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Ampere

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Physikalische Einheit
Einheitenname Ampere
Einheitenzeichen
Physikalische Größe(n) Stromstärke, magnetische Durchflutung
Formelzeichen
Dimension
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten Basiseinheit
Benannt nach André-Marie Ampère

Das Ampere [amˈpɛɐ̯] mit Einheitenzeichen A, benannt nach dem französischen Mathematiker und 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 Gravis schreibt, wird die SI-Einheit im deutschen und englischen Sprachraum ohne Akzent geschrieben, also „Ampere“.

Definition[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die blauen Kreise stellen Elektronen dar, die durch die Querschnittsfläche des Leiters fließen. Ein Ampere entspricht einem Coulomb, das in einer Sekunde durch den Leiterquerschnitt fließt.

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

Das Coulomb ist im Internationalen Einheitensystem über die festgelegte Elementarladung definiert.[1] Ein Ampere entspricht daher genau einem Strom von Elementarladungen pro Sekunde,[2] bei einem Fluss von Elektronen sind dies ca. 6,2 · 1018 (6,2 Trillionen) Elektronen pro Sekunde.

Ein Fluss von 1 A über eine Spannung von 1 Volt (V) bedeutet eine Leistung von 1 Watt (W).

Historisches[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bevor das Ampere als internationale Einheit der Stromstärke festgelegt wurde, gab es eine Reihe von unterschiedlichen Einheiten und Definitionen. In Deutschland und einigen anderen Ländern war die „Webersche Einheit“ der Stromstärke in Gebrauch, die 0,1 Ampere entsprach. In Großbritannien schlug man zunächst vor, die Einheit der Stromstärke mit „Galvat“, nach dem italienischen Biophysiker Luigi Galvani, zu benennen, die in etwa dem heutigen Ampere entsprochen hätte.[3] Später wurde ebenfalls eine „Weber-Einheit“ für die Stromstärke eingeführt, die aber einen zehnmal so hohen Wert hatte wie die in Deutschland gebräuchliche (also dem heutigen Ampere entsprach). Noch verwickelter wurde es dadurch, dass der Name Weber auch für die Einheit der elektrischen Ladung benutzt wurde, so dass dann die Stromstärke gleich „Weber-Einheit/Sekunde“ war. Zeitweise gab man der Weber-Einheit auch den Namen „Farad“, womit später die Einheit der elektrischen Kapazität benannt wurde.[4] Auf dem internationalen Elektrizitätskongress 1881 wurde der Einheitenname „Ampere“ beschlossen.

Stromstärke als Basiseinheit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In einem System mit den drei Basisgrößen „Länge“, „Masse“ und „Zeit“ lassen sich elektromagnetische Einheiten zwar auf die drei Basiseinheiten zurückführen, es treten aber zwangsläufig halbzahlige Exponenten auf, wie das etwa beim CGS-Einheitensystem geschieht. Dies lässt sich durch Hinzunahme einer vierten Basiseinheit vermeiden. 1956 wurde beschlossen, dass dies die Einheit der Stromstärke sein sollte (MKSA-System).

Definition 1898[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1898 wurde 1 Ampere im „Gesetz, betreffend die elektrischen Maßeinheiten“[5] des Deutschen Kaiserreichs als die Stärke desjenigen Stromes definiert, der aus einer wässrigen 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.[6]

Definition 1948[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Veranschaulichung der Ampere-Definition von 1948. Die blau eingezeichneten Kräfte haben jeweils den Betrag 2·10−7 N.

1948 wurde 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.[7]

Mit dieser Definition, die dem „absoluten Ampere“ entsprach, wurde zugleich der Wert der magnetischen Feldkonstante μ0 festgelegt.

Definition seit 2019[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 16. November 2018 wurde auf der 26. Generalkonferenz für Maß und Gewicht beschlossen, das Ampere und andere SI-Basiseinheiten mit Wirkung zum 20. Mai 2019 neu zu definieren. Mit dieser Neudefinition des Internationalen Einheitensystems basiert das Ampere auf der Elementarladung, der ein fester Zahlenwert zugewiesen wurde.[2][1] Seitdem hängt die Definition des Amperes nur noch von der Definition der Sekunde ab, nicht mehr jedoch vom Meter und vom Kilogramm. Die Neudefinition wurde vorgenommen, da diese leichter zu realisieren ist.

Die magnetische Feldkonstante μ0 ist seitdem eine mit einer Messunsicherheit behaftete Messgröße, die experimentell bestimmt werden muss.[1]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wiktionary: Ampere – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c Resolution 1 of the 26th CGPM (2018). In: bipm.org. Bureau International des Poids et Mesures, abgerufen am 12. April 2021 (englisch).
  2. a b Neue Definitionen im Internationalen Einheitensystem (SI). (PDF; 1,3 MB) PTB, abgerufen am 30. Oktober 2019.
  3. J. G. Crowther: British Scientists of the Nineteenth Century, Routledge & Kegan Paul, London, 2009, S. 246.
  4. Wilhelm Jaeger: Die Entstehung der internationalen Maße der Elektrotechnik, Julius Springer Verlag, Berlin 1932, S. 8–9.
  5. Gesetz auf WikiSource.
  6. Ernst Schmidt: Stand unserer Kenntnis der grundlegenden Einheiten und Konstanten der Physik und Technik. In: Naturwissenschaften. Band 34, Nr. 3, 1947, S. 93, doi:10.1007/BF00663124.
  7. 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 (hs-heilbronn.de [PDF; 1,4 MB]). PDF; 1,4 MB (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive).