونية سهلة، من تعيين قيمة دقيقة ومضبوطة لما يقابله من قوة محركة كهربائية لخلية فلطية تحافظ على هذه القيمة.

طريقة حفظ الأمبير

إن معياري المقاومة والقوة المحركة الكهربائية يمكن حفظهما ونقلهما، كما يمكن مقارنتهما مع معايير مختبرات أخرى، ويمكِّن استعمالهما معاً من استنساخ الأمبير. ويقوم المخط الدولي للأوزان والمقاييس دورياً بمقارنة معايير المختبرات الرئيسة المختصة بالمعايرة الكهربائية ويضمن تماثلاً عالمياً للقياسات الكهربائية في المختبرات الكبيرة بدقة تفوق 10-.6، وتنتج القيمة المحدِّدة لهذه المعايير العالمية ومعايير المخط الدولي من قيمة وسطية لنتائج عدة قياسات مطلقة تُجرى بعناية ودقة فائقتين في عدة بلدان من العالم.

إن حفظ الأمبير بوساطة معياريْ المقاومة والقوة المحركة الكهربائية لا يضمن ثبات قيمتيهما سنين كثيرة، لذلك اتُّبعت طريقة أخرى لحفظ الأمبير واستنساخه تُستخدم فيها العلاقة بين قيمة الحقل التحريضي B المتولد عند نقطةٍ داخل ملفٍ ناقل يمر فيه تيار مستمر وبين تواتر مبادرة precession البروتون في هذا الحقل. فإذا حافظ الملف على أبعاده الهندسية، وهوأمر يمكن التحقق منه، فإنه يكفي إيجاد التواتر نفسه، الذي يَسْهل أيضاً قياسه بدقة فائقة، كي يمكن التأكد حتى شدة التيار الكهربائي تولدت من حديث بالقيمة نفسها. إذا البروتونات المستعملة هي نوى ذرات هيدروجين الماء الموجود في حوجلة. ويمكن باستخدام وشيعة إضافية حتى يتولد آنياً حقل مقطِّب يوجّه البروتونات في اتجاه عمودي على حقل التحريض B؛ وبعد بضع ثوانٍ «تُبادر» البروتوناتُ في الحقل B كمبادرة الجيروسكوب وتحرِّض حقلاً دورياً في وشيعة أخرى إضافية. ويمكن قياس التواتر المحرِّض بدقة تبلغ 10-6 وإذا كان الملف الذي يولد حقل التحريض (B) ذا شكل وأبعاد تمكِّن من حساب قيمة (B) مقدرة بالواحدة «T تسلا» فإن التواتر الملاحظ يساوي 42.5759 ميغا هرتز/تسلا MHz/T.

التاريخ

الأمبير ampere هوواحدة شدة التيار الكهربائي من ست واحدات أساسية في الجملة المترية العشرية التي سماها المؤتمر العام للأوزان والمقاييس «المنظومة العالمية للواحدات SI» وشاع استعمالها في معظم بلدان العالم. وقد سميت الأمبير نسبة إلى العالم الفرنسي أندرى ماري أمبير.