Unidades de medida

Unidades de electromagnetismo

unidades de la electricidad definidas por el Sistema Internacional para las magnitudes relacionadas por la ley de Ohm son: el voltio para la tensión; el amperiopara la intensidad; y el ohmio para la resistencia.

Voltio

El voltio es la unidad del SI para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la primera batería química. Es representado simbólicamente por la letra V. Se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio consume un vatio de potencia.

Amperio

El amperio es la unidad del SI para la intensidad de corriente eléctrica. Fue nombrado en honor de André-Marie Ampère. Un amperio es la intensidad de corriente que, al circular por dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y separados entre sí en el vacío a lo largo de una distancia de un metro, produce una fuerza entre los conductores de 2·10^-7 newton por cada metro de conductor; también se puede conceptualizar como el paso de un Culombio (6.24 · 10¹⁸ electrones) en un segundo a través de un conductor. Se representa con la letra A.

Ohmio

El ohmio es la unidad del SI para la resistencia eléctrica. Se representa con la letra griega Ω. Su nombre deriva del apellido del físico Georg Simon Ohm, que definió la ley del mismo nombre. Un ohmio es la resistencia eléctrica que presenta una columna de mercurio de 106,3 cm de altura y 1 mm² de sección transversal, a una temperatura de 0 °C.

abampere o abamperio (abreviado aA) o biot (abreviado bi) es la unidad de corriente eléctrica del Sistema Cegesimal de Unidades(centímetro - gramo - segundo), equivalente a 10 amperios en el sistema absoluto metro - kilogramo - segundo.¹ Se define como la magnitud de la corriente que induce un campo magnético tal que ejerce una fuerza de 2π dinas en el centro de un círculo conductor de 1cm de radio.²

El abamperio centímetro cuadrado es una unidad derivada de la anterior. Es la unidad de momento magnético en el Sistema Cegesimal.

abvoltio (de símbolo abV) es una opción para la unidad de diferencia de potencial en el Sistema Cegesimal de Unidades (cgs).

Es igual a:

• 10 ^-8 Voltios (en el Sistema Internacional de Unidades (SI)).

La diferencia de potencial de 1 abV, impulsará una corriente de un abamperio a través de una resistencia de un abohmio.

En las aplicaciones prácticas, se prefieren los voltios y sus múltiplos. La norma nacional en los Estados Unidos¹ desaprueba el uso del abvolt, y sugiere el uso de voltios en su lugar.

La otra opción en el sistema CGS es el statvolt.

amperio³ o ampere⁴ (símbolo A), es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Forma parte de lasunidades básicas en el Sistema Internacional de Unidades y fue nombrado en honor al matemático y físico francésAndré-Marie Ampère. El amperio es la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2×10^-7 newton por metro de longitud.

El amperio es una unidad básica, junto con el metro, el segundo, y el kilogramo.⁵ Su definición no depende de la cantidad de carga eléctrica, sino que a la inversa, el culombio es una unidad derivada definida como la cantidad de carga desplazada por una corriente de un amperio en un período de tiempo de un segundo.

Como resultado, la corriente eléctrica es una medida de la velocidad a la que fluye la carga eléctrica. Un amperio representa el promedio de un culombio de carga eléctrica por segundo.

${\displaystyle \mathrm {1\,A=1{\frac {\,C}{s}}} \,}$

Amperio
La corriente puede ser medida por un galvanómetro, vía la deflección de una aguja magnética en el campo magnético creado por la corriente.
Estándar	Unidades básicas del Sistema Internacional
Magnitud	Intensidad de corriente eléctrica
Símbolo	A1
Nombrada en honor de	André-Marie Ampère
Denominacíon	Amperaje
Equivalencias
Unidades de Planck	1 A1 = 6,241  509×1018 en. 1 2

Definición

Ilustración de la definición del Amperio. La fuerza ejercida en los conductores es la fuerza de Lorentz.

La definición moderna del amperio se estableció en la novena Conferencia General de Pesas y Medidas de 1948, de la siguiente manera:

Un amperio es la corriente constante que, mantenida en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, de sección circular despreciable, y colocados a un metro de distancia en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10^-7 newton por metro de longitud.⁶

Como unidad básica, la definición del amperio no depende de ninguna otra unidad, eléctrica o de otra clase.

Desde mediados del siglo XIX, con el desarrollo del electromagnetismo y la electrotecnia, comenzó a usarse el amperio como unidad de corriente eléctrica. La definición y cuantificación no era uniforme, sino que cada país desarrollo sus propios estándares. El primer estándar internacional que definió el amperio, así como otras unidades eléctricas, fue establecido en el Congreso Eléctrico Internacional de Chicago en 1893, y confirmada en la Conferencia Internacional de Londres de 1908. El "amperio internacional" se definió en términos de la corriente eléctrica que provoca la deposición electrolítica de la plata de una solución de nitrato de plata a un promedio de 0.001118 g/s.^7 8 Su valor, expresado en términos del amperio absoluto, equivalía a 0,999 85 A.

La unidad de carga eléctrica, el culombio, se deriva del amperio: un culombio es la cantidad de carga eléctrica desplazada por una corriente de un amperio fluyendo porsegundo.⁹ Por tanto, la corriente eléctrica (I), puede expresarse como el promedio de carga (Q) que fluye por unidad de tiempo (t):

${\displaystyle {\rm {I={\frac {Q}{t}}}}}$

Aunque conceptualmente parecería más lógico tomar la carga como unidad básica, se optó por la corriente porque, por razones operativas, resultaba más fácil de medirexperimentalmente.

Valor de la permeabilidad del vacío

De la definición actual del amperio se sigue una consecuencia acerca de la permeabilidad magnética del vacío. La fuerza ejercida sobre dos conductores paralelos rectilíneos por los que circula una intensidad de corriente viene dada por la ley de Biot-Savart:

${\displaystyle {\frac {F}{l}}={\frac {\mu _{0}\cdot I^{2}}{2\pi \cdot r}}}$

donde:

${\displaystyle F}$ es la fuerza, que es de atracción cuando el sentido de la corriente es el mismo,

${\displaystyle l}$ es la longitud de conductores considerada,

${\displaystyle \mu _{0}}$ es la permeabilidad magnética del vacío,

${\displaystyle I}$ es la intensidad de corriente eléctrica que circula por los conductores,

${\displaystyle r}$ es la distancia entre los conductores,

La definición de amperio determina todas estas cantidades excepto una: la permeabilidad del vacío μ₀. Despejando de la anterior ecuación se tiene que:

${\displaystyle {\mathbf {\mu _{0}}}={\frac {2\pi \cdot f\cdot r}{I^{2}\cdot l}}={\frac {2\pi \cdot 2\cdot 10^{-7}N\cdot 1m}{(1A)^{2}\cdot 1m}}=4\pi \times 10^{-7}\mathrm {N/A^{2}} =1.2566370614\ldots \times 10^{-6}\mathrm {H/m} }$

de lo que resulta que la definición del amperio implica un valor exacto para la permeabilidad del vacío.⁶ Además, dado que la permitividad y la impedancia característica del vacío están relacionadas con la permeabilidad, también tienen un valor definido exacto:

• La permitividad del vacío ${\displaystyle {\mathbf {\varepsilon _{0}}}={\frac {1}{c_{0}^{2}\mu _{0}}}=8.8541878176\ldots \times 10^{-12}\ \mathrm {F/m} ,}$
• la impedancia característica del vacío ${\displaystyle Z_{0}=\mu _{0}\cdot c_{0}=119.9169832\;\pi \ \Omega }$

donde ${\displaystyle c_{0}}$ es la velocidad de la luz en el vacío.

Propuesta de redefinición

En el año 2010, el Comité del BIPM propuso la redefinición de varias unidades del sistema internacional, para sustituir las definiciones actuales —sin cambiar su tamaño— por otras basadas en constantes de la naturaleza, como la constante de Planck, la de Boltzmann, la carga elemental y el número de Avogadro. La nueva definición propuesta es la siguiente:

El amperio, A, es la unidad de corriente eléctrica; su magnitud se define fijando el valor numérico de la carga elemental igual exactamente a 1.60217X x 10⁻¹⁹cuando es expresado en la unidad segundo x amperio, que es igual a culombio.¹⁰

Como un amperio es un culombio (aproximadamente igual a 6,241509 × 10¹⁸ cargas elementales^{n. 1} ) moviéndose por segundo, equivalente a dicho número deelectrones moviéndose por segundo. El inverso de este número representa el valor de la carga elemental del electrón en culombios, que según el CODATA (2010) equivale a 1.602 176 565(35) × 10⁻¹⁹.¹¹

Una consecuencia de la redefinición es que el amperio ya no dependerá de las definiciones del kilogramo y del metro, aunque seguirá expresándose en función delsegundo. Además la permeabilidad magnética del vacío dejará de tener un valor exacto definido, y en el futuro se determinará por mediciones experimentales, así como las magnitudes relacionadas con esta: la permitividad y la impedancia característica del vacío.

Múltiplos del amperio

A continuación se muestra una tabla de los múltiplos y submúltiplos del amperio conforme a la nomenclatura del Sistema Internacional de Unidades:

Múltiplos del Sistema Internacional para amperio (A)

Submúltiplos				Múltiplos
Valor	Símbolo	Nombre		Valor	Símbolo	Nombre
10−1 A	dA	deciamperio		101 A	daA	decaamperio
10−2 A	cA	centiamperio		102 A	hA	hectoamperio
10−3 A	mA	miliamperio		103 A	kA	kiloamperio
10−6 A	µA	microamperio		106 A	MA	megaamperio
10−9 A	nA	nanoamperio		109 A	GA	gigaamperio
10−12 A	pA	picoamperio		1012 A	TA	teraamperio
10−15 A	fA	femtoamperio		1015 A	PA	petaamperio
10−18 A	aA	attoamperio		1018 A	EA	exaamperio
10−21 A	zA	zeptoamperio		1021 A	ZA	zettaamperio
10−24 A	yA	yoctoamperio		1024 A	YA	yottaamperio
Prefijos comunes de unidades están en negrita.

 amperio-vuelta es una unidad de fuerza magnetomotriz, y se abrevia como Av. Se define como el producto del número de espiras de una bobina por el número de amperios de intensidad de corriente que la atraviesa.

Por ejemplo, una corriente de 2 amperios que circula por una bobina de 10 espiras produce una fuerza magnetomotriz de 20 Av.