Warum ist das Ampere eine Basiseinheit und nicht das Coulomb?

Ich habe den Strom immer als zeitliche Ableitung der Ladung betrachtet, d q d t . Ich habe jedoch kürzlich herausgefunden, dass das Ampere die Basiseinheit ist und nicht das Coulomb. Warum ist das? Mir scheint, dass Ladung ohne Strom existieren kann, aber Strom nicht ohne Ladung. Die logische Wahl für eine Basiseinheit wäre also das Coulomb. Recht?

Zu Ihrer Information, diese Frage wurde bereits beim Elektronik-Stackexchange gestellt: 1. electronic.stackexchange.com/q/23449 2. electronic.stackexchange.com/q/62483
Äquivalente Frage zum aktualisierten SI, bei der die Situation etwas anders ist: Was ist eine Basiseinheit im neuen SI und warum ist das Ampere eine davon?
Im SI-Einheitensystem ist elektrischer Strom eine Basiseinheit. Es gibt ein Einheitensystem, das anstelle von elektrischem Strom Ladung als Basiseinheit verwendet. Siehe ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC61354 . r

Antworten (2)

Weil es durch Messungen (die Kraft zwischen zwei Drahtsegmenten) definiert wurde, die damals im Labor leicht gemacht werden konnten . Der Ausdruck ist „ operationale Definition “, und er ist die Ursache für viele (die meisten? alle?) der scheinbar seltsamen Entscheidung über fundamentale Einheiten.

Deshalb definieren wir die Sekunde und die Lichtgeschwindigkeit, leiten aber heutzutage das Meter ab.

Um diese Antwort weiter zu verstärken, haben wir Instrumente (Amperemeter), die den Strom sehr genau messen können. Aber es ist extrem schwierig, hochpräzise Experimente mit statischer Elektrizität durchzuführen, dh es ist relativ schwierig, Ladung zu messen.
Nun, Sie können die Ladung immer messen, indem Sie den Strom messen und die Zeit messen, die der Strom geflossen ist. Also kaufe ich das Messargument nicht. Es ist wahr, dass jeder Satz von 4 Größen als „fundamental“ gemacht werden kann und andere „abgeleitet“ werden würden. Aber wir sollten idealerweise Größen wählen, die unserer Vorstellung von Fundamental entsprechen – etwas, das eine Grundeigenschaft oder eine primitive Vorstellung ist. Ladung ist eine grundlegende Eigenschaft aller Materie, im Gegensatz zu Strom, der nur in Bezug auf eine Oberfläche definiert ist, daher denke ich, dass Ladung als grundlegende Größe und nicht als Strom gewählt werden muss.
Der Grund, warum Strom gewählt wird, kann nur historische Gründe haben.
Natürlich ist es historisch. Das meine ich damit, je nachdem, was damals einfach war. Der Zeitpunkt, zu dem die Entscheidung getroffen wurde. Und wenn Sie sagen* „Sie können die Ladung immer messen, indem Sie den Strom messen und die Zeit messen“*, haben Sie erklärt, warum die Entscheidung getroffen wurde, die Ladung als abgeleitete Einheit zu verwenden.
@guru, Sie können die Ladung immer messen, indem Sie den Strom messen und die Zeit messen . Im Grunde stimmen Sie also zu, dass Strom und Zeit Basiseinheiten sein sollten und die Ladung eine abgeleitete Einheit sein sollte.
@jameslarge Zitat von dmckee: It is why we define the second and the speed of light but derive the meter these days.Aber das Messgerät ist immer noch eine Basiseinheit. Sie können etwas durch eine Ableitung messen und es trotzdem eine Basiseinheit sein lassen. Natürlich wählen Sie normalerweise die einfachste Sache und Methode, um etwas zu messen, aber was Sie als "Basis" entscheiden, ist nur eine Frage der Wahl Ihrer Definition.
Es ist nicht nur historisch. Der Kommentar von @BenCrowell ist hier die eigentliche Antwort.

Seit diese Frage gestellt wurde, hat sich die Situation geändert: Es gibt eine Bewegung in Richtung einer Neudefinition des SI-Systems, das willkürliche Artefakte in Bezug auf Größen eliminiert, von denen die Quantenmechanik uns sagt, dass sie wirklich und grundsätzlich konstant sind. Ab irgendwann im Jahr 2018 werden die definierten Konstanten sein

  • der Frequenzunterschied Δ v zwischen zwei bestimmten elektronischen Übergängen in Cäsiumatomen (es sei denn, es wird eine stabilere Technologie entwickelt)

  • eine Konstante K c d Definieren der Candela

  • die Geschwindigkeit c ≈ 3.0 × 10 8 m / s von Licht in einem Vakuum, das die Entfernung mit der Zeit in Beziehung setzt

  • das Quantum der elektrischen Ladung e ≈ 1,60 × 10 − 19 C

  • die Planck-Konstante h ≈ 6.6 × 10 − 34 J s das Ladungsquant mit dem magnetischen Flussquant in Beziehung setzen und auch Wellenlänge, Impuls und Masse in Beziehung setzen

  • die Avogadro-Konstante N EIN ≈ 6.0 × 10 23 m Ö l − 1 das Kilogramm und die atomare Masseneinheit in Beziehung setzen

  • die Boltzmann-Konstante k ≈ 1.38 × 10 − 23 J / K Bezug von Temperatur und Wärmeenergie.

In der vorliegenden Version von SI sind die ersten dieser drei genau definiert, während die anderen vier empirisch gemessen werden, basierend auf dem internationalen Prototypkilogramm, der magnetischen Kraftmessung, die verwendet wird, um das Ampere, die Masse eines Mols Kohlenstoff-12, zu definieren. und der Tripelpunkt von Wasser. All dies sind makroskopische Phänomene. Nach der Neudefinition von 2018 werden alle sieben Konstanten, die ich aufgelistet habe, in dieser Weise "exakt" sein c ist derzeit genau.

Weitere Informationen über die SI-Überholung gibt es beim BIPM , auf Wikipedia und bei NIST . Hier ist auch eine Nature-News-Story über die Neudefinition des Ampere .

Wie zum Teufel bekommen wir eine gute operative Definition des Coulomb?
@DanielSank Ohne durch eine Strömung zu gehen, meinst du? Ja, das ist eine gute Frage - aber es gilt auch für das Ampere. Wenn Sie sich die vorgeschlagenen Implementierungen ansehen, haben Sie Einzelelektronentunneln am sehr niedrigen Ende, aber bei höheren Strömen weicht es nur aus und geht in ausgefallene Quantenstandards für Volt und Ohm über und faltet diese dann in Ampere. Das Coulomb ist aus diesen Konstanten operativ schwer zu definieren, aber das Ampere ist ebenso schwer. Warum es immer noch als Basismenge bezeichnet wird, ist mir im Moment schleierhaft.
@EmilioPisanty Ich meinte nur, wie misst man die Ladung genau? Sie erwähnen Einzelelektronentunneln, aber ich müsste darüber lesen, wie das zu einem Standard wird, bevor ich sage, dass ich verstehe, wovon sie sprechen. Aufgrund des Josephson-Effekts kann die Spannung ziemlich gut standardisiert werden, wie Sie angedeutet haben.
@DanielSank Das wäre eine gute Folgefrage.
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