Эталоны основных электрических величин

Основной единицей электрических величин является единица силы тока- ампер (А).

Производные от ампера единицы электрических величин:

•единица электродвижущей силы (ЭДС) и электрического напряжения —-вольт (В);

•единица частоты — герц (Гц);

•единица электрического сопротивления — ом (Ом);

•единица индуктивности и взаимной индуктивности двух катушек — ген­ри (Гн);

•единица электрической емкости — фарад (Ф).

Все перечисленные единицы воспроизводятся и хранятся посредством Государственных первичных эталонов.

Эталон единицы силы электрического тока. Еще недавно государст­венным первичным эталоном ампера был комплекс средств измерений, куда входили токовые весы и мера электрического сопротивления, применяемая при передаче размера ампера (эталон сравнения). В токовых весах, представляю­щих собой рычажные равноплечие весы, с одной стороны на коромысло дейст­вует сила взаимодействия двух соленоидов (катушка индуктивности), один из которых подвижен и подвешен к этому коромыслу, с другой стороны — гиря известной массы. При протекании по катушкам постоянного тока возникает сила их индуктивного взаимодействия, которая уравновешивается силой тяжести.

Итак, при равновесии весов сила тока определяется массой гири, ускоре­нием ее свободного падения в месте расположения весов, постоянной элек­тродинамической системы, которая зависит от формы и размеров соленои­дов, диаметра сечения их провода, значения относительной магнитной про­ницаемости среды и прочее, т.е. ампер воспроизводится через основные еди­ницы — метр, секунду, килограмм.

В связи с введением в метрологическую практику эталона вольта на ос­нове эффекта Джозефсона и эталона ома на основе эффекта Холла назначе­ние ампер-весов утратило смысл. Был разработан новый эталон ампера, ко­торый состоит из двух комплексов. В первом ампер установлен через вольт и ом с применением квантовых эффектов Джозефсона и Холла, а в другом — через фарад, вольт и секунду с использованием методов электрометрии. Со­временный государственный первичный эталон ампера состоит из аппара­туры, выполненной на основе:

•квантовых эффектов Джозефсона и Холла, включая меру напряжения, меру электрического сопротивления, сверхпроводящий компаратор тока и регулируемые источники тока;

•использования методов электрометрии, включая входной блок с набо­ром мер постоянной емкости, интегратор, измерительный блок с частотоме­ром, цифровым вольтметром и компаратором.

Государственный первичный эталон ампера воспроизводит значение силы постоянного электрического тока и обеспечивает передачу размера ампера в диапазоне 10^-16...30 А. Эталон воспроизводит единицу силы тока со средним квадратическим отклонением результата измерений не более 5^.10^-8 А при номинальных значениях силы тока 10^-2...2^.10^-4 А. Неисключенная система­тическая погрешность не должна превышать 2-10^-8А при номинальных зна­чениях силы постоянного тока 10^-3 и 1 А.

Для воспроизведения и хранения единицы силы переменного тока разра­ботаны два государственных специальных эталона.

^ Государственный эталон силы переменного тока для диапазона частот 40... 10⁵ Гц и значений токов 0,01... 10 А воспроизводит ампер со средним квадратическим отклонением не более 10^-4 А при неисключенной системати­ческой погрешности, не превышающей 2-10^-4 А.

Государственный эталон силы переменного тока для диапазона частот 0,1..300 МГц и значений токов 3...100 А воспроизводит ампер со средним квадратическим отклонением не более 5-10^-4 А при неисключенной система­тической погрешности, не превышающей 8,5'10^-4А.

^ Эталон единицы электродвижущей силы и напряжения. Государст­венный первичный эталон вольта обеспечивает воспроизведение единицы ЭДС и электрического напряжения со средним квадратическим отклонением не более 5-10^-8 В, при неисключенной систематической погрешности, не превышающей 10^-6В.

Для воспроизведения и хранения единицы напряжения переменного тока раз­работаны и используются два государственных специальных эталона.

^ Государственный первичный эталон напряжения переменного тока для значений 0,1...10 В в диапазоне частот 20...3^.10⁷Гц воспроизводит единицу напряжения со средним квадратическим отклонением не более 5^.10^-5 В при неисключенной систематической погрешности, не превышающей значения в 3^.10^-4 В.

^ Государственный первичный эталон напряжения переменного тока для значений 0,1... 1 В в диапазоне частот 30...3000 МГц воспроизводит вольт со средним квадратическим отклонением не более 5^.10^-3 В при неисключен­ной систематической погрешности, не превышающей 2^.10^-2 В.

^ Эталон единиц времени и частоты. Единица времени — секунда (с) входит в число основных единиц СИ, а единица частоты — герц (Гц) — в число производных единиц. Если обозначить частоту гармонических колеба­ний f а их период Т, то f= 1/T(1/с).

^ Государственный первичный эталон времени обеспечивает воспроизве­дение значений интервалов времени 10^-9...10⁸ с в диапазоне частот 1...10^-14 Гц со средним квадратическим отклонением не более 5-10^-14 с при неисклю­ченной систематической погрешности, не превышающей 2-10^-13 с.

^ Эталон единицы электрического сопротивления. Государственный пер­вичный эталон ома обеспечивает воспроизведение единицы электрического сопротивления со средним квадратическим отклонением не более 10^-7 Ом при неисключенной систематической погрешности, не превышающей 5^.10^-7 Ом.

^ Эталон единицы электрической емкости. Государственный первичный эталон электрической емкости воспроизводит фарад со средним квадратиче­ским отклонением не более 2-10^-7 Ф при неисключенной систематической по­грешности, не превышающей 5 • 10^-7 Ф. В диапазоне частот 1...100 МГц эталон воспроизводится со средним квадратическим отклонением не более 3^.10^-5 Ф при неисключенной систематической погрешности, не превышающей 10^-4 Ф.

^ Эталон единицы индуктивности. Государственный первичный эталон единицы индуктивности осуществляет передачу генри на частоте 1 кГц со средним квадратическим отклонением не более 10^-6Гн при неисключенной систематической погрешности, не превышающей 5^.10^-6 Гн.

Дата добавления: 2015-07-15