Fysikk og Historie: SI systemet, Ampere og Coulomb

[Griffel]

SI systemet er et barn av den franske revolusjon, alt som hadde med mål og vekt skulle lages på ny, i et enhetlig nøyaktig system som senere har blitt til: System Internationale.

Opprinnelig var enhetene basert på naturen. For eksempel var en meter 1/10 000 000 av avstanden fra polen til ekvator, og et sekund var 1/86400 av et gjennomsnittlig soldøgn.

Etterhvert fant en ut at dette ble for unøyaktig og ble det laget prototyper på m og kg som oppbevares i Paris, og sekundet ble 1/31 557 925,9747 av middelsolåret 1900

SI systemet er basert på 7 basis enheter og en del avledede enheter. Basisenhetene er meter (m) lengde, kilogram (kg) masse, sekund (s) tid, ampere (A) elektrisk strøm, kelvin (K) temperatur, mole (mol) stoffmengde og candela (cd) lysstyrke. Alle andre enhetene vi bruker er avledet fra disse.

Det foregår stadig en oppdatering av systemet for å få det enda mer nøyaktig. Meteren er nå basert på lysest hastighet. Sekund er nå basert på bølgelengden av lys fra cesium-133 atom. kg er stadig en prototype laget av platinum-iridium.   (størrelsene har ikke blitt endret bare blitt mer nøyaktig definert)

André-Marie Ampère,  Fransk fysiker, er en de to som har fått en SI basisenhet oppkalt etter seg.

Ampère ble født i 1775 i en velutdannet, velstående og religiøse familie. Faren forsto tidlig at sønnen var uvanlig begavet og valgte å undervise André-Marie selv. På biblioteket lånte de bøker om matematikk og fysikk, og alt som 11åring hadde han lest seg til kunnskaper på universitetsnivå. Ved utbruddet av revolusjonen 1789 var Andre 14år. Faren ble henrettet 4 år senere noe som resulterte i at André ble nesten gal. Han kom seg gjennom depresjonene ved hjelp av poesi og  bøker om naturfag, men slet nok store deler av livet med sin religiøse tro og tvil spesielt etter at hans kone døde etter at de hadde vært gift i 5år, (de hadde en sønn som ble en betydelig forfatter).

Han levde av å være privatlærer og skrev samtidig artikler om matematikk. Dette gjorde ham etterhvert så kjent at han fikk stilling som professor ved den polytekniske høyskolen i Paris, og senere ble generalinspektør for de franske universiteter.

Ampere var en multibegavelse, en mestre i alle fag som artikler om matematikk, kjemi, lys, zoologi, fysikk og metafysikk (retning i psykolog).

Virkelig berømt ble han for sine arbeider med elektromagnetisme.
Den 11.September 1820 ble det arrangert en demonstrasjon for det Franske Akademi av Ørsted's oppdagelse av elektromagnetisme; den med en kompassnål som stilte seg på tvers av en ledning som førte strøm. Allerede en uke etter viste Ampere for det samme akademiet at ledninger i parallell også påvirket hverandre, med tiltrekning eller frastøting avhengig av om strømmen gikk i motsatt eller samme retning i ledningene, og la med teorier om dette.

Han utviklet teoriene videre og la hele det matematiske grunnlaget for elektromagnetisme. De teoriene han kom med om molokylære kretsstrømmer som årsak til magnetisme gjelder i store trekk ennå.  Ampère døde i 1836.

Måleenheten ampere er definert som: to uendelig lange parallelle ledninger med neglisjerbart i 1m avstand påvirker hverandre med  2×10–7 newton per m lengde når det går en strøm på 1 A gjennom dem.
Dette er ikke rare greiene, men når en lager en spole og får mange ledninger tett sammen og sender en del A gjennom dem, da er det altså dette som får det motoren til å rotere.

Denne definisjonen står for fall sammen med kg prototypen, og på sikt vil den nok bli endret basert på atomteori og da vill en A være en strøm tilsvarende: 6 241 509 479 607 717 888 elektroner per sekund, eller kanskje coulomb blir den nye basisenheten, med ampere som avledet enhet.

Charles Augustin de Coulomb var en Fransk fysiker (militæringeniør som yrke) født i 1736. Han oppdaget det inverse forholdet mellom kreftene som virker på elektriske ladninger (statisk elektrisitet) og kvadratet av avstanden mellom dem (Colombs lov), og den tilsvarende avhengigheten for magnetisme, men han betraktet elektrisitet og magnetisme som to helt uavhengige fenomener med visse likhetspunkter. Han forsket også på friksjon og skrev en avhandling om viskositet.

Som militær var han stasjonert i Paris ved utbruddet av revolusjonen i 1789, han sa opp sin stilling og trakk seg tilbake.  Imidlertid ble han kalt tilbake av revolusjonsrådet for å jobbe med det nye systemet for mål og vekt, (altså det som ble SI systemet) og var blant de aller første medlemmene i rådet. Colomb døde 1806.

SI enheten for elektrisk ladning er coulomb (C). En coulomb er en ampere i et sekund. Batteriene i Elbilen er fulle av dette, men vi bruker vanligvis betegnelsen Amperetimer (Ah), siden enheten C er upraktisk liten i denne sammenhengen. En coulomb er altså det samme som en ampere i et sekund altså ampreresekund(As), og siden det er 3600 sekunder i en time så blir 3600 coulomb det samme som en ampertime.

En ny definisjon av coulomb kan bli en ladning tilsvarende 6 241 509 479 607 717 888 elektroner.

Men egentlig er amperetimer(Ah) eller coulomb(C) bare halve sannheten av hva vi har på batteriet. Det som virkelig teller er egentlig energimengden og enheten for denne joule (J).

[elektrolux]

Men egentlig er amperetimer(Ah) eller coulomb(C) bare halve sannheten av hva vi har på batteriet. Det som virkelig teller er egentlig energimengden og enheten for denne joule (J).

M.a.o Whr ??   

2 typiske Saft blokker, begge på 105 Ahr, kan ha forskjellig Whr basert på spenningen under utlading. Dette vil igjen påvirke rekkevidden.

[Griffel]

en watt i et sekund er en joule. Siden det er liten upraktisk enhet for større energimengder brukes helst watt-timer (Wh) så dermed er de 3600 joule i en watt-time.
Egentlig burde batterikapasiteten oppgis i Wh og ikke i Ah.

Det samme gjelder i høyestegrad virkningsgraden på batteriene.

Batterfabrikantene foretrekker og snakke om "amperetime virkningsgraden" som er forholdet mellom Ah ut og inn. Det en betaler for og gir rekkevidde er imidlertid Wh, slik at den virklige virkningsgraden er mellom Wh ut og inn. Ah virkningsgraden viser imidlertid et fra fabrikantens synspunkt penere tall derfor er det det en som regel finner dersom noe i det hele tatt er angitt.

[elektrolux]

Sant nok.

Det ser ikke så veldig fint ut at vi bruker 17-18 kwt for å sitte igjen med 11-12 kwt på traksjonsbatteriet vårt. Da er riktignok overlading og tap i laderen også tatt med.