Mitä kilpi näyttää

A-kirjaimen läpi kulkee kuparijohdin läpinäkyvässä eristeessä. Siinä ajelehtii hitaasti sinisiä elektroneja. Keskellä on laskuri: se välähtää jokaisen poikkileikkauksen ohittavan elektronin kohdalla. Johtimen ympärillä kiertävät magneettikentän katkoviivaiset renkaat. Oikealla kompassin neula kääntyy poikittain johtimeen nähden ja asettuu. Näytössä on 6,24·10¹⁸ elektronia sekunnissa — se on yksi ampeeri.

Yksikkösivu

SI-perusyksikköversio 2026-10

Ampeeri A

SI-perusyksikkö · suure: sähkövirta

Ampeeri on yksinkertaisesti elektronien laskemista

Kun vedenkeitin kytketään päälle, johdossa kulkee noin 10 A:n virta. Joka sekunti johtimen poikkileikkauksen ohittaa 62 miljardia miljardia elektronia. Niitä ei näe yksitellen, mutta ne voi laskea: jokaisella elektronilla on sama varaus.

Vuodesta 2019 ampeeri on määritelty alkeisvarauksen e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C kautta. Yksi ampeeri on virta, jossa sekunnissa kulkee 1/e alkeisvarauksen suuruinen varaus eli noin 6,24·10¹⁸ elektronia. Aiemmin ampeeri määrättiin voiman kautta, jolla kaksi virrallista johdinta vetää toisiaan puoleensa.

On yllättävää, miten hitaasti elektronit itse liikkuvat. Kuparijohtimessa, jonka poikkipinta-ala on 1,5 mm², ne siirtyvät 10 A:n virralla noin puoli millimetriä sekunnissa. Silti virta alkaa heti: elektronit ovat jo koko johtimessa ja lähtevät liikkeelle lähes yhtä aikaa.

MerkintäA · suure I

Määritelmäe = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C tarkka

Yhteys1 A = 1 C/s = e·6,241·10¹⁸ s⁻¹

Määriteltye ja Δν_Cs

UlottuvuusI — perus

Tyypillisiä arvoja20 mA — LED · 10 A — vedenkeitin · 30 kA — salama

Muunnoksiin Historian osaan

Kirjainkoko

Ampeerin tunnus on iso A: yksikkö on nimetty André-Marie Ampèren mukaan. Yksikön nimi kirjoitetaan pienellä: ”ampeeri”. Sähkövirtaa merkitään isolla I:llä. Pieni a on vuosi, ja Å on ångström.

Älä sekoita

Virta ja varaus. Ampeeri kertoo, paljonko varausta kulkee sekunnissa, coulombi on itse varaus ja ampeeritunti akun varaus. Ja virran nopeus verrattuna elektronien nopeuteen: signaali kulkee johdossa lähes valon nopeudella, mutta elektronit itse ryömivät millimetrin murto-osia sekunnissa.

01 · Määritelmä

varaus · ajautuminen · kenttä

Sähkövirta on varaus, joka kulkee johtimen poikkileikkauksen läpi sekunnissa. Metallissa varausta kuljettavat elektronit. Jos poikkileikkauksen ohittaa sekunnissa N elektronia, virta on N·e.

Metallin elektronit sinkoilevat kaikkiin suuntiin noin tuhannen kilometrin sekuntinopeudella. Kun johtimeen kytketään jännite, tämän epäjärjestyksen päälle tulee hidas yhteinen siirtymä — ajautuminen. Sen nopeus riippuu virrasta, johtimen poikkipinta-alasta ja vapaiden elektronien määrästä metallin kuutiometrissä.

Virta luo aina ympärilleen magneettikentän. Kenttä heikkenee etäisyyden kasvaessa, ja kenttäviivat ovat renkaita johtimen ympärillä. Juuri tämän kentän voimakkuuden kautta ampeeri määriteltiin vuodesta 1948 vuoteen 2019.

Q — varaus · t — aika · n — vapaat elektronit 1 m³:ssä · S — poikkipinta-ala · v — ajautumisnopeus · r — etäisyys · f — pumpun taajuus

Ampeerin määritelmä

e = 1{,}602\,176\,634\cdot10^{-19}\ \mathrm{C}

Sähkövirta

I = \dfrac{Q}{t}

Ajautumisnopeus

v = \dfrac{I}{n\,e\,S}

Suoran johtimen kenttä

B = \dfrac{\mu_0\,I}{2\pi r}

Yksielektronipumppu

I = e\,f

I

oma SI-dimensio

8,5·10²⁸

vapaata elektronia 1 m³:ssä kuparia

2·10⁻⁷

N/m 1 A:n johtimien välillä 1 m:n etäisyydellä

Interaktiivinen · johdin, elektronit ja kompassi

Montako elektronia on yhdessä ampeerissa

Ylhäällä kuparijohdin, vieressä kompassi. Liukusäätimellä asetetaan virta yhdestä pikoampeerista tuhanteen ampeeriin sekä johtimen poikkipinta-ala. Johtimen elektronit näytetään hidastettuina: niiden nopeus ruudulla on verrannollinen todelliseen ajautumisnopeuteen. Laskuri laskee poikkileikkauksen ohittaneet elektronit. Kompassin neula 5 cm:n päässä johtimesta kääntyy sitä enemmän, mitä suurempi virta on. Sinisellä elektronit, meripihkalla kupari ja lämpeneminen, karmiininpunaisella magneettikenttä. Alla on kolme näkymää. ”Ajautuminen” on elektronien nopeus eri poikkipinta-aloilla. ”Kenttä” on vuontiheys johtimen ympärillä etäisyyden mukaan. ”Pumppu” on yksielektronipumppu, jossa virta asetetaan taajuudella: I = e·f.

Selitys · miksi virta alkaa heti

Elektronit ovat jo johtimessa

Kuvittele putki, joka on täynnä kuulia reunoja myöten. Kun toisesta päästä työnnetään kuula sisään, toisesta päästä putoaa heti toinen, vaikka jokainen on liikkunut vain vähän. Samoin on virran kanssa: sähkökenttä etenee johdinta pitkin lähes valon nopeudella, ja kaikki elektronit lähtevät liikkeelle yhtä aikaa. Lamppu syttyy heti, mutta elektroni, joka tuli johtimeen katkaisijan kohdalla, ehtii lamppuun vasta usean tunnin päästä.

02 · Muunnos

yksiköt · elektronit · akun varaus

Ampeereista elektroneihin ja ampeeritunteihin

Syötä virta. Ensimmäinen välilehti muuntaa sen milliampeereiksi, kiloampeereiksi ja elektroneiksi sekunnissa. Toinen näyttää, paljonko varausta kulkee minuutissa, tunnissa ja vuorokaudessa. Kolmas näyttää, kuinka kauan tämä virta tyhjentäisi tavallisia akkuja.

Arvo

Yksikkö

Muunnostaulukko


{k}	{v}	{note}

03 · Suuruusluokat · hermoimpulssista salamaan

virta, A, logaritminen asteikko

Solun yksittäisen ionikanavan virta on muutamia pikoampeereja, salamaniskussa kymmeniä kiloampeereja. Niiden välillä on viisitoista suuruusluokkaa, ja kaikki on elektronien tai ionien määrä sekunnissa kerrottuna samalla varauksella e.

04 · Mittalaitteet

galvanometri · virtapihti · sivuvastus · pumppu

Virran tuntee siitä, mitä se tekee

05 · Kirjoitussäännöt

iso A · ampeeritunti erikseen

Virta ampeereina, varaus coulombeina

Ampeeri kirjoitetaan isolla A:lla, luvun jälkeen välilyönti. Etuliitteet tulevat eteen: mA, µA, kA. Akun varaus kirjoitetaan ampeeritunteina, A·h, ei ampeereina.

Oikein

I = 2,5 A
20 mA
Q = 3,0 A·h
30 kA
4,7 µA
ampeeri, ampeerit

Väärin

I = 2,5 a
20 ma
Q = 3000 mAh tunnissa
30 KA
4,7 uA
Ampsi (yksikkönä tekstissä)

Pieni a on vuosi: ”ma” luetaan ”millivuodeksi”. Ampeeritunti sisältää jo ajan, ”tunnissa” on turha. Etuliite kilo on pieni k; iso K on kelvin. Kirjain u µ:n sijaan on sallittu vain, missä kreikkaa ei ole. Yksikön nimi kirjoitetaan pienellä, vaikka tunnus on iso.

06 · Naapuriyksiköt

sähkö

Coulombi

1 C = 1 A·s — varaus.

Voltti

Teho P = U·I.

Ohmi

I = U/R — Ohmin laki.

Coulombi

1\ \mathrm{C} = 1\ \mathrm{A\cdot s}

Ohmin laki

I = \dfrac{U}{R}

Teho

P = U\,I

07 · Historiallinen osa

arkisto · Ørstedin neulasta alkeisvaraukseen

Miten ampeeri siirtyi voimasta laskemiseen

Metrologinen huomautus

Vanhaa ampeeria ei voinut rakentaa

kaksi ääretöntä johdinta

Vuodesta 1948 vuoteen 2019 ampeeri oli virta, jolla kaksi äärettömän pitkää ja äärettömän ohutta johdinta metrin etäisyydellä vetää toisiaan puoleensa voimalla 2·10⁻⁷ N jokaista pituusmetriä kohti. Määritelmä on kaunis, mutta sitä ei voi rakentaa: äärettömiä johtimia ei ole.

Käytännössä ampeeri saatiin voltista ja ohmista Ohmin lain avulla. Ja vuodesta 1990 voltti ja ohmi toteutettiin Josephsonin ilmiöllä ja kvantti-Hallin ilmiöllä, joissa alkeisvaraus on mukana. Ampeeri nojasi siis jo e:hen, vain välillisesti.

Uusi määritelmä teki siitä suoran. Oikealla yksielektronipumppu: jokaisella tahdilla se siirtää täsmälleen yhden elektronin. Pumpun virta on tahtitaajuus kertaa e. Toistaiseksi tällaiset pumput antavat nanoampeerien virtoja, mutta laskenta etenee kirjaimellisesti elektroni kerrallaan.

pumppu: yksi elektroni tahtia kohti

Suureluettelo

Sähkö · 12 yksikkösivua

Hakemiston laboratorio: lasi kaalimehua, poltin, lasi vettä kylmällä levyllä ja hammaspyörävaihteisto

Hakemisto · kaikki suureet yhdellä sivullaLaboratorio hakemiston sisäänkäynnilläHappotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.Avaa hakemisto →

perusta · 7 yksikköä

SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä

Metri

Kilogramma

Sekunti

olet tässä Ampeeri · sähkövirta

Ampeeri

Kelvin

Mooli

Kandela

08 · Sinun kielesi

jokainen linkki vie oikealle kielisivulle

Lue omalla kielelläsi

käännetty ja oikoluetturaakakäännösjonossa