Ватові терези

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Ватові терези лабораторії NIST

Ватові терези — прилад для визначення маси, який станом на початок 21 ст. забезпечує найвищу точність вимірювання. Назва походить від одиниці вимірювання потужності вата, оскільки вимірювана маса пропорційна потужності електричного струму, який компенсує вагу тіла.

Ідею ватових терезів запропонував 1975 року Б. П. Кіббл з Національної фізичної лабораторії Сполученого Королівства[1].

Принцип дії[ред.ред. код]

Тіло, масу якого потрібно виміряти, прикріпляється до котушки, поміщеної в магнітне поле. Струм у котушці підбираєтсья так, щоб сила Ампера урівноважувала силу тяжіння:

 BLI = mg ,

де B - магнітна індукція, L - довжина провідника, I - сила струму, m - маса тіла, g - прискорення вільного падіння.

Для калібрування ту ж котушку переміщають в магнітному полі з відомою швидкістю v. При цьому виникає електрорушійна сила

 U = BLv .

Виключаючи з двох рівнянь добуток BL, отримують:

 IU = mgv .

Точність визначення маси залежить від точності вимірювання напруги, сили струму, швидкості й прискорення вільного падіння. Оскільки точність вимірювання усіх цих величин на початок третього тисячоліття доволі висока, ватові терези пропонуються у якості приладу, який може замінити прототип кілограма як еталон одиниці маси. Високу точність вимірювання напруги можна отримати за допомогою ефекту Джозефсона, а високу точність вимірювання сили струму за допомогою квантового ефекту Холла.

Станом на початок 2011 найвища точність вимірювання досягнута в NIST: відносна похибка сладала 3,6×10−8[2].

Виноски[ред.ред. код]

  1. Kibble, B. P. (1975), Sanders, J. H.; Wapstra, A. H., редs., Atomic Masses and Fundamental Constants 5, New York: Plenum, сторінки 545–51 
  2. Steiner, R. L.;Williams, E. R.; Liu, R.; Newell, D. B. (2007), «Uncertainty Improvements of the NIST Electronic Kilogram», IEEE Trans. Instrum. Meas. 56 (2): 592–596, doi:10.1109/TIM.2007.890590