2.3. Эталоны единиц электрических величин

К эталону основных единиц электрических величин относится эталон силы электрического тока.

Единица силы тока ампер есть сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямо­линейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоя­нии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между эти­ми проводниками силу, равную 2-Ю^-7 Н на каждый метр длины.

Установка для воспроизведения ампера представля­ет собой точные равноплечие весы, к одному из плеч ко­торых подвешена рабочая подвижная катушка К\ (рис. 2.9). Рабочая катушка помещена внутри неподвиж­ной катушки К.2, и через обе пропущен один и тот же ток. Сила взаимодействия двух катушек пропорциональна квадрату тока и уравнове­шивается силой тяжести, создаваемой гирями, подве­шенными к другому плечу. Значение груза, уравнове­шивающего силу взаимодей­ствия между катушками при токе 1 А, находят расчетным путем.

Точность установки тока 1 А зависит от точности оп­ределения геометрических размеров катушки и силы тя­жести, обусловленной гирями. В ампер-весах фактичес­ки осуществляется сопоставление тока с единицей длины (измерение размеров катушки), единицей массы (гири) и единицей времени, так как сила тяжести вычисляется по массе гирь и по значению ускорения свободного па­дения, в формулу которого входит время. Таким обра­зом, ампер воспроизводится через основные единицы — метр, килограмм и секунду.

К эталонам производных единиц относятся эталоны ЭДС, электрического сопротивления, индуктивности и электрической емкости.

Эталон ЭДС состоит из 20 насыщенных нормальных элементов и устройства сравнения (компаратора) для взаимного сличения нормальных элементов. Такую со­вокупность мер называют групповым эталоном. Элек­тродвижущая сила каждого из элементов с течением вре­мени может несколько колебаться в ту или иную сторо­ну, но среднее значение ЭДС всей группы оказывается стабильным.

Эталон индуктивности является групповым и состоит из четырех катушек. Индуктивность катушек зависит от числа витков и их линейных размеров, т. е. может быть определена путем измерения этих размеров. Это равно­сильно сравнению эталона индуктивности с метром, яв­ляющимся единицей основной величины — длины.

Эталон электрического сопротивления (эталон ома) также является групповым — он состоит из 10 мангани­новых катушек электрического сопротивления с номи­нальным значением 1 Ом, помещенных в двойных гер­метических кожухах, заполненных сжатым воздухом.

Поверка первичных эталонов ЭДС и сопротивления, т. е. нахождение их числовых значений, осуществляется с помощью первичного эталона индуктивности (эталона генри) и первичного эталона ампера, т. е. с помощью ампер-весов. Для этой цели при помощи специальных методов сравнивают сопротивление R катушки с индук­тивным сопротивлением X=u>L эталона индуктивности на переменном токе, частота которого точно известна. Круговая частота со связана с периодом переменного тока Т зависимостью со=2я/=2я/Г.

Электродвижущая сила нормального элемента срав­нивается с падением напряжения на измерительной ка­тушке, входящей в состав эталона сопротивления, при прохождении по ней тока, измеряемого ампер-весами.

Эталон электрической емкости представляет собой воздушный конденсатор переменной емкости специаль­ной конструкции. Выходным параметром эталона явля­ется изменение его емкости ДС, возникающее при пере­мещении его подвижной части на 100 мм. Изменение ем­кости определяют расчетным путем.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ