Wattivaaka
Wattivaaka (tai Kibblen vaaka) on elektromekaaninen painon mittauslaite, jota käytetään massan yksikön kilogramman määritelmään liittyvissä mittauksissa.
Taustaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Elektrodynamometri on wattivaa’an kaukaisin esikuva, jonka perusteet esitti ensimmäisen kerran 1848 Wilhelm Weber.[1][2][3]
Elektrodynamometri mittaa sähkövirtaa, jännitettä tai tehoa.[4][5]
Elektrodynamometria kehitti eteenpäin Lordi Kelvin William Thomson tekemällä siitä laboratoriokäyttöön tarkoitetun version, joka tunnettiin nimellä ampeerivaaka.[6][7] Wattivaaka on kehittyneempi mittauslaite ampeerivaa’asta ja muutettu mittaamaan sähkövirran sijaan kappaleen painoa. Wattivaa’an periaatteet esitti 1975 brittiläinen fyysikko Bryan P. Kibble National Physical Laboratorystä (NPL).[8]
Periaatteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
| Wattivaaka, magneettikentässä liikkuva kela | Punnituskoe |
|---|---|
| 1) Punnitus | |
| 1) Voimatasapaino:
- Staattisessa magneettikentässä olevaan kelaan syötetään virta , jolloin siihen kohdistuu voima β - Voima kompensoidaan punnuksen aiheuttaman painovoiman avulla ), β , missä β riippuu geometriasta ja magneettikentästä |
|
| Wattivaaka, magneettikentässä liikkuva kela | Liikutuskoe |
|---|---|
| 2) Induktiomittaus | |
| 2) Mitataan kelaan indusoitunut jännite
- kelaa liikutetaan magneettikentässä nopeudella -β β − *∂ Φ/∂z 3) Yhdistetään voimatasapainon ja induktiomittauksen tulokset: β (mekaaninen teho = sähköteho) |
|
![Liikutusvaihe[9]](/wiki/Tiedosto:Induktio.png)
Wattivaa’alla on monenlaisia toteutustapoja riippuen tutkimusryhmästä.[10]
Avogadron projekti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Avogadron projekti on wattivaa’an kanssa kilpaileva metodi kilogramman uudelleen määrittelyssä. Siinä kilogramma määriteltäisiin käytännössä piipallon mukaan, joka painaisi täsmälleen kilogramman. Projektin virallinen nimi on: International Avogadro Coordination.[11] Piipallojen valmistusta on tehnyt vain yksi konsortio. Wattivaakaa on testattu ainakin 5:ssä eri maassa.[12]
Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- Arkhimedes 2/2012 , Uusi SI-järjestelmä toteuttaa Maxwellin unelman (Huomautus wattivaakoja on rakentanut myös BIPM, joten niitä on ainakin viidessä maassa. Artikkeli osittain vanhentunut) arkhimedes.fi. 21.12.2014. Arkistoitu 31.7.2013. Viitattu 25.4.2023.
- The BIPM Kibble balance Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto (BIPM). Arkistoitu 12.7.2015. (englanniksi)
- New kilo: Kilogramman uuden määritelmän käyttöönotto: EMRP SI-järjestelmä 2012–2015 (s. 20) Esitteitä, Mittatekniikan keskus (Mikes). 05/2013. Arkistoitu 28.12.2014. Viitattu 26.4.2023.
- Jan Lublinski Kuvat: Marc Steinmetz: Perussuureet Maailma mikrogramman tarkkuudella. (Arkisto, arkistoitu 28.12.2014) Geo, Heinäkuu 2008, s. 8–9. Sanoma Magazines. ISSN 1797-3600. Perussuureet: Maailma mikrogramman tarkkuudella.
Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- ↑ Electrodynamometer archive.is. 28.12.2014. Arkistoitu 17.1.2013. (englanniksi)
- ↑ Jaakko Forsman, fil. tohtori, I. Havu, fil. tohtori, Hannes Salovaara, lehtori, Vilho Setälä, fil. kand., J. A. Wecksell, fil. kand., toimitussihteeri: ”Neljäs osa San Remo - Öölanti”, Pieni tietosanakirja, s. 597 - 598. Suomenkielinen teos, joka mainitsee dynamometrisen wattimittarin/amperimittarin (nykykielellä ampeerimittari). Helsinki: Otava, 1928. Sähkömittarit (viitattu 28.12.2014).
- ↑ Weber, Wilhelm: Elektrodynamische Maafsbestimmungen. (Band LXXIII=73 = tulee vuodesta 1824 alkaen lasketuista "Annalen der Physik" - julkaisuista, ja Nide 141 tulee kaikista yhteenlasketuista "Annalen der Physik" - julkaisuista) Annalen der Physik, 1848. Leipzig: Johann Christian Poggendorff. Elektrodynamische Maassbestimmungen. Viitattu 28.1.2015. (saksaksi)
- ↑ AC MEASURING INSTRUMENTS avstop.com. 28.12.2014. Arkistoitu 28.1.2015. (englanniksi)
- ↑ electrodynamometer dictionary.com. 28.12.2014. Arkistoitu 10.7.2015. (englanniksi)
- ↑ Amperemeter en.wikisource.org. 21.12.2014. (englanniksi)
- ↑ McNeil, Ian (toim.): An Encyclopedia of the History of Technology, s. 374–375. Mainitsee elektrodynamometrin kehittymisen ampeerivaa'aksi. Routledge; 1 edition, 1996. ISBN 978-0415147927. (englanniksi)
- ↑ Kibble, B. P.: ”A Measurement of the Gyromagnetic Ratio of the Proton by the Strong Field Method”, Atomic Masses and Fundamental Constants 5, s. 545–551. J. H. Sanders & A. H. Wapstra (toim.), International Conference on Atomic Masses and Fundamental Constants (5th: 1975 : Paris, France). New York: Plenum Press, 1976. ISBN 978-1-4684-2684-7, ISBN 030-63-5085-8 ja ISBN 978-1-4684-2682-3 (e-kirja). doi:10.1007/978-1-4684-2682-3_80. (englanniksi)
- ↑ Mikes, Mittatekniikan keskus, 2006 (PDF) (Sivu 7) metrology.tkk.fi. 2006. Arkistoitu 28.12.2014. Viitattu 26.4.2023.
- ↑ Li, Shisong; Han, Bing; Li, Zhengkun & Lan, Jiang: Precisely measuring the Planck constant by electromechanical balances. Measurement, 2012, 45. vsk, nro 1, s. 1-13. International Measurement Confederation (IMEKO). doi:10.1016/j.measurement.2011.10.020.. ISSN 0263-2241. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 28.12.2014. (englanniksi)
- ↑ The International Avogadro Coordination (IAC) web.archive.org. 18.10.2011. Arkistoitu 21.12.2014. (englanniksi)
- ↑ Arkhimedes 2/2012, Uusi SI-järjestelmä toteuttaa Maxwellin unelman (PDF) (Sivu 16) arkhimedes.fi. 21.12.2014. Arkistoitu 31.7.2013. Viitattu 25.4.2023.