Как Lego-версия весов Киббла может измерять постоянную Планка?

Как показано на рисунке ниже

[ ][1]

в весах Киббла можно отбросить неопределенность измерения Б (интенсивность магнитного потока) и л (длина катушки) с использованием двух режимов, режима силы и режима скорости.

А величина напряжения и электрического тока (резистора) определяется эффектом Джозефсона и квантовым эффектом Холла; именно эти два явления позволяют измерять электрические величины с точки зрения постоянной Планка с точностью, необходимой для баланса ватт и переопределения.

Поэтому перед Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) 16 ноября 2018 года в Версале, Франция, мы измеряем постоянную Планка с использованием известной эталонной массы, такой как Le Grand K. А на BIPM 16 ноября 2018 года постоянная Планка, как определено стандартом ISO, был установлен на 6.626070150 × 10 − 34 Дж ⋅ с точно.

То есть до переопределения единиц 2018 года уравнение в красном прямоугольнике используется для измерения час от массы, прослеживаемой до ИПК. После переопределения уравнение будет использоваться для реализации определения килограмма из фиксированного значения час в джоуль-секундах.

И я видел весы из кусочков Lego версии, разработанные людьми NIST, о которых сообщалось в газете.

  • Весы LEGO Watt: устройство для определения массы на основе новой системы SI. Л.С. Чао и соавт. Являюсь. Дж. Физ. 83 , 913 (2015) ; Л. С. Чао, С. Шламмингер, Д. Б. Ньюэлл и Дж. Р. Пратт

в котором говорится

До переопределения единиц в 2018 году уравнение [...] использовалось для измерения час от массы, прослеживаемой до ИПК. После переопределения уравнение [...] будет использоваться для реализации определения килограмма из фиксированного значения час в джоуль-секундах.

В условиях классной комнаты квантовые электрические стандарты обычно недоступны. Однако постоянную Планка все же можно измерить благодаря тому, как устроена существующая система единиц. В то время как для большинства измерений используется система СИ, с 1990 года во всем мире почти для всех электрических измерений используется другая система единиц. 1989. Эти фиксированные значения называются «обычными константами Джозефсона» и «обычными константами фон Клитцинга» и обозначаются аббревиатурой К Дж – 90 и р К – 90 , соответственно. С 1990 года почти все электрические измерения калибруются в условных единицах. Сравнивая электрическую мощность в условных единицах с механической мощностью в единицах СИ, час можно определить.

Как это понимать?

Я не совсем понимаю, какую классную обстановку имели в виду люди из NIST. Очень жаль, что новое определение кг необъяснимо в школе.

Ответы (2)

По сути, с 1990 года большая часть всего электроизмерительного оборудования была откалибрована для измерений, которые можно проследить до фиксированных значений час и е . Когда мы говорим о переопределении единиц СИ с электрической стороны, это лучше всего понимать как простое повышение статуса тех единиц, которые ранее не были единицами СИ, до полного статуса СИ. (Подробнее см. в этой более крупной ветке .)

Когда вы проводите измерения в Chao et al. бумаги, вы делаете сравнение между двумя измерениями мощности, которые прослеживаются до двух разных стандартов:

  • С одной стороны, вы измеряете механическую мощность с помощью контрольного веса, масса которого прослеживается до IPK.
  • С другой стороны, вы измеряете электрическую мощность с помощью электрического измерительного оборудования, калибровка которого прослеживается до традиционных электрических единиц, т.е. К Дж - 90 и р К - 90 .

Связь с час через последнее, так как ваше электрическое оборудование было откалибровано на фиксированное (хотя и не SI) значение час . Путем сравнения этого значения с измерением идентичной величины, выполненным исключительно с использованием прослеживаемых в системе СИ измерений массы, скорости и времени.

В конечном счете, конечно, в условиях классной комнаты вы потеряли так много точности в цепочке калибровки с обеих сторон, что вы вряд ли получите более двух значащих цифр в процессе (их результат, час / час 90 "=" 0,998 , кажется мне более точным, чем то, что вы сможете сделать в обычном классе). Но принципы прослеживаемости кажутся мне разумными.

Измерение, обеспечиваемое весами LEGO Kibble, НЕ является первичным эталоном массы. Это связано с тем, что измерение НЕ имеет прямого отношения к постоянной Планка. час .

Скорее, заявляют авторы, вольтметры и амперметры, используемые для измерения напряжений и токов в лего-машине, час - прослеживаемы в том смысле, что они были откалиброваны по стандартам, которые в какой-то момент были откалиброваны по стандартам... которые были откалиброваны способом, связанным с эффектом Джозефсона.

Что впечатляет в весах LEOG Kibble, так это то, что они могут педагогически продемонстрировать, как работают сложные весы Kibble, используемые в передовых метрологических лабораториях, и что они удивительно точны.

Как Lego-версия весов Киббла может измерять постоянную Планка?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v