Обычный электрический блок

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Обычный электрический блок»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( ноябрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон )

Обычный электрический блок (или условная единица , где нет риска неоднозначности) является единицей измерения в области электричества , который основан на так называемые «обычных значения» из постоянная Джозефсона , то константа фона Клитцинга с решением , принятой Международный комитет мер и весов (CIPM) в 1988 году, а также Δ ν _Cs, использованный для определения второго . Эти единицы очень похожи по масштабу на соответствующие единицы СИ., но не идентичны из-за разных значений, используемых для констант. Их можно отличить от соответствующих единиц СИ, выделив символ курсивом и добавив нижний индекс "90" - например, условный вольт имеет символ V ₉₀ - поскольку они вошли в международное использование с 1 января 1990 года.

Эта система была разработана для повышения точности измерений: константы Джозефсона и фон Клитцинга могут быть реализованы с большой точностью, воспроизводимостью и простотой и точно определены в терминах универсальных констант e и h . Обычные электрические единицы представляют собой значительный шаг к использованию «естественной» фундаментальной физики для практических целей измерения. Они получили признание в качестве международного стандарта параллельно с системой единиц СИ и обычно используются за пределами физического сообщества как в инженерии, так и в промышленности. Добавление константы c потребуется для определения единиц измерения для всех измерений, используемых в физике, как в системе СИ.

Система СИ перешла к эквивалентным определениям 29 лет спустя, но со значениями констант, определенными для более точного соответствия старым единицам СИ. Следовательно, обычные электрические единицы немного отличаются от соответствующих единиц СИ, теперь с точно определенными соотношениями.

Историческое развитие [ править ]

За последние полвека были предприняты несколько важных шагов для повышения точности и полезности единиц измерения:

• В 1967 году Тринадцатая Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) определила секунду атомного времени в Международной системе единиц как продолжительность9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. ^[1]
• В 1983 году семнадцатая CGPM изменила определение метра с точки зрения секунды и скорости света, таким образом зафиксировав скорость света на точном уровне.299 792 458  м / с . ^[2]
• В 1988 году CIPM рекомендовал принять обычные значения для постоянной Джозефсона как точно K _J-90 =483 597 0,9 × 10 ⁹  Гц / В ^[3] , а для константы фон Клитцинг как ровно R _К-90 =25 812 0,807 Ом ^{[4] по} состоянию на 1 января 1990 года.
• В 1991 году восемнадцатый CGPM отметил общепринятые значения для постоянной Джозефсона и постоянной фон Клитцинга. ^[5]
• В 2000 году CIPM одобрил использование квантового эффекта Холла со значением R _K-90, которое будет использоваться для установления эталона сопротивления. ^[6]
• В 2018 году двадцать шестая сессия CGPM решила отменить традиционные значения констант Джозефсона и фон Клитцинга с переопределением базовых единиц СИ в 2019 году . ^[7]

Определение [ править ]

Обычные электрические блоки основаны на определенных значениях цезия-133 частоты сверхтонкого перехода , постоянная Джозефсон и постоянной фон Клитцинг , первые два , которые позволяют очень точное практическое измерение времени и электродвижущей силы , и последней , который позволяет очень точный практический измерение электрического сопротивления . ^[8]

• Обычный вольт , V ₉₀ , представляет собой электродвижущую силу (или разность электрических потенциалов), измеренную относительно стандарта эффекта Джозефсона с использованием определенного значения постоянной Джозефсона, K _J-90 ; т. е. соотношением K _J =483 597 0,9 ГГц / V ₉₀ . См. Стандарт напряжения Джозефсона .
• Условное сопротивление , Ом ₉₀ , представляет собой электрическое сопротивление, измеренное по стандарту квантового эффекта Холла с использованием определенного значения постоянной фон Клитцинга, R _K-90 ; т.е. соотношением R _K =25 812 .807  Ом ₉₀ .
• Другие традиционные электрические единицы определяются нормальными отношениями между единицами измерения, параллельными единицам СИ, как в приведенной ниже таблице преобразования.

Преобразование в единицы СИ [ править ]

Новое определение базовых единиц СИ в 2019 году определяет все эти единицы таким образом, чтобы точно фиксировать числовые значения K _J , R _K и Δ ν _Cs , хотя и со значениями первых двух, которые немного отличаются от традиционных значений. Следовательно, все эти условные единицы имеют известные точные значения в терминах переопределенных единиц СИ. Из-за этого сохранение обычных значений не дает преимущества в точности.

Сравнение с натуральными единицами [ править ]

Обычные электрические единицы можно рассматривать как масштабированную версию системы натуральных единиц, определяемых как

${\displaystyle c=e=\hbar =1.}$

Это более общая (или менее конкретная) версия либо « естественных единиц » физики элементарных частиц, либо квантовой хромодинамической системы единиц, но без фиксации единицы массы.

В следующей таблице представлено сравнение обычных электрических единиц с другими системами естественных единиц:

Количество		Другие системы					Обычные электрические блоки
Имя	Символ	Планк	Стоуни	Шредингер	Хартри	Электронный
Скорость света в вакууме	${\displaystyle c}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\frac {1}{\alpha }}}$	${\displaystyle {\frac {1}{\alpha }}}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 299792458}$
Постоянная Планка	${\displaystyle h}$	${\displaystyle 2\pi }$	${\displaystyle {\frac {2\pi }{\alpha }}}$	${\displaystyle 2\pi }$	${\displaystyle 2\pi }$	${\displaystyle {\frac {2\pi }{\alpha }}}$	${\displaystyle {\frac {4\times 10^{-18}}{(25812.807)(483597.9)^{2}}}}$
Приведенная постоянная Планка	${\displaystyle \hbar ={\frac {h}{2\pi }}}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\frac {1}{\alpha }}}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\frac {1}{\alpha }}}$	${\displaystyle {\frac {2\times 10^{-18}}{\pi (25812.807)(483597.9)^{2}}}}$
Элементарный заряд	${\displaystyle e}$	${\displaystyle {\sqrt {\alpha }}}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\frac {2\times 10^{-9}}{(25812.807)(483597.9)}}}$
Постоянная Джозефсона	${\displaystyle K_{\text{J}}={\frac {2e}{h}}}$	${\displaystyle {\frac {\sqrt {\alpha }}{\pi }}}$	${\displaystyle {\frac {\alpha }{\pi }}}$	${\displaystyle {\frac {1}{\pi }}}$	${\displaystyle {\frac {1}{\pi }}}$	${\displaystyle {\frac {\alpha }{\pi }}}$	${\displaystyle 483597.9\times 10^{9}}$
постоянная фон Клитцинга	${\displaystyle R_{\text{K}}={\frac {h}{e^{2}}}}$	${\displaystyle {\frac {2\pi }{\alpha }}}$	${\displaystyle {\frac {2\pi }{\alpha }}}$	${\displaystyle 2\pi }$	${\displaystyle 2\pi }$	${\displaystyle {\frac {2\pi }{\alpha }}}$	${\displaystyle 25812.807}$
Характеристическое сопротивление вакуума	${\displaystyle Z_{0}=2\alpha R_{\text{K}}}$	${\displaystyle 4\pi }$	${\displaystyle 4\pi }$	${\displaystyle 4\pi \alpha }$	${\displaystyle 4\pi \alpha }$	${\displaystyle 4\pi }$	${\displaystyle 2\alpha (25812.807)}$
Электрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость вакуума)	${\displaystyle \varepsilon _{0}={\frac {1}{Z_{0}c}}}$	${\displaystyle {\frac {1}{4\pi }}}$	${\displaystyle {\frac {1}{4\pi }}\,}$	${\displaystyle {\frac {1}{4\pi }}\,}$	${\displaystyle {\frac {1}{4\pi }}\,}$	${\displaystyle {\frac {1}{4\pi }}\,}$	${\displaystyle {\frac {1}{2\alpha (25812.807)(299792458)}}\ }$
Магнитная постоянная (проницаемость вакуума)	${\displaystyle \mu _{0}={\frac {Z_{0}}{c}}}$	${\displaystyle 4\pi }$	${\displaystyle 4\pi }$	${\displaystyle 4\pi \alpha ^{2}}$	${\displaystyle 4\pi \alpha ^{2}}$	${\displaystyle 4\pi }$	${\displaystyle {\frac {2\alpha (25812.807)}{299792458}}}$
Ньютоновская постоянная гравитации	${\displaystyle G}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$
Электронная масса	${\displaystyle m_{\text{e}}}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle -}$
Энергия Хартри	${\displaystyle E_{\text{h}}=\alpha ^{2}m_{\text{e}}c^{2}}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle \alpha ^{2}}$	${\displaystyle -}$
Постоянная Ридберга	${\displaystyle R_{\infty }={\frac {E_{\text{h}}}{2hc}}}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle {\frac {\alpha }{4\pi }}}$	${\displaystyle {\frac {\alpha ^{3}}{4\pi }}}$	${\displaystyle -}$
Частота сверхтонкого перехода цезия	${\displaystyle \Delta \nu _{\text{Cs}}}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle -}$	${\displaystyle 9\ 192\ 631\ 770}$

См. Также [ править ]

• Система единиц сантиметр – грамм – секунда
• ИТС-90

Ссылки [ править ]

• Мор, Питер Дж .; Тейлор, Барри Н .; Ньюэлл, Дэвид Б. (2008). «Рекомендуемые значения фундаментальных физических констант CODATA: 2006» (PDF) . Обзоры современной физики . 80 (2): 633–730. arXiv : 0801.0028 . Bibcode : 2008RvMP ... 80..633M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.80.633 . Архивировано из оригинального (PDF) 1 октября 2017 года.

Внешние ссылки [ править ]

• История электрических агрегатов.