Ampere

Physikalische Einheit
Einheitenname	Ampere
Einheitenzeichen	$\mathrm {A}$
Physikalische Größe(n)	Stromstärke, magnetische Durchflutung
Formelzeichen	$I$
Dimension	${\mathsf {I}}$
System	Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten	Basiseinheit
Benannt nach	André-Marie Ampère

Das Ampere [amˈpɛɐ̯] mit Einheitenzeichen $\mathrm {A}$ , benannt nach dem französischen Physiker André-Marie Ampère, ist die SI-Basiseinheit der elektrischen Stromstärke und zugleich SI-Einheit der abgeleiteten Größe „magnetische Durchflutung“. Obwohl man den Nachnamen des Namensgebers „Ampère“ mit accent grave schreibt, wird die SI-Einheit im deutschen und englischen Sprachraum üblicherweise ohne accent, also „Ampere“, geschrieben.

Mit der Definition des Ampere im SI-Einheitensystem ist zugleich die magnetische Feldkonstante μ₀ festgelegt, die auch als (magnetische) Permeabilität des Vakuums bezeichnet wird.

Geschichte der Definition

Würde man die Stromstärke mit einer abgeleiteten Einheit messen, wie das etwa beim CGS-Einheitensystem geschieht, so ließen sich die elektrischen Größen durch die Basiseinheiten nur mit nicht ganzzahligen Exponenten ausdrücken. Um das zu vermeiden, wurde schon 1939 die Einheit der Stromstärke als weitere Basiseinheit vorgeschlagen.

Historische Definition im Deutschen Reich

Im Gesetz betreffend die elektrischen Maßeinheiten vom 1. Juni 1898 wurde 1 Ampere als die Stärke desjenigen Stromes definiert, der aus einer Silbernitrat-Lösung mittels Elektrolyse in einer Sekunde 1,118 mg Silber abscheidet. Das so definierte Ampere ist später als internationales Ampere bezeichnet worden; das mit den restlichen Basiseinheiten kompatible dagegen als absolutes Ampere.[1]

Aktuelle Definition

Veranschaulichung der Ampere-Definition. Die blau eingezeichneten Kräfte haben jeweils den Betrag 2·10 ⁻⁷ N.

Seit 1948 wird das Ampere wie folgt über die Lorentzkraft zweier Leiter aufeinander definiert:

1 A ist die Stärke des zeitlich konstanten elektrischen Stromes, der im Vakuum zwischen zwei parallelen, unendlich langen, geraden Leitern mit vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt und dem Abstand von 1 m zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2·10 ⁻⁷ Newton pro Meter Leiterlänge hervorrufen würde. [2]

Ein Ampere entspricht einem Fluss von 1 Coulomb pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt:

1 Ampere = 1 Coulomb pro Sekunde

1\,\mathrm {A} =1{\frac {\mathrm {C} }{\mathrm {s} }}=1\,\mathrm {C} \cdot \mathrm {s} ^{-1}

Dies bedeutet einen Durchsatz von 6,24151·10¹⁸ (etwa 6 Trillionen) Elektronen pro Sekunde.

1 Ampere = 1 Watt pro Volt

1\,\mathrm {A} =1{\frac {\mathrm {W} }{\mathrm {V} }}=1\,\mathrm {W} \cdot \mathrm {V} ^{-1}

Vorschläge zur zukünftigen Definition

Die blauen Kreise stellen Elektronen dar, die durch die Querschnittsfläche des Leiters fließen. Ein Ampere entspricht einem Coulomb (~6,242 · 10 ¹⁸ Elementarladungen), das in einer Sekunde durch den Leiterquerschnitt fließt.

Im Oktober 2005 beschloss das Internationale Komitee für Maß und Gewicht (CIPM) die Vorbereitungen für eine Neudefinition der Einheiten Kilogramm, Ampere, Kelvin und Mol zu treffen, basierend auf Naturkonstanten, um diese auf der nächsten Generalkonferenz im Jahr 2011 beschließen zu können.[3] Daraufhin wurde im Jahr 2006 ein Vorschlag zur Umsetzung veröffentlicht.[4] Gemäß diesem Vorschlag wäre das Ampere definiert durch den Fluss einer bestimmten Menge von Partikeln mit der Elementarladung pro Zeit.

Einzelnachweise

↑ Ernst Schmidt: Stand unserer Kenntnis der grundlegenden Einheiten und Konstanten der Physik und Technik. In: Naturwissenschaften. Band 34, Nr. 3, 1947, ISSN 1432-1904, S. 93, doi:10.1007/BF00663124.
↑ Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d‘unités/The International System of Units (8e edition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 2, 2007, S. 156 (Online Version (PDF-Datei, 1,4 MB)).
↑ CIPM: Preparative steps towards new definitions of the kilogram, the ampere, the kelvin and the mole in terms of fundamental constants. 7. Oktober 2005; abgerufen am 5. Februar 2010 (PDF; 103 kB, englisch).
↑ Ian M Mills et al.: Redefinition of the kilogram, ampere, kelvin and mole: a proposed approach to implementing CIPM recommendation 1 (CI-2005). In: Metrologia. Nr. 43, 2006, S. 227–246, doi:10.1088/0026-1394/43/3/006 (englisch).