
【化】 Ampere balance
ampere
【化】 ampere
【医】 a.; amp.; ampere
balance; scale
【化】 balance
【医】 balance; Ib.; L.; scale
安培天平(Ampere Balance)是电磁学中用于精确测量电流强度的基准仪器,其核心原理基于载流导体在磁场中受力的安培力定律。该装置通过机械平衡系统将电磁力与已知重力进行比对,从而计算出电流值。
从结构组成看,安培天平包含两个关键组件:平行放置的固定线圈和可移动线圈,当电流通过时产生的相互作用力可由以下公式表示: $$ F = frac{mu_0 I_1 I_2 L}{2pi d} $$ 其中$mu_0$为真空磁导率,$L$为导体长度,$d$为线圈间距。通过校准砝码重力$mg$与电磁力平衡,可推导出电流值$I$。
该仪器在计量学领域具有里程碑意义,其测量精度可达$10^{-6}$量级,被国际计量局(BIPM)列为建立电流单位基准的核心装置。中国计量科学研究院在2020年发布的《电学单位量子化研究报告》中明确指出,现代安培天平已融合超导量子干涉技术,推动电流测量进入量子基准时代。
在工程应用中,安培天平主要服务于国家基准实验室的电流量值传递体系,为工业检测仪器提供溯源性校准。美国标准技术研究院(NIST)的安培天平装置不确定度达到$0.02,ppm$,其技术规范已被ISO/IEC 17025国际标准收录。
“安培天平”是一个组合词,需拆解为“安培”和“天平”两部分理解:
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