Ampeeri

Ampeeri (yksikön tunnus A ) on SI-järjestelmän mukainen yksikkö perussuureelle sähkövirralle. Nykyisin ampeeri on määritelty antamalla alkeisvaraukselle kiinteä lukuarvo 1,602 176 634 · 10⁻¹⁹ kun varauksen yksikkönä on coulombi eli ampeerisekunti. Sekunti vuorostaan on määritelty cesiumin erään taajuuden (cesium-133-atomin häiriintymättömän perustilan ylihienorakenteen kahden energiatason välistä siirtymää vastaavan säteilyn taajuuden, ΔtCs) avulla.

Yksikön historiaa

Ampeeri esiteltiin sähkövirran yksiköksi kansainvälisessä tapaamisessa International Electrical Congress vuonna 1893. Sitä kutsuttiin tämän jälkeen "kansainväliseksi sähkövirraksi" (engl.  international current). Vuoden 1908 kansainvälisessä konferenssissa määritelmä myös vahvistettiin.
Ampeerin oli tarkoitus olla kymmenesosa cgs-järjestelmän sähkömagneettisesta virtayksiköstä. Sähkömagneettinen virtayksikkö oli virta, joka kulkiessaan kahdessa yhdensuuntaisessa, 1 cm:n päässä toisistaan olevassa johtimessa aiheutti näiden johtimien välille kahden dynen voiman senttimetriä kohti. Mittausteknisistä syistä ampeerille kuitenkin vahvistettiin elektrolyysiin perustuva virallinen määritelmä. Sen mukaan yhden ampeerin virta vapautti hopeanitraattiliuoksesta sekunnissa 1,118 mg hopeaa. Myöhemmin tarkemmat mittaukset osoittivat, että näin määritelty ns. kansainvälinen ampeeri oli hieman tarkoitettua pienempi; 0,099985 sähkömagneettista virtayksikköä eli 0,99985 nykyistä ampeeria.
Vuonna 1933 kahdeksannessa mitta- ja painokonferenssissa (ransk. 8ème Conférence Générale des Poids et Mesures, lyhennetään CGPM) tuotiin voimakkaasti esille elektrolyysiin perustuvan määritelmän heikkoudet. Vuonna 1948 yhdeksännessä yleisessä mitta- ja painokonferenssissa vahvistettiin ampeerille vahvistettiin uusi määritelmä. Sen mukaan kahdessa, toisistaan metrin päässä samansuuntaisesti tyhjiössä kulkevassa äärettömän pitkässä ja ohuessa, johtimessa kulkee molemmissa yhden ampeerin tasasähkövirta, jos niiden välille syntyy 2×10⁻⁷ newtonin suuruinen voima johdinmetriä kohti.
Asiallisesti ottaen tämä merkitsi paluuta alkuperäiseen määritelmään, joka vain muotoiltiin uudestaan käyttämättä cgs-yksiköitä apuna. Niinpä ampeerin määritelmässä ei enää esiintynyt CGS-järjestelmän voimayksikköä dyne, vaan se korvattiin newtonilla.
Vuoden 2007 mitta- ja painokonferenssissa ehdotettiin ampeerin määrittelemistä uudelleen alkeisvarauksen avulla. Tällöin ehdotettiin määritelmää, jonka mukaan alkeisvaraus olisi ollut tarkalleen 1,60217653 × 10⁻¹⁹ ampeerisekuntia eli coulombia.   Uusi määritelmä vahvistettiin kuitenkin vasta 26. yleisessä paino- ja mittakonferenssissa vuonna 2018. Se perustuu alkeisvaraukseen, jolle kiinnitettiin arvo 1,602176634 · 10⁻¹⁹ coulombia. Koska yksi coulombi on yksikkönä sama kuin yksi ampeerisekunti (A · s), määräytyy ampeeri nyt alkeisvarauksen ja sekunnin määritelmien kautta. Uusi määritelmä tuli voimaan 20. toukokuuta 2019.
Ampeeri on saanut nimensä sähkömagnetismin varhaisen tutkijan André-Marie Ampèren mukaan. Yksikön tunnus kirjoitetaan siksi isolla kirjaimella, mutta yksikön nimi pienellä alkukirjaimella erotukseksi sukunimestä.

Johdannaisyksiköitä

Virrantiheyden (tunnus j) yksikkö on A/m².
Sähkövarauksen (tunnus Q) yksikkö coulombi voidaan ilmoittaa ampeerin ja sekunnin avulla 1 C = 1 As.
Jännitteen (tunnus U) yksikkö voltti saadaan tehon ja ampeerin avulla 1 V = 1 W/A.
Energian (tunnus E) yksikkö joule saadaan 1 J = 1 VAs.
Resistanssin (tunnus R) yksikkö ohmi saadaan 1 Ω = 1 V/A , kapasitanssin (tunnus C) yksikkö faradi 1 F = 1 C/V  ja induktanssin (tunnus L) henri saadaan weberin avulla 1 H = 1 Wb/A.