Ampere

Bedeutung und grundlegende Beziehungen

Das Ampere (A) ist die SI-Einheit der elektrischen Stromstärke und der magnetischen Durchflutung. Die Stromstärke beschreibt, wie viel elektrische Ladung pro Zeit durch den Querschnitt eines Leiters fließt.

Es gilt:

1 A = 1 C/s = 1 C · s⁻¹

Ein Strom von 1 Ampere transportiert also pro Sekunde 1 Coulomb elektrische Ladung. Da die Elementarladung exakt e = 1,602 176 634 · 10⁻¹⁹ As beträgt, entspricht 1 A exakt 1/(1,602 176 634 · 10⁻¹⁹) Elementarladungen je Sekunde. Bei einem Elektronenfluss sind das ungefähr 6,2 · 10¹⁸, also 6,2 Trillionen Elektronen pro Sekunde.

Zusammenhang mit der elektrischen Leistung: Fließt ein Strom von 1 A bei einer Spannung von 1 V, beträgt die Leistung 1 W. Daher gilt auch 1 A = 1 W/V = 1 W · V⁻¹.

Frühere Festlegungen des Ampere

1881 beschloss der erste internationale Elektrizitätskongress praktische elektrische Einheiten: Ohm für den Widerstand, Volt für die Spannung und Ampere für den Strom. Das Ampere wurde als 0,1 elektromagnetische CGS-Einheiten festgelegt.

1898 definierte ein Gesetz des Deutschen Kaiserreichs 1 Ampere als die Stromstärke, die durch Elektrolyse aus einer wässrigen Silbernitrat-Lösung in einer Sekunde 1,118 mg Silber abscheidet. Diese Definition wurde später internationales Ampere genannt. Das mit den übrigen Basiseinheiten vereinbare Ampere von 1881 hieß dagegen absolutes Ampere.

1948 wurden die internationalen Einheiten endgültig aufgegeben. Danach war 1 A die Stärke eines zeitlich konstanten Stroms, der im Vakuum zwischen zwei parallelen, unendlich langen, geraden Leitern mit vernachlässigbar kleinem kreisförmigem Querschnitt und 1 m Abstand eine Kraft von 2 · 10⁻⁷ Newton pro Meter Leiterlänge erzeugt. Mit dieser Definition wurde zugleich die magnetische Feldkonstante μ₀ festgelegt.

Heutige Definition im SI

Seit der Revision des Internationalen Einheitensystems durch die 26. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, wirksam seit dem 20. Mai 2019, wird das Ampere über die Elementarladung definiert. Der Elementarladung wurde ein fester Zahlenwert zugewiesen; außerdem hängt die Einheit von der Definition der Sekunde ab.

Das Ampere hängt damit nicht mehr von Meter und Kilogramm ab. Die Neudefinition soll leichter und präziser realisierbar sein. Die magnetische Feldkonstante μ₀ besitzt seitdem keine festgelegte exakte Größe mehr, sondern ist eine experimentell zu bestimmende Messgröße mit Messunsicherheit.

Stromstärke als Basiseinheit und gebräuchliche Werte

Die Stromstärke wurde 1956 im MKSA-System als vierte Basisgröße neben Länge, Masse und Zeit festgelegt. Dadurch lassen sich bei elektromagnetischen Größen Dimensionen mit halbzahligen Exponenten vermeiden, wie sie in Systemen mit nur den Basisgrößen Länge, Masse und Zeit auftreten können.

Häufig verwendete dezimale Vielfache und Teile des Ampere sind:

• 1 μA (Mikroampere) = 0,000 001 A
• 1 mA (Milliampere) = 0,001 A
• 1 A = 1 Ampere
• 1 kA (Kiloampere) = 1 000 A