Почему ампер является базовой единицей, а не кулон?

Я всегда думал о токе как о производной заряда по времени, г д г т . Однако недавно я узнал, что основной единицей является ампер, а не кулон. Почему это? Мне кажется, что заряд может существовать без тока, но ток не может существовать без заряда. Таким образом, логичным выбором в качестве базовой единицы будет кулон. Верно?

К вашему сведению, этот вопрос ранее задавался на стеке обмена электроникой: 1. electronics.stackexchange.com/q/23449 2. electronics.stackexchange.com/q/62483
Эквивалентный вопрос для обновленной СИ, для которой ситуация несколько иная: что является базовой единицей в новой СИ и почему ампер является одной из них?
В системе единиц СИ основной единицей является электрический ток. Существует система единиц, в которой в качестве базовой единицы используется заряд вместо электрического тока. См . ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC61354 . р

Ответы (2)

Потому что она определялась измерениями (сила между двумя отрезками проволоки), которые в то время можно было легко сделать в лаборатории . Фраза « рабочее определение », и она является причиной многих (большинство? всех?) кажущихся странными решений о фундаментальных единицах.

Вот почему мы определяем секунду и скорость света, но в наши дни выводим метр.

Чтобы еще больше усилить этот ответ, у нас есть инструменты (амперметры), которые могут очень точно измерять ток. Но очень трудно проводить высокоточные эксперименты со статическим электричеством, т. е. относительно трудно измерить заряд.
Ну, вы всегда можете измерить заряд, измерив ток и измерив время, в течение которого протекал ток. Так что я не покупаю аргумент об измерении. Это правда, что любой набор из 4 величин можно сделать «фундаментальным», а другие — «производными». Но в идеале мы должны выбирать величины, которые апеллируют к нашему понятию фундаментальности — чему-то, что является основным свойством или примитивным понятием. Заряд является основным свойством всей материи, в отличие от тока, который определяется только по отношению к поверхности, поэтому я считаю, что в качестве фундаментальной величины следует выбрать заряд, а не ток.
Причина, по которой выбран ток, может быть связана только с историческими причинами.
Конечно, это исторично. Вот что я имею в виду, в зависимости от того, что было легко в то время. Время принятия решения. И когда вы говорите * «вы всегда можете измерить заряд, измеряя ток и измеряя время» *, вы объясняете, почему было принято решение использовать производную единицу измерения заряда.
@guru, вы всегда можете измерить заряд, измерив ток и измерив время Итак, по сути, вы соглашаетесь с тем, что ток и время должны быть основными единицами, а заряд должен быть производной единицей.
@jameslarge Цитируя dmckee: It is why we define the second and the speed of light but derive the meter these days.Но метр по-прежнему является базовой единицей. Вы можете измерить что-то посредством деривации и при этом оставить это как базовую единицу. Конечно, обычно вы выбираете самый простой способ измерения чего-либо, но то, что вы считаете «базовым», зависит только от вашего определения.
Это не просто историческое. Комментарий @BenCrowell - настоящий ответ здесь.

С тех пор, как был задан этот вопрос, ситуация изменилась: наблюдается движение к переопределению системы СИ, которое устраняет произвольные артефакты в терминах величин, которые, согласно квантовой механике, действительно фундаментально постоянны. Начиная где-то в 2018 году, определенные константы будут

  • разница в частоте Δ ν между двумя конкретными электронными переходами в атомах цезия (если не будет разработана более стабильная технология )

  • постоянная К с г определение канделы

  • скорость с ≈ 3.0 × 10 8 м / с света в вакууме, связывая расстояние со временем

  • квант электрического заряда е ≈ 1,60 × 10 − 19 С

  • постоянная Планка час ≈ 6,6 × 10 − 34 Дж с связывая квант заряда с квантом магнитного потока , а также связывая длину волны, импульс и массу

  • постоянная Авогадро Н А ≈ 6,0 × 10 23 м о л − 1 связь килограмма и атомной единицы массы

  • постоянная Больцмана к ≈ 1,38 × 10 − 23 Дж / К связь температуры и тепловой энергии.

В настоящей версии SI первые из этих трех точно определены, а остальные четыре измерены эмпирически на основе международного прототипа килограмма, измерения магнитной силы, используемого для определения ампера, массы моля углерода-12, и тройная точка воды. Все это макроскопические явления. После переопределения 2018 года все семь перечисленных мною констант будут «точными» в том смысле, в каком с точно на данный момент.

Дополнительную информацию о капитальном ремонте SI можно найти в BIPM , в Википедии и в NIST . Вот также статья в новостях Nature о новом определении ампера .

Как, черт возьми, мы собираемся получить хорошее рабочее определение Кулона?
@DanielSank Вы имеете в виду, не пропуская ток? Да, это хороший вопрос, но это также относится и к амперу. Если вы посмотрите на предлагаемые реализации, у вас есть туннелирование одного электрона на самом низком уровне, но при более высоких токах оно просто уклоняется и переходит к причудливым квантовым стандартам для вольта и ома, а затем сворачивает их в ампер. Кулон трудно определить с помощью этих констант, но ампер также трудно определить. Почему это до сих пор называется базовой величиной , на данный момент мне непонятно .
@EmilioPisanty Я просто имел в виду, как точно измерить заряд? Вы упомянули туннелирование одиночных электронов, но я должен был бы прочитать о том, как это станет стандартом, прежде чем я скажу, что понимаю, о чем они говорят. Как вы упомянули, из-за эффекта Джозефсона напряжение можно довольно хорошо стандартизировать.
@DanielSank Это был бы хороший дополнительный вопрос.
Почему ампер является базовой единицей, а не кулон?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v