2o ciclo Corriente patrón

[leo_ro]

El ampere es una de las magnitudes fundamentales del SI. Y se define como

“El ampere[FONT=Arial] [/FONT]es la corriente constante que, si es mantenida en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, de sección circular despreciable y separados 1 m en el vacío, produciría entre estos dos conductores una fuerza de 2 x 10 ^-7 newton por metro de longitud”

Ahora bien, ¿Por qué se toma dicha condición como patrón si es imposible obtener ese patrón, hasta en condiciones de laboratorio? Me refiero al tener dos conductores infinitos perfectamente paralelos. Si yo mido corriente con mi amperímetro, tengo que tener la certeza de que toma medida sea realizada con el patrón de corriente pero si dicho patrón de corriente es teórico entonces no es muy confiable.

Además, las magnitudes fundamentales, ¿no deben ser patrones totalmente independiente de las demás?. Así para la masa tememos el kilogramo patrón, que es un cuerpo con una aleación y a partir del cual se dice, esto es un kilogramo. Pero para el caso de la corriente se necesitan de la magnitud distancia y de la fuerza (la cual es una magnitud a su vez derivada).

[teclado]

Re: Corriente patrón

Hay ciertas magnitudes que han de tomarse como patrones. El kilogramo mismo se define a partir de un cuerpo patrón, pero este cuerpo tiene que tener unas dimensiones dadas en unas condiciones ambientales dadas. Igual pasa con el metro. Un metro se comparaba con un patrón que medía un metro en ciertas condiciones de temperatura hasta que se cambió la definición por la de la distancia que recorre la luz en 1/300000000 segundos (volvemos a tener que ahora depende de la definición de segundo).

Esto no significa que no sean magnitudes fundamentales, pues aunque en su definición dependan de otras, no se puede decir, por ejemplo que 1 m sea lo mismo que 1/300000000 s. Por el contrario, la unidad de velocidad (llamémosla por ahora u) es la velocidad de un objeto que recorre 1 m en 1 s, y en este caso sí se puede decir que 1 u = 1 m/s.

En cuanto a la definición del amperio, no hay nada de malo en definirlo mediante un experimento irrealizable. Sólo es cuestión de hasta qué punto queremos abstraernos.

[carroza]

Re: Corriente patrón

Hola. La tendencia es a redefinir los valores de las magnitudes fundamentales, a partir de fijar los valores de las constantes fundamentales de la naturaleza: c, h, e, k_b.


http://es.wikipedia.org/wiki/Redefin...nidades_del_SI

Esto ya se ha hecho con la velocidad de la luz, cuyo valor se fija en c= [FONT=sans-serif]299 792 458 m/s. Por tanto, un metro, por definición, es la distancia que recorre la luz en 1/[/FONT][FONT=sans-serif]299 792 458 s.

[/FONT][FONT=sans-serif]Se espera, durante 2014, definir la carga del elecrtón como e= [/FONT][FONT=sans-serif]1,602 17X ×10[/FONT]⁻¹⁹ C (donde X es el dígito que hay que acordar). Con ello, la definición de amperio será la corriente que corresponde al paso de 1/[FONT=sans-serif]1,602 17X ×10[/FONT]⁻¹⁹ electrones en un segundo.

Un saludo

[leo_ro]

Re: Corriente patrón

[FONT=sans-serif]Se espera, durante 2014, definir la carga del elecrtón como e= [/FONT][FONT=sans-serif]1,602 17X ×10[/FONT]⁻¹⁹ C (donde X es el dígito que hay que acordar). Con ello, la definición de amperio será la corriente que corresponde al paso de 1/[FONT=sans-serif]1,602 17X ×10[/FONT]⁻¹⁹ electrones en un segundo.

¿El dígito X es adimensional? porque si la corriente se define como 1/[FONT=sans-serif]1,602 17X ×10[/FONT]⁻¹⁹ tiene unidades de ${C}^{-1}$

Tengo otra duda. Como magnitud principal en la parte eléctrica tenemos a la corriente, ya que es más fácil de medir que la carga eléctrica. En teoría de circuitos, siempre tenemos la relación de Ohm. ¿El potencial eléctrico es una magnitud secundaria? Me he enterado que existe un patrón para el potencial eléctrico que se obtiene por el efecto Josepson.

Saludos.

[pod]

Re: Corriente patrón

¿El dígito X es adimensional?

Es un dígito, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o 9.

porque si la corriente se define como 1/[FONT=sans-serif]1,602 17X ×10[/FONT]⁻¹⁹ tiene unidades de ${C}^{-1}$

Fijate que Carroza ha dicho la corriente es el paso de [la carga de] esa cantidad de electrones en un segundo. Ese segundo es tiempo. Es decir, dimensionalmente, tenemos que un amperio es un culombio dividido por segundo. O, lo que es lo mismo, el culombio es igual a un amperio multiplicado por segundo.

¿El potencial eléctrico es una magnitud secundaria? Me he enterado que existe un patrón para el potencial eléctrico que se obtiene por el efecto Josepson.

En el SI hay siete unidades fundamentales. Las unidades fundamentales son aquellas que se definen de forma fundamental (mediante un patrón o fijando alguna constante universal). El resto son todas derivadas. La única unidad electromagnética fundamental es el amperio, el resto de unidades que se usan en electromagnetismo se derivan como factores del amperio y de unidades mecánicas (como metro, kilo o segundo).

Eso es en el SI. Hay otros sistemas de unidades que utilizan otras unidades como patrón. Nada te impediría definir un sistema de unidades que utilice el potencial eléctrico como unidad fundamental, y por lo tanto que pueda ser definida a partir de un patrón.

En física se utilizan diversos sistemas de unidades para diferentes cosas, porque las unidades del SI no siempre son las más adecuadas para todo. No obstante, hoy en día por motivos de estandarización, incluso aquellas unidades que no son del SI se definen a partir de su equivalencia con la unidad correspondiente del SI.

[leo_ro]

Re: Corriente patrón

Muchas gracias. No entiendo bien cuando dices fijando una constante universal:

fijando alguna constante universal

¿Por qué no se toman las constantes universales como magnitudes fundamentales, porque serían más fáciles de reproducir en laboratorios. Por ejemplo que se tome como magnitud fundamental la velocidad cuyo patrón sea c, y de ahí se puedan derivar la distancia y el tiempo. O la acción, cuyo patrón sea h, y de ahí se pueda derivar el trabajo, y de ahí la potencia, el candela. La permitividad eléctrica y magnética, que se tome como patrón el vacio y de ahí que se deriven las unidades de carga eléctrica, etc. Supongo que es por la practisidad pero no estoy seguro.

Y otra dudita que me surgió. ¿Por qué es necesario agregar un factor X a la carga de un electrón?

[teclado]

Re: Corriente patrón

La X no es un factor, leo_ro, es una cifra. Si dices que la carga del electrón será 1,602 17X ×10⁻¹⁹ y le das el valor 5 a X entonces será que la carga del electrón sea 1,602 175 ×10⁻¹⁹.

[leo_ro]

Re: Corriente patrón

Muchas gracias a todos por la respuesta. Y con respecto a

¿Por qué no se toman las constantes universales como magnitudes fundamentales, porque serían más fáciles de reproducir en laboratorios. Por ejemplo que se tome como magnitud fundamental la velocidad cuyo patrón sea c, y de ahí se puedan derivar la distancia y el tiempo. O la acción, cuyo patrón sea h, y de ahí se pueda derivar el trabajo, y de ahí la potencia, el candela. La permitividad eléctrica y magnética, que se tome como patrón el vacio y de ahí que se deriven las unidades de carga eléctrica, etc. Supongo que es por la practisidad pero no estoy seguro.

[carroza]

Re: Corriente patrón

¿Por qué no se toman las constantes universales como magnitudes fundamentales, porque serían más fáciles de reproducir en laboratorios. Por ejemplo que se tome como magnitud fundamental la velocidad cuyo patrón sea c, y de ahí se puedan derivar la distancia y el tiempo. O la acción, cuyo patrón sea h, y de ahí se pueda derivar el trabajo, y de ahí la potencia, el candela. La permitividad eléctrica y magnética, que se tome como patrón el vacio y de ahí que se deriven las unidades de carga eléctrica, etc. Supongo que es por la practisidad pero no estoy seguro.

Hola. Las magnitudes fundamentales, y sus unidades, se toman como cosas que están cercanas a nuestra experiencia cotidiana.

Tu mides del orden de un metro, tu corazon late una vez por segundo y puedes llevar sin problema (o comerte, con algún problema) una masa de 1 kg. De ahi el uso de estas unidades. Podrías utilizar c como unidad de velocidad, pero entonces el record de Usain Bolt no nos impresionaría mucho.

Otro problema es definir patrones. Inicialmente, se tomaron como objetos determinados. Conforme fue posible determinar con mucha precisión el valor de constantes fundamentales, se han ido sustituyendo los patrones basados en objetos, por patrones basados en constantes fundamentales.

Si al final el Comite internacional de pesos y medidas consigue su propósito, todas las unidades vendrán determinadas a partir de una medida de la naturaleza (el segundo), y los valores prefijados de las constantes fundamentales.

Saludos