SI-mittayksiköt Suomessa, sähkö

Artikkelit
VTT

Tämä artikkeli on osa sarjaa, jossa kerrotaan SI-yksiköistä, niiden toteuttamisesta Suomessa ja niihin liittyvistä palveluistamme. Tämä osa käsittelee sähköä.

Katso lisätiedot sähkön kalibroinnista tästä.

​Sähkövirran SI-yksikkö: ampeeri (A)

Sähkövirran SI-yksikkö on ampeeri. Ampeerin tunnus on A ja sen määritelmän perustana on alkeisvarauksen e kiinteä lukuarvo 1,602 176 634 × 10−19, kun yksikkönä on C eli A∙s ja kun sekunnin määritelmän perustana on ∆νCs.

Jännitteen SI-yksikkö: voltti (V)

Voltti on potentiaaliero kahden pisteen välillä johtimessa, jossa kulkee yhden ampeerin vakiovirta, kun näiden pisteiden välillä on yhden watin tehohäviö.

Resistanssin SI-yksikkö: ohmi (Ω)

Ohmi on sähköinen resistanssi johtimen kahden pisteen välillä, kun näihin pisteisiin kohdistuva yhden voltin potentiaaliero aiheuttaa johdossa yhden ampeerin virran. 

Sähkövarauksen SI-yksikkö: coulombi (C)

Coulombi on sähkövaraus, jonka yhden ampeerin sähkövirta kuljettaa yhden sekunnin aikana.

Kapasitanssin SI-yksikkö: faradi (F)

Faradi on kapasitanssi kahden levyn välillä, kun yhden coulombin varaus aiheuttaa levyjen välille yhden voltin jännitteen.

Induktanssin SI-yksikkö: henry (H)

Henry on suljetun virtapiirin induktanssi, kun nopeudella 1 A/s muuttuva sähkövirta aiheuttaa virtapiiriin yhden voltin suuruisen sähkömotorisen voiman.

Ampeerin, voltin ja ohmin toteutus

Ampeeri voidaan toteuttaa seuraavilla tavoilla:  

  • käyttämällä sähkövirran, jännitteen ja resistanssin mittayksiköille Ohmin lain mukaista riippuvuutta A = V/Ω, ja toteuttamalla voltti (V) Josephson-ilmiön ja ohmi (Ω) kvantti-Hall-ilmiön avulla;
  • käyttämällä sähkövirran, varauksen ja ajan mittayksiköille riippuvuutta A = C/s, toteuttamalla coulombi (C)  yksielektronipumppua tai vastaavaa laitetta sekä ampeerin määritelmän mukaista alkeisvarauksen e arvoa käyttäen, ja toteuttamalla sekunti (s) määritelmäänsä pohjautuen; 
  • käyttämällä sähkövirran, kapasitanssin ja jännitteen aikaderivaatan välistä yhteyttä I = C·dU/dt, sekä faradin (F), voltin (V) ja sekunnin (s) toteutuksia. 

Voltti voidaan toteuttaa seuraavalla tavalla:

  • käyttämällä Josephson-ilmiötä ja siinä Josephsonin vakiolle alkeisvaraukseen e ja Planckin vakioon h perustuvaa arvoa KJ = 2e/h, joka on 15 numeron tarkkuudella 483 597,848 416 984 GHz/V.

Ohmi voidaan toteuttaa seuraavilla tavoilla:

  • käyttämällä kvantti-Hall-ilmiötä CCEM:n suositusten mukaisesti ja siinä von Klitzingin vakiolle arvoa RK = h/e2, joka on 15 numeron tarkkuudella 25 812,807 459 3045 Ω;
  • vertaamalla tuntematonta resistanssia tunnettuun, esimerkiksi laskettavissa olevan kondensaattorin avulla määritettyyn impedanssiin.

Sähkön kalibrointipalvelut

Kalibrointipalvelumme kattavat seuraavat alueet

Jaa
Ilkka Iisakka

Ilkka Iisakka

Research Scientist
Antti Manninen

Antti Manninen

Research Team Leader
Tutkimusosaaminen