? ? ? ?安培(Ampere)是國(guó)際單位制中描述電流強(qiáng)度的基本單位,是國(guó)際單位制的7個(gè)基本單位之一,為紀(jì)念法國(guó)物理學(xué)家安培而命名,他在1820年提出了著名的安培定律。1946年,國(guó)際計(jì)量委員會(huì)(CIPM)提出定義為:在真空中,截面積可忽略的兩根相距1米的平行且無(wú)限長(zhǎng)的圓直導(dǎo)線內(nèi),通以等量恒定電流,導(dǎo)線間相互作用力在1米長(zhǎng)度上為2×10-7牛時(shí),則每根導(dǎo)線中的電流為1安培。1948年第九屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)正式批準(zhǔn)該定義。1960年,在第十一屆CGPM上,電流單位安培被正式采用為國(guó)際單位制的基本單位之一。?
? ? ? ?安培的這一定義直接體現(xiàn)了電流與力學(xué)量之間的關(guān)系。在計(jì)量科學(xué)中,我們把對(duì)定義的實(shí)際實(shí)施稱之為“復(fù)現(xiàn)”,即借助于測(cè)量裝置,在實(shí)驗(yàn)中將定義進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。復(fù)現(xiàn)有兩種形式,直接復(fù)現(xiàn)和間接復(fù)現(xiàn)。?
? ? ? ?在直接復(fù)現(xiàn)方面,法國(guó)物理學(xué)家安培在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了兩根載流導(dǎo)線間存在著電磁力,在此基礎(chǔ)上研制成世界上首套電流天平。電流天平的不確定度約為1x10-5~4x10-6。線圈幾何尺寸的測(cè)量誤差、線圈自熱引起的幾何尺寸的變化和形成的氣流影響,以及線圈間的微小作用力難以準(zhǔn)確測(cè)量等都會(huì)帶來(lái)誤差。直到19世經(jīng)70年代初,這種方法的不確定度仍然被限制在10-6的量級(jí)、很難再進(jìn)一步減小。?
? ? ? ?除了電流天平之外,還有一種與此等效的方法是分別在較強(qiáng)磁場(chǎng)中用核磁共振吸收法和在較弱磁場(chǎng)中用核感應(yīng)法測(cè)量質(zhì)子的旋磁比,并把兩種方法的測(cè)量結(jié)果結(jié)合在一起,也可復(fù)現(xiàn)電流單位安培。?
? ? ? ?由于安培的傳統(tǒng)定義中提出的理想條件均無(wú)法實(shí)現(xiàn),因此計(jì)量學(xué)家們?cè)噲D找到一種更好的方式對(duì)安培進(jìn)行重新定義。早在一個(gè)世紀(jì)前他們就發(fā)現(xiàn)電荷是以電子的形式存在,這也暗示了電流的定義應(yīng)該從這個(gè)方面考慮。?
? ? ? ?與使用兩根通電導(dǎo)線之間的力定義相比,安培很可能在未來(lái)使用基本電荷的流速來(lái)定義,即1安培就可以定義為1秒內(nèi)有6.2415093x1018個(gè)元電荷通過(guò)橫截面的電流。采用新定義后,安培不再基于力學(xué)量,而是基于量子效應(yīng)和基本物理常數(shù)。