Эталоны. Сафронова К.В. - 21 стр.

      Таким образом, можно определить силу электрического тока в зависимости от массы добавочного гру-
за.
       Эталон силы постоянного электрического тока в виде токовых весов включает в себя:
        электродинамическую систему, состоящую из подвижной катушки, имеющей две однослойные
    обмотки, и двух коаксиально расположенных неподвижных катушек с однослойными обмотками. По-
    стоянная электродинамической системы составляет 3860555  10 8 Н/А2;
        рычажные весы с дистанционным управлением, к одному плечу которых присоединена подвижная
   катушка, к другому – «чашка» для установки добавочного груза;
        цилиндрическую гирю диаметром 5 мм и длиной 50 мм, имеющую массу 8,16044 г;
        аппаратуру для передачи размера ускорения свободного падения вторичному и рабочим эталонам
    силы электрического тока.
       Погрешность воспроизведения данным эталоном единицы ампера, выраженная средним квадратиче-
ским отклонением результата измерений, составляет 4  10 6 , неисключённая составляющая систематиче-
ской погрешности не превышает 8  10 6 . Этот эталон до 1992 года служил в качестве государственного
эталона ампера.
       В 1992 году в качестве государственного первичного эталона силы постоянного электрического тока
в диапазоне 10 6 … 30 А утверждён эталон, позволяющий значительно повысить точность воспроизведения
и передачи размера силы электрического тока. Новый эталон ампера состоит из двух комплексов. В первом
применяется способ воспроизведения размера единицы силы тока (1мА и 1А) с использованием косвенных
измерений силы тока I = U/r, причём размер единицы электрического напряжения – вольт – воспроизводится
с помощью квантового эффекта Джозефсона, размер единицы электрического сопротивления – Ом – с по-
мощью квантового эффекта Холла (см. ниже).
       Второй комплекс воспроизводит силу постоянного тока в диапазоне 10 16 ...10 9 А . Его основу со-
ставляет многозначная мера силы тока, включающая меру линейно изменяющегося электрического напря-
жения с набором герметизированных конденсаторов ( С0 ), прибора для измерения напряжения ( U d ), прибо-
ра для измерения времени ( Td ) и компарирующего (сравнивающего) устройства.
       При воспроизведении размеров единицы силы тока последний определяется по формуле
                                               I 0  U d (C 0 / Td ) .
       При этом производится компенсация электрического заряда, образуемого на одной из пластин кон-
денсатора измеряемым (калибруемым) током I  , зарядом, создаваемым на другой пластине конденсатора
эталонным током I 0 . Таким образом, калибруемому источнику тока передается размер единицы эталонного
источника тока.
       Погрешности действующего государственного эталона единицы силы электрического тока в зависи-
мости от воспроизводимой величины приведены в таблице 2.
       Из сравнения первой строки таблицы 2 и указанной ранее погрешности воспроизведения размера
единицы ампера с помощью «токовых весов» следует, что погрешность воспроизведения ампера с помощью
нового эталона возросла более чем на два порядка. Существенно уменьшилась и неисключённая системати-
ческая погрешность.

       Таблица 2
            Диапазон                      Среднее квадратическое             Неисключённая система-
       воспроизведения, А            отклонение результата измерения, А      тическая погрешность, А
                 1,0                               510-8                              210-7
               110-3                              510-8                              210-7
          110-9 - 110-16                     310-5…110-2                      510-4…2,510-2
          110-10…110-16                      210-4…110-2                      110-3…2,510-2
              110-14                              210-4                             1,510-3
              110-15                              510-4                              510-3
              110-16                              510-2                             2,510-2

       Эффект Джозефсона возникает между двумя сверхпроводниками, образующими туннельный кон-
                                                                                               7
такт. Если два проводника (в обычном состоянии ) разделены окисной пленкой толщиной порядка 10 см,
то из-за туннельного эффекта электроны переходят из одного проводника в другой и между ними устанав-
                                                                                                      21