تعریف آمپر و كولن

ما در درس الكتریسیته جاری، جریان الكتریكی را به عنوان آهنگ حركت بار تعریف كردیم وقتی جریان ثابت باشد اندازه جریان از رابطه  به‌دست می‌آید. پس یك راه ‌اندازه گیری جریان تعیین مقدار بار عبوریدر مدت زماناست.

اما از لحاظ عملی، اندازه گیری مقدار بار عبوری در مدت زمان مشخص كار دشواری است.

شاید این نكته برای شما تعجب آور باشد كه بشنوید: می‌توان جریان را بر حسب نیرو و مسافت اندازه گیری كرد.

اما این حقیقت دارد و ما بر اساس نیروی مغناطیسی بین دو سیم حامل جریان می‌توانیم اندازه جریان را به‌دست آوریم. دقت كنید این دو كمیت (نیرو و مسافت) را می‌توان با دقت زیاد اندازه گیری نمود.

فرض كنید جریان I از دو سیم راست بلند كه به فاصله r از هم هستند عبور كند یك سیم می‌تواند در محل سیم دیگر میدان مغناطیسی به شدّت I را به‌وجود آورد.

به‌كمك وسایل دقیق می‌توان این نیرو را اندازه گرفت. طول سیم L و فاصله آن ها نیز با دقتِ زیاد قابل اندازه گیری است و مقدار  برابر  فرض می‌شود.

به‌كمك این مقادیر می‌توان معادله را حل نمود و جریان I را به‌دست آورد.

بنابراین یك آمپر اندازه جریانی است كه اگر در دو سیم راست بلند موازی به فاصله ١ متر عبور كند آنگاه نیروی وارد بر هم متر از هر سیم برابر  باشد.

این تعریف مشخصاً اندازه جریان را وابسته به‌اندازه گیری نیرو و مسافت می‌كند و نیاز ما به تعریف آمپر بر حسب بار عبوری را مرتفع می‌كند.

نكته جالب اینكه با تعریف آمپر بر حسب نیرو و مسافت ما می‌توانیم مقدار بار الكتریكی را نیز تعریف كنیم. به‌عبارتی با توجه به رابطه، یك كولن مقدار باری است كه در مدت یك ثانیه از مقطع سیم حامل جریان یك آمپر عبور می‌كند ( 1C=1A*1S).

این یك تعریف دقیق و خوب برای بار است زیرا ما با دقت خیلی خوبی می‌توانیم جریان و زمان را اندازه بگیریم.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مجید محسنی

تنظیم: نسیم گنجی منش