Písmenem A prochází měděný drát v průhledné izolaci. Pomalu jím plují modré elektrony. Uprostřed stojí počítadlo: blikne u každého elektronu, který projde průřezem. Kolem drátu běží čárkované kroužky magnetického pole. Vpravo se střelka kompasu natočí napříč drátu a ustálí se. Displej ukazuje 6,24·10¹⁸ elektronů za sekundu — to je jeden ampér.
List jednotky
základní jednotka SIrev. 2026-10Ampér A
Základní jednotka SI · veličina: elektrický proud
Ampér je prostě počítání elektronů
Když se zapne rychlovarná konvice, teče vodičem proud asi 10 A. Každou sekundu projde průřezem drátu 62 miliard miliard elektronů. Po jednom je vidět nejde, ale spočítat se dají: každý elektron nese stejný náboj.
Od roku 2019 je ampér určen elementárním nábojem e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Jeden ampér je proud, při kterém za sekundu projde náboj 1/e elementárních nábojů, tedy asi 6,24·10¹⁸ elektronů. Předtím se ampér určoval silou, kterou se přitahují dva vodiče s proudem.
Překvapivě pomalu se pohybují samotné elektrony. V měděném drátu o průřezu 1,5 mm² se při proudu 10 A posunou asi o půl milimetru za sekundu. Proud se přesto zapne okamžitě: elektrony už jsou v celém drátu a začnou se pohybovat téměř současně.
Značka ampéru je velké A: jednotka je pojmenována po André-Marii Ampérovi. Název jednotky se píše s malým písmenem: „ampér“. Elektrický proud se značí velkým I. Malé a je rok a Å je ångström.
Proud a náboj. Ampér říká, kolik náboje projde za sekundu, coulomb je samotný náboj a ampérhodina náboj v akumulátoru. A rychlost proudu oproti rychlosti elektronů: signál běží drátem téměř rychlostí světla, samotné elektrony se plazí zlomky milimetru za sekundu.
01 · Definice
náboj · drift · poleElektrický proud je náboj, který za sekundu projde průřezem vodiče. V kovu nesou náboj elektrony. Projde-li průřezem za sekundu N elektronů, je proud N·e.
Elektrony v kovu se míhají všemi směry rychlostí kolem tisíce kilometrů za sekundu. Když se na drát přiloží napětí, na tento chaotický pohyb se nasadí pomalý společný posun — drift. Jeho rychlost závisí na proudu, průřezu drátu a počtu volných elektronů v krychlovém metru kovu.
Proud vždy vytváří kolem sebe magnetické pole. Pole slábne se vzdáleností od drátu a jeho siločáry jsou kroužky kolem něj. Právě silou tohoto pole se ampér definoval od roku 1948 do roku 2019.
Kolik elektronů je v jednom ampéru
Nahoře měděný drát, vedle kompas. Posuvníkem nastavíte proud od jednoho pikoampéru do tisíce ampérů a průřez drátu. Elektrony v drátu jsou zpomalené: jejich rychlost na obrazovce je úměrná skutečné driftové rychlosti. Počítadlo počítá elektrony, které prošly průřezem. Střelka kompasu 5 cm od drátu se vychyluje tím víc, čím větší je proud. Modře jsou elektrony, jantarově měď a ohřev, karmínově magnetické pole. Dole jsou tři pohledy. „Drift“ je rychlost elektronů při různém průřezu. „Pole“ je indukce kolem drátu podle vzdálenosti. „Pumpa“ je jednoelektronová pumpa, v níž se proud zadává frekvencí: I = e·f.
Elektrony už v drátu jsou
Představte si trubku plnou kuliček až po okraj. Když z jedné strany zatlačíte kuličku dovnitř, z druhé hned jiná vypadne, i když se každá posunula jen trochu. Stejně je to s proudem: elektrické pole se šíří drátem téměř rychlostí světla a všechny elektrony se dají do pohybu najednou. Lampa se rozsvítí hned, ale elektron, který vstoupil do drátu u vypínače, k lampě doputuje až za několik hodin.
02 · Převod
jednotky · elektrony · náboj akumulátorůZ ampérů na elektrony a ampérhodiny
Zadejte proud. První karta ho převede na miliampéry, kiloampéry a elektrony za sekundu. Druhá ukáže, kolik náboje projde za minutu, hodinu a den. Třetí — jak dlouho by tento proud vybíjel běžné akumulátory.
| {k} | {v} | {note} |
Proud v jediném iontovém kanálu buňky je několik pikoampérů, ve výboji blesku desítky kiloampérů. Mezi nimi leží patnáct řádů, a vše je počet elektronů či iontů za sekundu krát týž náboj e.
04 · Měřicí přístroje
galvanometr · klešťový ampérmetr · bočník · pumpaProud se pozná podle toho, co dělá
{title}
{text}
05 · Pravidla zápisu
velké A · ampérhodina zvlášťProud v ampérech, náboj v coulombech
Ampér se píše velkým A s mezerou za číslem. Předpony se dávají před něj: mA, µA, kA. Náboj akumulátoru se píše v ampérhodinách A·h, ne v ampérech.
Malé a je rok: „ma“ se čte jako „milirok“. Ampérhodina už čas obsahuje, „za hodinu“ je navíc. Předpona kilo je malé k; velké K je kelvin. Písmeno u místo µ je přípustné jen tam, kde chybí řečtina. Název jednotky se píše malým písmenem, i když značka je velká.
06 · Sousední jednotky
elektřina07 · Historický oddíl
archiv · od Ørstedovy střelky po elementární nábojJak ampér přešel od síly k počítání
{title}
{text}
Starý ampér se nedal postavit
Od roku 1948 do roku 2019 byl ampér proud, při kterém se dva nekonečně dlouhé a nekonečně tenké vodiče vzdálené metr přitahují silou 2·10⁻⁷ N na každý metr délky. Definice je krásná, ale postavit se nedá: nekonečné vodiče neexistují.
V praxi se ampér získával z voltu a ohmu podle Ohmova zákona. A volt i ohm se od roku 1990 reprodukovaly kvantovým Josephsonovým a Hallovým jevem, v nichž vystupuje elementární náboj. Ampér tedy už stál na e, jen nepřímo.
Nová definice to udělala přímým. Vpravo jednoelektronová pumpa: v každém taktu přenese právě jeden elektron. Proud pumpy je frekvence taktu krát e. Zatím takové pumpy dávají proudy v nanoampérech, ale počítá se doslova elektron po elektronu.
Katalog veličin
Elektřina · 12 listů
Rejstřík · všechny veličiny na jedné stránceLaboratoř u vstupu do rejstříkuKapka kyseliny změní barvu šťávy, sůl obarví plamen, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všechny listy Simetria podle oborů a abecedně.Otevřít rejstřík →
