Эталон единицы силы электрического тока

В соответствии с постановлением IX Генеральной конференции по мерам и весам принято следующее определение ампера: «Ам­пер—сила не изменяющегося тока, который, проходя по двум па­раллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвала бы между этими провод­никами силу, равную 2-10^-7Н на каждый метр длины».

Точное измерение электрического тока осуществляют с помощью инстру­мента, носящего название «токовых весов». К серьгам коромысла весов подвешены два одинаковых соленоида. Один из них является рабочим, другой служит для создания симметричной нагрузки на коромысло, ра­бочий соленоид помещается внутри неподвижного соленоида. Че­рез эти два соленоида пропускается один и тот же ток. В резуль­тате взаимодействия соленоидов на подвижной соленоид дейст­вует сила, которая урав­новешивается силой тяжести гирь. Сила притяже­ния между катушками выражается формулой: F = I ² dM / dx, где М — извест­ная взаимная индукция катушек, а х — известное расстояние между ними. Значение производной dM / dx определяется из геометрии катушек. С помо­щью токовых весов можно достичь погрешности порядка З*10­^-6. Токовые весы — это пример «пассивного» эталона (пассивного, т.к. информа­ция содержится в конструкции эталона).

Эталон единицы температуры

 Генеральная конференция по мерам и весам определила кельвин как единицу термодинамической температуры, равную 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки. Тройная точка воды — точка равновесия воды в твердой, жид­кой и газообразных фазах.

Термодинамическая температурная шкала (шкала Кельвина) была предложена Кельвином еще в 1848 г. Воспроизведение термодинамической шкалы представляет большие трудности. Поэтому VII Генеральная конференция по мерам и весам в 1927 г. приняла, а IX Генеральная конференция в 1948 г. утвердила Международную практическую температур­ную шкалу, воспроизводимую по реперным точкам. В дальнейшем числовые значения реперных то­чек уточнялись в целях максимально возможного согласования ее с термодинамической шкалой. В 1968 г. Международным комите­том мер и весов в соответствии с полномочиями XIII Генеральной конференции по мерам и весам принята Международная практи­ческая температурная шкала 1968 г. Эта шкала заменила Между­народную практическую температурную шкалу 1948 г. (редак­ция 1960 г.).

Температуры по Международной шкале выражаются в граду­сах Цельсия (°С), но они могут быть выражены и в Кельвинах.

Определяющие постоянные (реперные) точки воспроизводят, реализуя состояние равновесия между фазами чистых веществ. Интер­поляция между температурами постоянных точек производится по формулам, служащим для установления связи между показаниями специфицированных аттестованных интерполяционных приборов, и значениями Международной практической температуры.

В качестве постоянных точек используются равновесия между двумя фазами чистых веществ, а именно: между жидкой и газо­образной фазами (точки кипения) или между твердой и жидкой фазами (точки затвердевания). В трех случаях используются так называемые тройные точки, характеризуемые равновесием между твердой, жидкой и парообразной фазами водорода, кислорода и воды. Точность воспроизведения Кельвина и градуса Цельсия раз­лична в различных интервалах температур. Наибольшая точность воспроизведения достигается в тройной точке воды 273,16 К (или +0,1 °С) ±0,0002 К. (или °С).

В качестве эталонных приборов применяются платиновый тер­мометр сопротивления в диапазоне температур 13,81 К и 630,74° С; термопара платинородий-платина в диапазоне между 630,74 и 1064,43° С.

Эталон силы света

Кандела — сила света в заданном направлении источника, ис­пускающего монохроматическое излучение частотой 540*10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составля­ет 1/683 Вт/с. Кандела наиболее точно воспроизводится при по­мощи эталонного устройства — полного излучателя.

Полный излучатель, называемый иногда абсолютно черным телом, представляет собой небольшую трубочку из оки­си тория внутренним диаметром около 2,5 мм, погруженную в чи­стую платину. Платина в свою очередь, находится в сосуде, спрессованном из порошка плавленой окиси тория, окруженном порошком из окиси тория. Все это помещено во внешний сосуд из плавленого кварца. Внешний сосуд окружен небольшим числом витков медной охлаждаемой водой трубки. По трубке пропускает­ся ток высокой частоты (около 250 кГц), который нагревает пла­тину до ее расплавления. Вместе с платиной нагревается и тру­бочка из тория. Свет излучается из полости трубочки через отвер­стие в верхней ее части. Яркость полного излучателя при темпе­ратуре затвердевания платины сравнивается с помощью фотометра с яркостью особых ламп накаливания, используемых в качестве вторичных эталонов.

Воспроизведению канделы приписана погрешность ±0,5% по результатам международных сличений.