Seutas dawai kuprum bertebat lutsinar menembusi huruf A. Di dalamnya elektron biru hanyut perlahan. Di tengah ada pembilang: ia berkelip bagi setiap elektron yang melalui keratan rentas. Di sekeliling dawai beredar gelang putus-putus medan magnet. Di sebelah kanan, jarum kompas berpusing tegak lurus dengan dawai lalu diam. Paparan menunjukkan 6.24·10¹⁸ elektron sesaat — itulah satu ampere.
Helaian unit
unit asas SIsemakan 2026-10Ampere A
Unit asas SI · kuantiti: arus elektrik
Ampere hanyalah membilang elektron
Apabila cerek elektrik dihidupkan, kabelnya dialiri arus kira-kira 10 A. Setiap saat, 62 bilion bilion elektron melalui keratan rentas dawai. Ia tidak dapat dilihat satu demi satu, tetapi boleh dibilang: cas setiap elektron sama.
Sejak 2019 ampere ditakrifkan melalui cas asas e = 1.602 176 634·10⁻¹⁹ C. Satu ampere ialah arus yang setiap saat mengalirkan cas sebanyak 1/e cas asas, iaitu kira-kira 6.24·10¹⁸ elektron. Sebelumnya ampere ditetapkan melalui daya tarikan antara dua dawai berarus.
Mengejutkan betapa perlahan elektron itu sendiri bergerak. Dalam dawai kuprum berkeratan rentas 1.5 mm² pada arus 10 A, elektron beralih kira-kira setengah milimeter sesaat. Namun arus mengalir serta-merta: elektron sudah ada di seluruh dawai dan mula bergerak hampir serentak.
Simbol ampere ialah A besar: unit ini dinamai sempena André-Marie Ampère. Nama unit ditulis dengan huruf kecil: «ampere». Arus elektrik dilambangkan dengan I besar. a kecil ialah tahun, dan Å ialah angstrom.
Arus dan cas. Ampere menyatakan berapa banyak cas yang melalui sesaat, coulomb ialah cas itu sendiri, dan ampere jam ialah cas yang tersimpan dalam bateri. Kemudian laju arus berbanding laju elektron: isyarat bergerak dalam dawai hampir selaju cahaya, sedangkan elektron itu sendiri merangkak sepecahan milimeter sesaat.
01 · Definisi
cas · hanyutan · medanArus elektrik ialah cas yang melalui keratan rentas konduktor dalam sesaat. Dalam logam, cas dibawa oleh elektron. Jika dalam sesaat N elektron melalui keratan rentas, arusnya N·e.
Elektron dalam logam meluru ke semua arah dengan laju kira-kira seribu kilometer sesaat. Apabila voltan dikenakan pada dawai, gerakan rawak ini ditindih anjakan bersama yang perlahan — hanyutan. Lajunya bergantung pada arus, keratan rentas dawai dan bilangan elektron bebas dalam setiap meter padu logam.
Arus sentiasa menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Medan melemah apabila jauh dari dawai, dan garis medannya berupa gelang di sekeliling dawai. Melalui kekuatan medan inilah ampere ditakrifkan dari 1948 hingga 2019.
Berapa elektron dalam satu ampere
Di atas ada dawai kuprum, di sebelahnya kompas. Dengan peluncur, tetapkan arus daripada satu pikoampere hingga seribu ampere, serta keratan rentas dawai. Elektron dalam dawai dipaparkan perlahan: lajunya di skrin berkadar dengan halaju hanyutan sebenar. Pembilang membilang elektron yang melalui keratan rentas. Jarum kompas 5 cm dari dawai semakin terpesong apabila arus semakin besar. Biru ialah elektron, ambar ialah kuprum dan haba, merah tua ialah medan magnet. Di bawah ada tiga paparan. «Hanyutan» ialah laju elektron pada pelbagai keratan rentas. «Medan» ialah aruhan magnet di sekeliling dawai mengikut jarak. «Pam» ialah pam elektron tunggal, yang arusnya ditetapkan oleh frekuensi: I = e·f.
Elektron sudah berada dalam dawai
Bayangkan paip yang penuh guli hingga ke bibirnya. Jika sebiji guli ditolak masuk dari satu hujung, di hujung lain sebiji lagi terus terkeluar, walaupun setiap guli hanya beralih sedikit. Begitu juga arus: medan elektrik merebak sepanjang dawai hampir selaju cahaya, dan semua elektron mula bergerak serentak. Lampu terus menyala, tetapi elektron yang masuk ke dawai di suis hanya tiba di lampu selepas beberapa jam.
02 · Konversi
unit · elektron · cas bateriDaripada ampere kepada elektron dan ampere jam
Masukkan arus. Tab pertama menukarkannya kepada miliampere, kiloampere dan elektron sesaat. Tab kedua menunjukkan berapa cas yang melalui dalam seminit, sejam dan sehari. Tab ketiga menunjukkan berapa lama arus ini menghabiskan bateri biasa.
| {k} | {v} | {note} |
Arus dalam satu saluran ion sel hanya beberapa pikoampere, dalam panahan kilat puluhan kiloampere. Di antaranya terbentang lima belas tertib magnitud, dan semuanya ialah bilangan elektron atau ion sesaat didarab dengan cas e yang sama.
04 · Alat ukur
galvanometer · meter apit · pirau · pamArus dikenali melalui apa yang dilakukannya
{title}
{text}
05 · Aturan penulisan
A besar · ampere jam berasinganArus dalam ampere, cas dalam coulomb
Ampere ditulis dengan A besar dan jarak selepas nombor. Awalan diletakkan di hadapan: mA, µA, kA. Cas bateri ditulis dalam ampere jam A·h, bukan dalam ampere.
a kecil ialah tahun: «ma» dibaca «militahun». Ampere jam sudah mengandungi masa, «sejam» berlebihan. Awalan kilo ialah k kecil; K besar ialah kelvin. Huruf u menggantikan µ hanya dibenarkan jika huruf Yunani tiada. Nama unit ditulis dengan huruf kecil, walaupun simbolnya besar.
06 · Satuan tetangga
keelektrikan07 · Bagian sejarah
arkib · daripada jarum Ørsted hingga cas asasBagaimana ampere beralih daripada daya kepada pembilangan
{title}
{text}
Ampere lama tidak dapat dibina
Dari 1948 hingga 2019 ampere ialah arus yang menyebabkan dua dawai yang tak terhingga panjang dan tak terhingga nipis, sejauh satu meter, saling menarik dengan daya 2·10⁻⁷ N bagi setiap meter panjang. Takrif ini indah, tetapi tidak dapat dibina: dawai tak terhingga tidak wujud.
Dalam amalan, ampere diperoleh daripada volt dan ohm melalui hukum Ohm. Volt dan ohm pula sejak 1990 dihasilkan dengan kesan kuantum Josephson dan Hall, yang melibatkan cas asas. Jadi ampere sudah bersandar pada e, cuma secara tidak langsung.
Takrif baharu menjadikannya langsung. Di sebelah kanan ada pam elektron tunggal: setiap kitaran ia memindahkan tepat satu elektron. Arus pam ialah frekuensi kitaran didarab e. Buat masa ini pam sebegini memberi arus dalam tertib nanoampere, tetapi pembilangan benar-benar dibuat elektron demi elektron.
Katalog besaran
Keelektrikan · 12 helaian unit
Indeks · semua kuantiti dalam satu halamanMakmal di pintu masuk indeksSetitis asid menukar warna jus, garam mewarnakan nyalaan, air membeku dengan satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, mengikut bidang dan mengikut abjad.Buka indeks →
