Ecco l'ampere - Metrologia: le complesse procedure usate per
definire l'unità di intensità della corrente elettrica che porta il nome del
celebre scienziato francese
(pubblicato il 17 febbraio 1993 su TuttoScienze)
L'AMPERE è l'intensità di corrente elettrica che, mantenuta costante in
due conduttori rettilinei, paralleli, di lunghezza infinita, di sezione
circolare trascurabile e posti alla distanza di un metro l'uno dall'altro nel
vuoto, produce tra i due conduttori la forza di 2x10 7 Newton su ogni metro di
lunghezza (definizione adottata nel 1948 dalla IX Conferenza Generale dei Pesi e
delle Misure).
Per l'attuazione dell'ampere non si può ovviamente applicare alla lettera
la definizione. Di conseguenza, basandosi sulle leggi dell'elettromagnetismo, si
può realizzare una bilancia di corrente, comprendente per esempio due bobine
concentriche delle quali una è fissa e l'altra, sospesa ad uno dei due piatti
di una bilancia, è mobile. La forza di interazione tra le due bobine viene
compensata dalla forza peso esercitata da una massa disposta sull'altro piatto
della bilancia e così si confrontano tra loro le due forze. Così si ottiene,
nella determinazione dell'ampere, un'incertezza dell'ordine di un milionesimo di
ampere.
Attualmente il campione nazionale dell'unità di intensità di corrente
elettrica è realizzato presso gli istituti metrologici nazionali di diversi
Paesi, e in Italia presso l'Istituto Elettrotecnico nazionale "G. Ferraris"
(Ien), per una diversa via e cioè per derivazione dai campioni nazionali
dell'unità di tensione elettrica (volt) e di resistenza elettrica (ohm). Esso è
conservato mediante un gruppo di resistori, che con opportuni generatori di
tensione in regime continuo, consentono di realizzare l'ampere, nel caso dell'Ien,
con incertezza relativa di più o meno 1, 5x10 6, e cioè un ampere si determina
con un'incertezza di 1,5 milionesimi di ampere.
A loro volta i campioni nazionali del volt e dell'ohm sono realizzati
rispettivamente mediante l'effetto Josephson e mediante l'effetto Hall
quantistico che consentono ottimi valori della riproducibilità e della stabilità.
L'impiego di questi due effetti richiede di attribuire valori ben definiti a due
costanti (la costante Josephson 2e/h e la costante di von Klitzing h/e2)
collegate entrambe alla carica dell'elettrone (e) e alla costante di Planck (h).
I valori delle costanti di Josephson e di Von Klitzing sono quelli adottati
dalla XIX Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure, dal gennaio 1990. Anche
di qui si vede la stretta correlazione tra progressi della fisica e della
metrologia.
L'Istituto Elettrotecnico Nazionale "G. Ferraris" realizza, per
derivazione dai campioni che abbiamo descritto, campioni di misura di deboli e
forti intensità di corrente e di basse e alte tensioni, in regime continuo e in
regime alternato sinusoidale, di basse ed elevate resistenze elettriche, così
come di altre grandezze elettriche di maggiore interesse pratico (potenza
elettrica, capacità elettrica, induttanza, intensità di campo elettrico,
flusso di induzione magnetica, induzione magnetica).
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