„Kibble-mérleg” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a Kurzív tartalmú zárójelek korr., egyéb apróság ld.: WP:BÜ
10. sor:
 
== A tömeg etalonjával kapcsolatos gondok ==
A tömeg első nemzetközi etalonját [[1799]]-ben határozták meg (''(Kilogramme des Archives)''). Ez az etalon [[platina|platinából]] készült. Ezt helyettesítette Henri Tresca ötlete alapján a kilogramm közismert etalonja, amely már platina-[[iridium]] ötvözetből készült. Ennek első példánya az ''International Prototype of the Kilogramm'' (IPK), amely 1874-ben készült, és 1889-ben törvényesítették. Az új etalon tömegének azonosnak kellett lennie az első platina kilogramm tömegével, tehát elvileg kétszáz év alatt nem lett volna szabad változnia. A 20. században begyűjtötték a világ különféle mérésügyi hatóságaitól a kilogramm etalonokat, és vizsgálni kezdték azok értékének változását. A mérések kimutatták, hogy csaknem mindegyik, de a központi kilogramm etalon is változó tömegűnek bizonyult. Ennek több magyarázata is van. Részben a rátapadt szennyeződések növelték a tömegét. Részben a kopások, súrlódások csökkentették tömegét. Nyilvánvalóvá vált, hogy az ''állandóan változó'' tömegű nemzetközi etalon tömegét kénytelenek ''állandónak'' tekinteni, hiszen ez a mértékegységrendszer egyik alappillére.
 
A kilogramm mértékegységnek új meghatározást kellett keresni.
34. sor:
Az alapgondolat értelmében építeni lehet egy nyugvó és egy mozgó mérleget, mindkettőt úgy, hogy az engedékeny felfüggesztésű, villamos áram által átjárt tekercsből készüljön.<ref name="SI re">{{Cite web|url=https://www.nist.gov/si-redefinition/kilogram-kibble-balance|title=Kilogram: The Kibble Balance|accessdate=2018-11-24|publisher=NIST|year=2018}}</ref><ref name="Graphique">{{Cite web|url=https://www.metas.ch/dam/data/metas/Dokumentation/METASPublikationen/metinfo/METinfo2016/Comment%20la%20balance%20du%20watt%20fonctionne.pdf|title=Comment la balance du watt fonctionne|accessdate=2018-11-27|publisher=METAS}} franciául</ref>
 
A nyugvó mérlegnél (''(weighting experiment)'') a tekercsen átfolyó áram és egy mágnes közti kölcsönhatás erőt hoz létre.<ref name="BIPM">{{Cite web|url=https://www.bipm.org/en/bipm/mass/watt-balance/|title=The BIPM Kibble balance (watt balance)|accessdate=2018-11-24|publisher=BIPM}}</ref>
<math>F= I\cdot l\cdot B</math> ([[Lorentz-erő]]), ahol
''F'' az erő, ''I'' az áramerősség, ''l'' a tekercs hossza és ''B'' a mágneses indukció. Ez a erő egyensúlyt tart a másik mérlegkar végén elhelyezett mérlegsúllyal. Az erre ható erő
41. sor:
<math>m\cdot g = I\cdot l\cdot B</math>
 
A másik eszköz a mozgó mérleg (''(moving experiment)''). Ez ismert hosszúságú tekercsből áll, amely ismert nagyságú ''B'' mágneses indukció hatása alatt áll. Amennyiben ismerjük a tekercs lengésének v sebességét, az indukált feszültség kiszámítható, illetve mérhető.
<math>U= B\cdot l\cdot v</math> ([[Elektromágneses indukció]])
 
A mérleg másik karját ezúttal is az ''m·g'' súlyerő teheli. Mivel a tekercs hossza és a ''B'' [[mágneses indukció]] azonos, ezért azok az eredményt nem befolyásolják, az egyenletből kiesnek. Számítva az áramerősség és a feszültség szorzatát a következő eredményre jutunk:
<math>U\cdot I=m\cdot g\cdot v</math> (ez a magyarázata annak, hogy miért nevezték Watt-mérlegnek)
 
Ezen a ponton már látható, hogy a mérés kiértékeléséhez feltétlenül szükséges a [[nehézségi gyorsulás]] lokális értékének ismerete. Ezt mikrogaviméterekkel meg is kell mérni. Néhány adat a készülék méreteire vonatkozóan:
65. sor:
*a rendszer alatt az alapozás vibrációja kisebb, mint 0,76 mm/s<sup>2</sup> a 0,003 és 100 Hz közötti tartományban.
*a graviméter a nehézségi gyorsulás lokális értékét 10<sup>-9</sup> mérési bizonytalansággal méri, s ez összemérhető a [[Planck-állandó]] mérési bizonytalanságával.
*a Planck-állandó értékének mérési bizonytalanságát a GUM (''(Guide for Understanding the Uncertainty in Metrology)'') szerinti '''B''' típusú kiértékeléssel (tehát számítással) határozzák meg. <ref name="Meeting">{{Cite web|url= https://www.bipm.org/utils/common/pdf/RoySoc/Michael_Stock.pdf|title=The Watt balance: determination of the Plack constant and redefinition of the kilogram|accessdate=2018-11-27|publisher=BIPM|author=Michael Stock}}</ref>
A feszültség a Josephson-feszültséggel áll kapcsolatban:
<math>U_{\mathrm J} = f_{\mathrm J}\frac{h}{2e}</math> ahol <math>f_{\mathrm J}</math> [[mikrohullám]]ú frekvencia a számítás egyik állandója, ha ''h'' a Planck-állandő és ''e'' az [[elemi töltés]] nagysága.
73. sor:
 
A kiértékeléshez szükséges végső összefüggés:
<math>U\,I=\frac{n n'}{r}f_{\mathrm J}\,f_{\mathrm J}'\frac{h}{4}</math> ahol az ''n'' és n' dimenziómentes állandók. Az ''U I'' szorzat és a mért tömeg közti összefüggést a nehézségi gyorsulás és a lengőtekercs sebessége teszi meghatározhatóvá:
 
<math>m = \frac{U I}{g v}.</math>
87. sor:
Magyarországot a mérésügyi hatóság nevében Nagyné Szilágyi Zsófia képviselte.
 
A Súly- és Mértékügyi Hivatal a következő intézmények magyarországi részvételét tartja nyilván: <ref name="Magyarország">{{Cite web|url=https://www.bipm.org/en/about-us/member-states/hu/|title=Magyarország részvétele a CGPM 26. konferenciáján|accessdate=2018-11-28|publisher=BIPM}}</ref>
*[http://www.kormanyhivatal.hu Budapest Fővárosi Kormányhivatal]
*[http://www.mkeh.gov.hu Magyar Kereskedelmi Engedélyezési Hivatal]