تويت
امبير
Ampere - Ampère
الأمبير
الأمبير ampere هو واحدة شدة التيار الكهربائي من ست واحدات أساسية في الجملة المترية العشرية التي سماها المؤتمر العام للأوزان والمقاييس «المنظومة العالمية للواحدات SI» وشاع استعمالها في معظم بلدان العالم. وقد سميت الأمبير نسبة إلى العالم الفرنسي أندره ماري أمبير[ر].
وكان الأمبير يُعرَّف بأنه التيار الثابت الشدة الذي إذا مر في محلول مائي من نترات الفضة رسّب من الفضة 1.11800 مغ/ثا. وكان يراد من هذا التعريف أن يساوي هذا الأمبير 0.1 واحدة كهربائية مغنطيسية (و.ك.م)،غير أن حسابات حديثة أظهرت فرقاً بين القيمتين يبلغ 27 جزءاً من مئة ألف جزء. وقد أقر المؤتمر العام للأوزان والمقاييس في عام 1948 تعريف الأمبير المطلق بأنه يساوي 0.1 واحدة كهربائية مغنطيسية. ويعرَّف قانونياً بأنه واحدة تيار كهربائي ثابت الشدة إذا مر في ناقلين مستقيمين متوازيين لكل منهما طول محدَّد ومقطع دائري مهمل وتفصل بينهما مسافة متر واحد في الخلاء، فإنه يولِّد بين الناقلين قوة تساوي 2*10-7 نيوتن في المتر من طول الناقلين، حيث يدل النيوتن على القوة التي إذا طُبِّقت على كتلة مقدارها كيلو غرام واحد أكسبتها تسارعاً مقداره متر في الثانية في الثانية (م/ثا/ثا).
تعيين الأمبير المطلق
لا يتم هذا التعيين عملياً باستعمال ناقلين مستقيمين بل باستعمال ملفات حلزونية (وشائع) كي تتولد قوة كبيرة يمكن قياسها أدق قياس. وتُحسب هذه القوة بين الوشائع المستعملة لإجراء القياس عندما يمر فيها تيار شدته أمبير واحد، وذلك بافتراض أن شكل لفاتها وأبعادها الهندسية معروفة. وتكون الدقة في حساب هذه القوة أفضل ما تكون باستعمال وشائع أسطوانية. ولقياس هذه القوة تُجعل إحدى الوشيعتين في إحدى كفتي ميزان وتجعل الوشيعة الأخرى ثابتة بحيث تكون القوة التي تولدها شاقولية. يُجعل الميزان متوازناً حين لا يمر التيار في الوشيعتين، وعند إمراره يختل توازنه، ويُعاد التوازن بإضافة وزنٍ تُعيَّن كتلته. وقد كانت هذه الكتلة m في أفضل التجارب بضعة غرامات من أجل تيار شدته أمبير واحد. وتحسب القوة من جداء الكتلة m بتسارع الثقالة g في مكان التجربة وهو من مرتبة 9.81 م/ثا2. وبعد قياس القوة على هذا النحو تحسب شدة التيار بالأمبير من العلاقة بين القوة وشـدة التيـار 2Ci2 = mg حيث C ثابت يتوقف على أبعاد لفات الوشيعتين وأبعادهما الهندسية.
إن هذا القياس، الذي لا يعتمد إلا على تعريف الأمبير وعلى النظرية من دون الرجوع إلى أي معيار كهربائي، هو قياس يوصف بأنه مطلق، ويسمى الجهاز المستعمل ميزان الأمبير.
إن هذا القياس المطلق دقيق جداً ولا يجرى إلا نادراً، وتقوم به مختبرات مختصة، وتُحفظ نتيجته بشكل معايير دائمة تمكِّن من استنساخ الأمبير استنساخاً اقتصادياً وسريعاً. وهذه المعايير هي معايير مقاومة مكوّنة من أسلاك المنغنين مثلاً (وهو خليطة من النحاس 80 -85% والمنغنيز 15 - 20% والنيكل 2 - 5%) ومن قوة محركة كهربائية هي خلايا فلطية voltaic cell مثل خلية وستن Weston العيارية (قم = 1.0183 ف في الدرجة 20ْس)، ويمكن أن تقاس المقاومة بالأوم قياساً مطلقاً فإذا أمرّ، في وشيعتيْ ميزان الأمبير وفي مقاومة قيمتها م معروفة، التيار الكهربائي نفسه ذو الشدة ش، فإن فرق الكمون المتولد بين طرفي المقاومة يساوي جداء العاملين م و ش اللذين قيس كلٌ منهما قياساً مطلقاً. ويتم بذلك الحصول على قياس مطلق لفرق الكمون، ويمكّن هذا القياس، بمقارنة كمونية سهلة، من تعيين قيمة دقيقة ومضبوطة لما يقابله من قوة محركة كهربائية لخلية فلطية تحافظ على هذه القيمة.
إن معياري المقاومة والقوة المحركة الكهربائية يمكن حفظهما ونقلهما، كما يمكن مقارنتهما مع معايير مختبرات أخرى، ويمكِّن استعمالهما معاً من استنساخ الأمبير. ويقوم المكتب الدولي للأوزان والمقاييس دورياً بمقارنة معايير المختبرات الرئيسة المختصة بالمعايرة الكهربائية ويضمن تماثلاً عالمياً للقياسات الكهربائية في المختبرات الكبيرة بدقة تفوق 10-.6، وتنتج القيمة المحدِّدة لهذه المعايير العالمية ومعايير المكتب الدولي من قيمة وسطية لنتائج عدة قياسات مطلقة تُجرى بعناية ودقة فائقتين في عدة بلدان من العالم.
إن حفظ الأمبير بوساطة معياريْ المقاومة والقوة المحركة الكهربائية لا يضمن ثبات قيمتيهما سنين كثيرة، لذلك اتُّبعت طريقة أخرى لحفظ الأمبير واستنساخه تُستخدم فيها العلاقة بين قيمة الحقل التحريضي B المتولد عند نقطةٍ داخل ملفٍ ناقل يمر فيه تيار مستمر وبين تواتر مبادرة precession البروتون في هذا الحقل. فإذا حافظ الملف على أبعاده الهندسية، وهو أمر يمكن التحقق منه، فإنه يكفي إيجاد التواتر نفسه، الذي يَسْهل أيضاً قياسه بدقة فائقة، كي يمكن التأكد أن شدة التيار الكهربائي تولدت من جديد بالقيمة نفسها. إن البروتونات المستعملة هي نوى ذرات هدروجين الماء الموجود في حوجلة. ويمكن باستخدام وشيعة إضافية أن يتولد آنياً حقل مقطِّب يوجّه البروتونات في اتجاه عمودي على حقل التحريض B؛ وبعد بضع ثوانٍ «تُبادر» البروتوناتُ في الحقل B كمبادرة الجيروسكوب وتحرِّض حقلاً دورياً في وشيعة أخرى إضافية. ويمكن قياس التواتر المحرِّض بدقة تبلغ 10-6 وإذا كان الملف الذي يولد حقل التحريض (B) ذا شكل وأبعاد تمكِّن من حساب قيمة (B) مقدرة بالواحدة «T تسلا» فإن التواتر الملاحظ يساوي 42.5759 ميغا هرتز/تسلا MHz/T.
طاهر تربدار