Door de letter A loopt een koperdraad in doorzichtige isolatie. Daarin drijven langzaam blauwe elektronen. In het midden staat een teller: bij elk elektron dat de doorsnede passeert, licht hij op. Rond de draad lopen gestippelde ringen van het magnetisch veld. Rechts draait een kompasnaald dwars op de draad en komt tot rust. Het display toont 6,24·10¹⁸ elektronen per seconde — dat is één ampère.
Eenheidsblad
SI-basiseenheidherz. 2026-10Ampère A
SI-basiseenheid · grootheid: elektrische stroomsterkte
Een ampère is gewoon elektronen tellen
Als je een waterkoker aanzet, loopt er een stroom van ongeveer 10 A door de draad. Elke seconde passeren 62 miljard miljard elektronen de doorsnede van de draad. Je kunt ze niet één voor één zien, maar wel tellen: elk elektron draagt dezelfde lading.
Sinds 2019 is de ampère gedefinieerd via de elementaire lading e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Eén ampère is de stroom waarbij elke seconde een lading van 1/e elementaire ladingen passeert, dus ongeveer 6,24·10¹⁸ elektronen. Daarvoor werd de ampère vastgelegd via de kracht waarmee twee stroomvoerende draden elkaar aantrekken.
Verrassend is hoe langzaam de elektronen zelf gaan. In een koperdraad met een doorsnede van 1,5 mm² verschuiven ze bij 10 A ongeveer een halve millimeter per seconde. Toch komt de stroom meteen op gang: de elektronen zitten al in de hele draad en gaan bijna tegelijk bewegen.
Het symbool van de ampère is een hoofdletter A: de eenheid is genoemd naar André-Marie Ampère. De naam van de eenheid schrijf je met een kleine letter: „ampère”. Stroomsterkte geef je aan met een hoofdletter I. Een kleine a is het jaar, Å de ångström.
Stroom en lading. De ampère zegt hoeveel lading er per seconde passeert, de coulomb is de lading zelf, en het ampère-uur is de lading in een accu. En de snelheid van de stroom tegenover die van de elektronen: een signaal gaat bijna met de lichtsnelheid door de draad, terwijl de elektronen zelf met fracties van een millimeter per seconde kruipen.
01 · Definitie
lading · drift · veldStroomsterkte is de lading die per seconde door de doorsnede van een geleider gaat. In een metaal dragen elektronen de lading. Als er in een seconde N elektronen de doorsnede passeren, is de stroom N·e.
Elektronen in een metaal schieten met zo’n duizend kilometer per seconde alle kanten op. Als er spanning op de draad staat, komt er over die wanordelijke beweging een trage gezamenlijke verschuiving — de drift. Haar snelheid hangt af van de stroom, de doorsnede van de draad en het aantal vrije elektronen per kubieke meter metaal.
Een stroom wekt altijd een magnetisch veld om zich heen op. Het veld neemt af met de afstand tot de draad, en de veldlijnen zijn ringen eromheen. Via de sterkte van dit veld werd de ampère van 1948 tot 2019 gedefinieerd.
Hoeveel elektronen er in één ampère zitten
Bovenaan een koperdraad, ernaast een kompas. Met de schuif stel je de stroom in van één picoampère tot duizend ampère, en de doorsnede van de draad. De elektronen in de draad zijn vertraagd weergegeven: hun snelheid op het scherm is evenredig met de echte driftsnelheid. De teller telt de elektronen die de doorsnede passeren. De kompasnaald op 5 cm van de draad slaat sterker uit naarmate de stroom groter is. Blauw zijn de elektronen, amber het koper en de opwarming, karmijn het magnetisch veld. Onderaan staan drie weergaven. „Drift” is de elektronensnelheid bij verschillende doorsneden. „Veld” is de fluxdichtheid rond de draad naar afstand. „Pomp” is een enkel-elektronpomp, waarbij de stroom door een frequentie wordt bepaald: I = e·f.
De elektronen zitten al in de draad
Stel je een buis voor die tot de rand vol knikkers zit. Duw je aan één kant een knikker erin, dan valt er aan de andere kant meteen een uit, hoewel elke knikker maar een klein stukje is opgeschoven. Zo gaat het ook met stroom: het elektrisch veld plant zich bijna met de lichtsnelheid door de draad voort, en alle elektronen gaan tegelijk bewegen. De lamp gaat meteen aan, maar een elektron dat bij de schakelaar de draad in ging, bereikt de lamp pas na een paar uur.
02 · Omrekening
eenheden · elektronen · lading van accu’sVan ampère naar elektronen en ampère-uren
Voer een stroom in. Het eerste tabblad zet die om naar milliampère, kiloampère en elektronen per seconde. Het tweede toont hoeveel lading er in een minuut, een uur en een dag passeert. Het derde laat zien hoe lang deze stroom gewone accu’s zou leegtrekken.
| {k} | {v} | {note} |
De stroom in één ionkanaal van een cel is een paar picoampère, in een bliksemschicht tientallen kiloampère. Daartussen liggen vijftien ordes van grootte, en alles is het aantal elektronen of ionen per seconde maal dezelfde lading e.
04 · Meetinstrumenten
galvanometer · stroomtang · shunt · pompStroom herken je aan wat hij doet
{title}
{text}
05 · Schrijfregels
hoofdletter A · ampère-uur apartStroom in ampère, lading in coulomb
De ampère schrijf je als hoofdletter A met een spatie na het getal. Voorvoegsels komen ervoor: mA, µA, kA. De lading van een accu schrijf je in ampère-uren, A·h, niet in ampère.
Een kleine a is het jaar: „ma” leest als „millijaar”. Het ampère-uur bevat de tijd al, „per uur” is overbodig. Het voorvoegsel kilo is een kleine k; een hoofdletter K is de kelvin. De letter u in plaats van µ mag alleen waar Grieks ontbreekt. De naam van de eenheid schrijf je met een kleine letter, hoewel het symbool een hoofdletter is.
06 · Naburige eenheden
elektriciteit07 · Historisch deel
archief · van de naald van Ørsted tot de elementaire ladingHoe de ampère van kracht naar tellen ging
{title}
{text}
De oude ampère was niet te bouwen
Van 1948 tot 2019 was de ampère de stroom waarbij twee oneindig lange en oneindig dunne draden op een meter afstand elkaar aantrekken met een kracht van 2·10⁻⁷ N per meter lengte. De definitie is mooi, maar niet te bouwen: oneindige draden bestaan niet.
In de praktijk haalde men de ampère via de wet van Ohm uit de volt en de ohm. En sinds 1990 werden volt en ohm gerealiseerd met het josephson- en het quantum-hall-effect, waarin de elementaire lading meespeelt. De ampère rustte dus al op e, alleen indirect.
De nieuwe definitie maakte dat direct. Rechts een enkel-elektronpomp: per cyclus verplaatst hij precies één elektron. De pompstroom is de cyclusfrequentie maal e. Voorlopig leveren zulke pompen stromen van nanoampères, maar er wordt letterlijk elektron voor elektron geteld.
Catalogus van grootheden
Elektriciteit · 12 eenheidsbladen
Index · alle grootheden op één paginaHet lab bij de ingang van de indexEen druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.Index openen →
