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L'unità di base 1 ampere è l'intensità di una corrente costante che, se mantenuta in due conduttori paralleli, rettilinei, di lunghezza infinita, di sezione circolare trascurabile e distanziati di 1 metro nel vuoto, determina, tra questi conduttori, una forza uguale a 2 .10-7 newton su ogni metro di lunghezza.
Le tre unità elettriche più usate sono l'ampere (A), l'ohm (W) e il volt (V). Non potendole ricollegare alle tre unità fondamentali della meccanica (lunghezza, massa, tempo), per la loro misurazione è necessaria almeno una nuova unità di base. Alcune fondamentali note relazioni elettrologiche (1V = 1W/1A; 1W = 1V/1A) hanno permesso di concludere che una sola nuova unità sarebbe stata sufficiente. La scelta è caduta infine sull'ampere. Una precisa realizzazione sperimentale dell'ampere è però assai difficile; essa può essere effettuata solo approssimativamente servendosi di una bilancia elettrodinamica. Comparata a quelle di altre unità di base, questa materializzazione dell'ampere è, con un'inesattezza valutata a 3.10-6, relativamente poco precisa.
La più recente realizzazione dell'ampere assoluto, messa a punto dal National Physical Laboratory (NPL) in Inghilterra mediante una bobina mobile in un campo magnetico omogeneo (moving coil balance) ha un'inesattezza di soltanto un decimilionesimo. Questo ed altri esperimenti analoghi sono estremamente dispendiosi, poiché possono essere eseguiti soltanto in pochi grandi istituti metrologici statali.
Dal 1° gennaio 1990, con decisione del Comité International des Poids et Mesures (CIPM), le unità della tensione e della resistenza elettriche sono rappresentate con l'ausilio dei cosiddetti effetti quantici.
Il volt è realizzato per mezzo dell'effetto Josephson. Un circuito di elementi Josephson in serie è irradiato, alla temperatura dell'elio liquido (4,2 K), da un campo di microonde. La tensione prodotta dipende unicamente dalla frequenza esattamente misurabile e da costanti fondamentali. Il valore della costante Josephson (K = 2e/h) è stato internazionalmente stabilito a 483597,9 GHz/V. La riproducibilità del «volt Josephson» è di 1 nV.
La resistenza elettrica è rappresentata con l'ausilio dell'effetto dell'eco quantica. Una piastrina attraversata da corrente e composta da più strati semiconduttori viene esposta a un forte campo magnetico di una bobina superconduttrice. La resistenza risonante, formata da tensione risonante e dall'intensità della corrente, è una frazione intera della costante di Klitzing R = h/e2. Il valore di questa costante internazionalmente stabilito ammonta a 25 812,807 W. La resistenza risonante quantica è riproducibile con una relativa inesattezza inferiore a 10-8.
Internazionalmente, con l'introduzione di entrambi gli esperimenti quantici, l'esattezza di realizzazione delle unità elettriche è stata migliorata del fattore dieci a cento.
L'inesattezza assoluta all'interno del sistema SI ammonta tuttavia a circa 10-7 e va ascritta al fatto che non è noto il valore numerico esatto delle costanti applicate.