Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Амперный баланс (также баланс тока или баланс Кельвина) — это электромеханический прибор, используемый для точного измерения единицы электрического тока в Международной системе единиц (СИ), ампера. Он был изобретён Уильямом Томсоном, 1-м бароном Кельвином. Измеряемый ток пропускается последовательно через две катушки с проволокой, одна из которых прикреплена к одной плечу чувствительных весов. Магнитная сила между двумя катушками измеряется количеством веса, необходимого на другом плече весов для поддержания равновесия. Это используется для вычисления величины тока. Основной недостаток амперного баланса заключается в том, что вычисление тока включает в себя геометрические размеры катушек. Таким образом, точность измерения тока ограничена точностью, с которой можно измерить эти катушки, и их механической жёсткостью. Более сложная версия амперного баланса, называемая балансом Киббла, устраняющая этот источник погрешности посредством калибровки, была изобретена Брайаном Кибблом в 1975 году. Это экспериментальное устройство разрабатывалось в государственных метрологических лабораториях по всему миру с целью получения более точного определения килограмма, мирового эталона массы. В этом применении баланс Киббла функционирует в обратном направлении по отношению к амперному балансу: он используется для взвешивания Международного прототипа килограмма, определяя килограмм через электрический ток и напряжение. Поскольку напряжение и ток уже определены в терминах фундаментальных физических констант, таких как постоянная Планка и скорость света, это позволило создать новое определение килограмма, основанное на этих фундаментальных константах. Это более стабильное определение, чем предыдущее, которое основывалось на физическом прототипе килограмма, подверженном повреждениям и износу с течением времени.
The ampere balance (also current balance or Kelvin balance) is an electromechanical apparatus used for the precise measurement of the SI unit of electric current, the ampere. It was invented by William Thomson, 1st Baron Kelvin. The current to be measured is passed in series through two coils of wire, one of which is attached to one arm of a sensitive balance. The magnetic force between the two coils is measured by the amount of weight needed on the other arm of the balance to keep it in equilibrium. This is used to calculate the magnitude of the current. The main weakness of the ampere balance is that the calculation of the current involves the dimensions of the coils. So the accuracy of the current measurement is limited by the accuracy with which the coils can be measured, and their mechanical rigidity. A more complicated version of an ampere balance, called the Kibble balance, that removes this source of inaccuracy by a calibration step, was invented by Bryan Kibble in 1975. This experimental device was developed at government metrology laboratories worldwide with the goal of providing a more accurate definition of the kilogram, the world's standard of mass. In this application, the Kibble balance functions in the reverse sense to the Ampere balance: it is used to weigh the International Prototype of the Kilogram, defining the kilogram in terms of an electric current and a voltage. Since voltage and current themselves are already defined in terms of fundamental physical constants like the Planck constant and the speed of light, this has created a new definition of the kilogram in terms of these fundamental constants. This is a more stable definition than the previous one, which was based on the physical prototype kilogram which is vulnerable to damage and deterioration over the years.
Использование
Приблизительные показания можно получить, считывая положение веса на шкале, или более точные показания можно получить следующим образом: верхний край полки, по которой перемещаются веса, градуирован на равные деления, а вес снабжен острым металлическим указателем для точного определения его положения на полке. Поскольку ток, проходящий через баланс при достижении равновесия с заданным весом, пропорционален квадратному корню момента силы, создаваемого этим весом, следует, что сила тока при достижении равновесия пропорциональна произведению квадратного корня используемого веса и его смещения от нулевого положения. Каждый прибор поставляется с парой весов и таблицей квадратных корней, так что произведение квадратных корней числа, соответствующего положению скользящего веса, и известной постоянной для каждого веса, немедленно дает значение тока в амперах. Каждый из этих балансов предназначен для измерения в определенном диапазоне. Таким образом, сантиамперный баланс измеряет от 1 до 100 сантиампер, дециамперный баланс – от 1 до 100 дециампер, амперный баланс – от 1 до 100 ампер и так далее.
Approximate readings may be obtained by reading the position of the weight on the scale, or a more accurate reading may be obtained as follows: The upper edge of the shelf on which the weights slide is graduated into equal divisions, and the weight is provided with a sharp tongue of metal in order that its position on the shelf may be accurately determined. Since the current passing through the balance when equilibrium is obtained with a given weight is proportional to the square root of the couple due to this weight, it follows that the current strength when equilibrium is obtained is proportional to the product of the square root of the weight used and the displacement of this weight from its zero position. Each instrument is accompanied by a pair of weights and by a square root table, so that the product of the square roots of the number corresponding to the position of the sliding weight and the ascertained constant for each weight, gives at once the value of the current in amperes. Each of these balances is made to cover a certain range of reading. Thus, the centiampere balance ranges from 1 to 100 centiamperes, the deciampere balance from 1 to 100 deciamperes, the ampere balance from 1 to 100 amperes, etc.