Ampere

Physikalische Einheit
Einheitenname	Ampere
Einheitenzeichen	$\mathrm {A}$
Physikalische Größe(n)	Stromstärke, magnetische Durchflutung
Formelzeichen
Dimension	${\mathsf {I}}$
System	Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten	Basiseinheit
Benannt nach	André-Marie Ampère

Das Ampere [amˈpɛɐ̯] mit Einheitenzeichen A, benannt nach dem französischen Mathematiker und Physiker André-Marie Ampère, ist die SI-Basiseinheit der elektrischen Stromstärke und zugleich SI-Einheit der abgeleiteten Größe magnetische Durchflutung.

Obwohl man den Nachnamen des Namensgebers Ampère mit Gravis schreibt, wird die SI-Einheit im deutschen und englischen Sprachraum ohne Akzent geschrieben, also „Ampere“.

Definition

Die blauen Kreise stellen Elektronen dar, die durch die Querschnittsfläche des Leiters fließen. Ein Ampere entspricht einem Coulomb, das in einer Sekunde durch den Leiterquerschnitt fließt.

Ein Ampere entspricht einem Fluss von 1 Coulomb (C) pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt:

$1\,\mathrm {A} =1{\frac {\mathrm {C} }{\mathrm {s} }}=1\,\mathrm {C} \cdot \mathrm {s} ^{-1}$

Das Coulomb ist im Internationalen Einheitensystem über die festgelegte Elementarladung ${\textstyle e=1{,}602\,176\,634\cdot 10^{-19}{\text{As}}}$ definiert. Ein Ampere entspricht daher genau einem Strom von ${\textstyle 1/(1{,}602\,176\,634\cdot 10^{-19})}$ Elementarladungen pro Sekunde, bei einem Fluss von Elektronen sind dies ca. 6,2 · 10¹⁸ (6,2 Trillionen) Elektronen pro Sekunde.

Ein Fluss von 1 A über eine Spannung von 1 Volt (V) bedeutet eine Leistung von 1 Watt (W).

$1\,\mathrm {A} =1\,{\frac {\mathrm {W} }{\mathrm {V} }}=1\,\mathrm {W} \cdot \mathrm {V} ^{-1}$

Historisches

Definition 1881

Auf dem ersten internationalen Elektrizitätskongress 1881 wurde die Definition von „praktischen“ Einheiten beschlossen: Ohm für den elektrischen Widerstand, Volt für die Elektrische Spannung und Ampere für den elektrischen Strom. Das Ampere wurde als 0,1 elektromagnetische CGS-Einheiten festgelegt.

Zuvor hatte es eine Reihe von unterschiedlichen Einheiten und Definitionen gegeben. In Deutschland und einigen anderen Ländern war die „Webersche Einheit“ der Stromstärke in Gebrauch, die 0,1 Ampere entsprach. In Großbritannien schlug man zunächst vor, die Einheit der Stromstärke mit „Galvat“, nach dem italienischen Biophysiker Luigi Galvani, zu benennen, die in etwa dem heutigen Ampere entsprochen hätte. Später wurde ebenfalls eine „Weber-Einheit“ für die Stromstärke eingeführt, die aber einen zehnmal so hohen Wert hatte wie die in Deutschland gebräuchliche (also dem heutigen Ampere entsprach). Noch verwickelter wurde es dadurch, dass der Name Weber auch für die Einheit der elektrischen Ladung benutzt wurde, so dass dann die Stromstärke gleich „Weber-Einheit/Sekunde“ war. Zeitweise gab man der Weber-Einheit auch den Namen „Farad“, womit später die Einheit der elektrischen Kapazität benannt wurde.

Für die Realisierung von Ohm, Volt und Ampere wurden in der Folge unterschiedliche Normale entwickelt.

Definition 1898

1898 wurde 1 Ampere im „Gesetz, betreffend die elektrischen Maßeinheiten“ des Deutschen Kaiserreichs als die Stärke desjenigen Stromes definiert, der aus einer wässrigen Silbernitrat-Lösung mittels Elektrolyse in einer Sekunde 1,118 mg Silber abscheidet. Das so definierte Ampere – das auch in den meisten anderen Industriestaaten galt – ist später als internationales Ampere bezeichnet worden; das mit den restlichen Basiseinheiten kompatible (Definition von 1881) dagegen als absolutes Ampere.>

Definition 1948

Veranschaulichung der Ampere-Definition von 1948. Die blau eingezeichneten Kräfte haben jeweils den Betrag 2·10⁻⁷ N.

1948 wurde das Ampere wie folgt über die Lorentzkraft zweier Leiter aufeinander definiert:

1 A ist die Stärke des zeitlich konstanten elektrischen Stromes, der im Vakuum zwischen zwei parallelen, unendlich langen, geraden Leitern mit vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt und dem Abstand von 1 m zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2 · 10⁻⁷ Newton pro Meter Leiterlänge hervorrufen würde.

Mit dieser Definition, die dem „absoluten Ampere“ entsprach, wurde zugleich der Wert der magnetischen Feldkonstante μ₀ festgelegt.

Stromstärke als vierte Basiseinheit

In einem System mit den drei Basisgrößen „Länge“, „Masse“ und „Zeit“ lassen sich elektromagnetische Einheiten zwar auf die drei Basiseinheiten zurückführen, es treten aber zwangsläufig halbzahlige Exponenten auf, wie das etwa beim CGS-Einheitensystem geschieht. Dies lässt sich durch Hinzunahme einer vierten Basiseinheit vermeiden. 1956 wurde beschlossen, dass dies die Einheit der Stromstärke sein sollte.

Definition seit 2019

Die 26. Generalkonferenz für Maß und Gewicht beschloss mit Wirkung zum 20. Mai 2019 eine Revision des Internationalen Einheitensystems. Seitdem basiert das Ampere auf der Elementarladung, der ein fester Zahlenwert zugewiesen wurde, und hängt zusätzlich von der Definition der Sekunde ab, nicht mehr jedoch vom Meter und vom Kilogramm. Die Neudefinition wurde vorgenommen, da sie leichter zu realisieren ist.

Die magnetische Feldkonstante μ₀ ist seitdem eine mit einer Messunsicherheit behaftete Messgröße, die experimentell bestimmt werden muss.

Gebräuchliche dezimale Vielfache

Die Einheit Ampere ist mit verschiedenen Vorsätzen für Maßeinheiten (SI-Präfixe) in Verwendung, beispielsweise:

Präfix-Schreibweise	Dezimal
1 nA (Nanoampere)	0,000 000 001 Ampere
1 µA (Mikroampere)	0,000 001 Ampere
1 mA (Milliampere)	0,001 Ampere
1 A (Ampere)	1 Ampere
1 kA (Kiloampere)	1 000 Ampere
1 MA (Megaampere)	1 000 000 Ampere
1 GA (Gigaampere)	1 000 000 000 Ampere

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de