Ом
| ом | |
|---|---|
 Лабораторный стандартный резистор сопротивлением 1 Ом, c. 1917 год | |
| Общая информация | |
| Система единиц | И |
| Единица | электрическое сопротивление |
| Символ | Ой |
| Назван в честь | Георг Ом |
| Конверсии | |
| 1 Ом в ... | ... равно... |
| Базовые единицы СИ | kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −2 |
Ом омега (обозначение: Ω , заглавная греческая буква ) — единица электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ) . Он назван в честь немецкого физика Георга Ома . Различные эмпирически выведенные стандартные единицы электрического сопротивления были разработаны в связи с ранней телеграфии практикой , а Британская ассоциация содействия развитию науки предложила единицу, полученную на основе существующих единиц массы, длины и времени и имеющую удобную шкалу для практической работы еще на ранних этапах как 1861 год.
После переопределения базовых единиц СИ в 2019 году , когда ампер и килограмм были переопределены с точки зрения фундаментальных констант, ом теперь также определяется как точное значение с точки зрения этих констант.
Определение
[ редактировать ]
Ом определяется как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в один вольт (В), приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток в один ампер (А), причем проводник не является посадочным местом. любой электродвижущей силы . [1]
в которых фигурируют следующие дополнительные единицы: сименс (См), ватт (Вт), секунда (с), фарад (Ф), генри (Н), вебер (Вб), джоуль (Дж), кулон (К), килограмм ( кг) и метр (м).
Во многих случаях сопротивление проводника примерно постоянно в определенном диапазоне напряжений, температур и других параметров. Их называют линейными резисторами . В других случаях сопротивление меняется, например, в случае с термистором , сопротивление которого сильно зависит от температуры.
В США двойная гласная в префиксах «килоом» и «мегаом» обычно упрощается, образуя «килоом» и «мегом». [2] [3] [4] [5]
В цепях переменного тока электрическое сопротивление также измеряется в Омах.
Связь с проводимостью
[ редактировать ]Сименс , (С) — производная единица и электрической проводимости проводимости в системе СИ , исторически известная как «мо» ( ом написанное наоборот, символ — ℧); это обратная величина ома: 1 S = 1 Ом −1 .
Мощность как функция сопротивления
[ редактировать ]Мощность, рассеиваемую резистором , можно рассчитать исходя из его сопротивления и задействованного напряжения или тока. Формула представляет собой комбинацию закона Ома и закона Джоуля :
где P — мощность, R — сопротивление, V — напряжение на резисторе, а I — ток через резистор.
Линейный резистор имеет постоянное значение сопротивления при всех приложенных напряжениях или токах; многие практические резисторы являются линейными в полезном диапазоне токов. Нелинейные резисторы имеют номинал, который может меняться в зависимости от приложенного напряжения (или тока). Если к цепи приложен переменный ток (или когда значение сопротивления является функцией времени), приведенное выше соотношение верно в любой момент, но расчет средней мощности за интервал времени требует интегрирования «мгновенной» мощности за этот интервал. .
Поскольку ом принадлежит к последовательной системе единиц , когда каждая из этих величин имеет соответствующую единицу СИ ( ватт для P , ом для R , вольт для V и ампер для I , которые связаны, как в § Определение ), эта формула остается в силе. численно, когда эти единицы используются (и считаются отмененными или опущенными).
История
[ редактировать ]Быстрый рост электротехнологий во второй половине XIX века создал потребность в рациональной, последовательной, последовательной и международной системе единиц электрических величин. Телеграфистам и другим первым пользователям электричества в 19 веке требовалась практичная стандартная единица измерения сопротивления. Сопротивление часто выражалось кратным сопротивлению стандартной длины телеграфных проводов; разные агентства использовали разные основы для стандарта, поэтому единицы измерения не были легко взаимозаменяемыми. Определенные таким образом электрические единицы не представляли собой целостную систему с единицами энергии, массы, длины и времени, что требовало использования коэффициентов преобразования в расчетах, связывающих энергию или мощность с сопротивлением. [6]
Можно выбрать два разных метода создания системы электрических блоков. Различные артефакты, такие как длина провода или стандартная электрохимическая ячейка, могут быть указаны как производящие определенные величины сопротивления, напряжения и т. д. Альтернативно, электрические единицы могут быть связаны с механическими единицами путем определения, например, единицы тока, которая дает заданную силу между двумя проводами, или единицы заряда, которая дает единицу силы между двумя единицами заряда. Этот последний метод обеспечивает согласованность с единицами энергии. Определение единицы сопротивления, соответствующей действующим единицам энергии и времени, также требует определения единиц потенциала и тока. Желательно, чтобы одна единица электрического потенциала пропускала одну единицу электрического тока через одну единицу электрического сопротивления, совершая одну единицу работы за одну единицу времени, иначе для всех электрических расчетов потребуются коэффициенты пересчета.
Поскольку так называемые «абсолютные» единицы заряда и тока выражаются как комбинации единиц массы, длины и времени, размерный анализ отношений между потенциалом, током и сопротивлением показывает, что сопротивление выражается в единицах длины на время – скорость. Например, некоторые ранние определения единицы сопротивления определяли единицу сопротивления как один квадрант Земли в секунду.
Система абсолютных единиц связала магнитные и электростатические величины с метрическими базовыми единицами массы, времени и длины. Эти единицы имели большое преимущество, заключающееся в упрощении уравнений, используемых при решении электромагнитных задач, и устранении коэффициентов преобразования при расчетах электрических величин. Однако единицы измерения сантиметр-грамм-секунда (СГС) оказались непрактичными для практических измерений.
В качестве определения единицы сопротивления были предложены различные стандарты артефактов. В 1860 году Вернер Сименс (1816–1892) опубликовал предложение о воспроизводимом эталоне сопротивления в книге Поггендорфа «Анналы физики и химии» . [7] Он предложил столбик чистой ртути с поперечным сечением в один квадратный миллиметр и длиной в один метр: ртутную единицу Сименса . Однако это подразделение не было связано с другими подразделениями. Одно из предложений заключалось в том, чтобы разработать устройство на основе ртутного столба, которое было бы когерентным – по сути, регулируя длину так, чтобы сопротивление составляло один Ом. Не все пользователи единиц имели ресурсы для проведения метрологических экспериментов с необходимой точностью, поэтому требовались рабочие стандарты, теоретически основанные на физическом определении.
В 1861 году Латимер Кларк (1822–1898) и сэр Чарльз Брайт (1832–1888) представили доклад на Британской ассоциации содействия развитию науки. собрании [8] предлагая установить стандарты для электрических единиц и предлагать названия для этих единиц, полученные от выдающихся философов: «Ома», «Фарад» и «Вольт». В 1861 году BAAS для назначила комитет, в который вошли Максвелл и Томсон, составления отчетов о стандартах электрического сопротивления. [9] Их целью было разработать единицу удобного размера, часть полной системы электрических измерений, согласованную с единицами измерения энергии, стабильную, воспроизводимую и основанную на французской метрической системе. [10] В третьем отчете комитета за 1864 год отряд сопротивления упоминается как «отряд БА, или Омад». [11] К 1867 году единицу стали называть просто Ом . [12]
Ом BA должен был составлять 10. 9 единиц СГС, но из-за ошибки в расчетах определение было занижено на 1,3%. Ошибка была существенной для подготовки рабочих эталонов.
21 сентября 1881 года Международный электротехнический конгресс определил практическую единицу сопротивления ом, основанную на единицах СГС , с использованием ртутного столбика 1 мм. 2 в поперечном сечении около 104,9 см в длину при 0 °С, аналогично аппарату, предложенному Сименс.
Юридический ; ом, воспроизводимый стандарт, был определен Международной конференцией электриков в Париже в 1884 году как сопротивление ртутного столба определенного веса и длины 106 см это было компромиссное значение между единицей BA (эквивалентной 104,7 см), единицей Siemens (100 см по определению) и единицей CGS. [13] Несмотря на то, что этот стандарт называется «законным», он не был принят ни одним национальным законодательством. «Международный» ом был рекомендован единогласной резолюцией на Международном электротехническом конгрессе 1893 года в Чикаго. [14] В основе единицы измерения лежит сопротивление, равное 10. 9 единицы сопротивления системы электромагнитных единиц СГС. Международный ом представляет собой сопротивление, оказываемое неизменному электрическому току в ртутном столбе постоянной площади поперечного сечения длиной 106,3 см, массой 14,4521 грамма и температурой 0 °C. Это определение стало основой юридического определения ома в ряде стран. В 1908 году это определение было принято представителями науки ряда стран на Международной конференции по электрическим единицам и стандартам в Лондоне. [14] Стандарт ртутного столба сохранялся до Генеральной конференции по мерам и весам 1948 года , на которой ом был переопределен в абсолютных единицах, а не как эталон артефакта.
К концу XIX века единицы были хорошо поняты и последовательны. Определения изменятся с незначительным влиянием на коммерческое использование единиц. Достижения в метрологии позволили формулировать определения с высокой степенью точности и повторяемости.
Исторические единицы сопротивления
[ редактировать ]| Единица [15] | Определение | Значение в ВА Ом | Примечания |
|---|---|---|---|
| Абсолютный фут/секунду × 10 7 | используя имперские единицы | 0.3048 | считался устаревшим даже в 1884 году |
| аппарат Томсона | используя имперские единицы | 0.3202 | 100 миллионов футов / с (30 480 км / с), считался устаревшим даже в 1884 году. |
| Медный агрегат Якоби | Указанный медный провод длиной 25 футов (7,620 м) и весом 345 г (22,36 г). | 0.6367 | Использовался в 1850-х годах |
| Абсолютная единица Вебера × 10 7 | На основании метра и второго | 0.9191 | |
| Ртутный агрегат Сименс | 1860. Столб чистой ртути. | 0.9537 | 100 см и 1 мм 2 поперечное сечение при 0 °C |
| Британская ассоциация (BA) «ом» | 1863 | 1.000 | Стандартные катушки, хранящиеся в обсерватории Кью в 1863 году. [16] |
| Дигни, Бреге, Швейцария. | 9.266–10.420 | Железная проволока длиной 1 км и диаметром 4 мм. 2 поперечное сечение | |
| Маттиссен | 13.59 | 1 миля (1,609 км) 1 ⁄ дюйма Проволока из чистой меди, отожженная при 15,5 ° C, диаметром (1,588 мм). | |
| Варлей | 25.61 | Одна миля особого 1 ⁄ 16 Медный провод диаметром дюйма | |
| Немецкая миля | 57.44 | Немецкая миля (8238 ярдов или 7533 м) железной проволоки. 1 ⁄ дюйма Диаметр (4,233 мм) | |
| Абом | 10 −9 | Электромагнитная абсолютная единица в единицах сантиметр-грамм-секунда. | |
| Статом | 8.987 551 787 × 10 11 | Электростатическая абсолютная единица в единицах сантиметр-грамм-секунда. |
Реализация стандартов
[ редактировать ]Метод ртутного столба для получения физического эталона Ома оказался трудным для воспроизведения из-за непостоянного сечения стеклянной трубки. Различные катушки сопротивления были созданы Британской ассоциацией и другими организациями, чтобы служить стандартами физических артефактов для единицы сопротивления. Долгосрочная стабильность и воспроизводимость этих артефактов были постоянной областью исследований, поскольку было обнаружено и проанализировано влияние температуры, давления воздуха, влажности и времени на стандарты.
Стандарты артефактов все еще используются, но метрологические эксперименты, касающиеся точных размеров катушек индуктивности и конденсаторов, обеспечили более фундаментальную основу для определения сопротивления. С 1990 года квантовый эффект Холла используется для определения сопротивления с высокой точностью и повторяемостью. Квантовые эксперименты Холла используются для проверки стабильности рабочих стандартов, имеющих удобные для сравнения значения. [17]
После переопределения базовых единиц СИ в 2019 году , в котором ампер и килограмм были переопределены с точки зрения фундаментальных констант , ом теперь также определяется с точки зрения этих констант.
Символ
[ редактировать ]Символ Ω из-за сходства звучания ома и омеги был предложен Уильямом Генри Присом в 1867 году. [18] В документах, напечатанных до Второй мировой войны, символ единицы часто состоял из выпуклой строчной омеги (ω), так что 56 Ом записывалось как 56. ой .
Исторически сложилось так, что некоторые программные приложения для редактирования документов использовали шрифт символа для отображения символа Ω. [19] Если шрифт не поддерживается, тот же документ может отображаться с буквой «W» (например, «10 Вт» вместо «10 Ом»). Поскольку W представляет собой ватт , единицу мощности в системе СИ , это может привести к путанице, поэтому предпочтительнее использовать правильный код Unicode.
Если набор символов ограничен ASCII , стандарт IEEE 260.1 рекомендует использовать в качестве символа имя единицы измерения «Ом» вместо «Ом».
принято использовать символ R В электронной промышленности вместо символа Ω , поэтому резистор сопротивлением 10 Ом может быть представлен как 10R. Это часть кода РКМ . Он используется во многих случаях, когда значение имеет десятичный знак. Например, сопротивление 5,6 Ом указано как 5R6, а сопротивление 2200 Ом указано как 2K2. Этот метод позволяет избежать упущения десятичной точки, которая может быть ненадежно отображена на компонентах или при дублировании документов.
Unicode кодирует символ как U+2126 Ω ЗНАК ОМА , отличается от греческой омеги среди буквоподобных символов , но включен только для обратной совместимости и греческого символа омеги в верхнем регистре. U+03A9 Ом ГРЕЧЕСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА ОМЕГА ( &Ом;, &Омега; ) предпочтительнее. [20] В MS-DOS и Microsoft Windows альтернативный код ALT 234 может создавать символ Ω. В Mac OS ⌥ Opt+ Z делает то же самое.
См. также
[ редактировать ]- Электронный цветовой код , используемый для обозначения номинала резисторов.
- История измерений
- Международный комитет мер и весов
- Порядки величины (сопротивление)
- Удельное сопротивление
Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ Брошюра BIPM SI: Приложение 1, стр. 46 (pdf)
- ^ SASB/SCC14 – SCC14 – Количества, единицы и буквенные обозначения (30 декабря 2002 г.). IEEE/ASTM SI 10-2002: Стандарт IEEE/ASTM по использованию Международной системы единиц (СИ): Современная метрическая система .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. (ноябрь 2008 г.) [март 2008 г.]. «Глава 9.3 Написание названий единиц с префиксами». Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ) (PDF) (2-е исправленное издание, изд. 2008 г.). Гейтерсбург, Мэриленд, США: Национальный институт стандартов и технологий Министерства торговли США. КОДЕН НСПУЭ3 . Специальная публикация NIST 811. Архивировано (PDF) из оригинала 31 января 2021 г. Проверено 31 января 2021 г. п. 31:
В [6] указывается, что есть три случая, когда последняя гласная в префиксе SI обычно опускается: мегаом (не мегаом), килоом (не килоом) и гектар (не гектоар). Во всех остальных случаях, когда название единицы начинается с гласной, как последняя гласная префикса, так и гласная названия единицы сохраняются и обе произносятся.
(85 страниц) - ^ «Руководство НИСТ по СИ» . Гейтерсбург, Мэриленд, США: Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Лаборатория физических измерений. 25 августа 2016 г. [28 января 2016 г.]. Глава 9: Правила и соглашения о стиле для названий единиц правописания, 9.3: Названия единиц правописания с префиксами. Специальная публикация 811. Архивировано из оригинала 31 января 2021 г. Проверено 31 января 2021 г. [1]
- ^ Обрехт II, Гордон Дж.; Френч, Энтони П.; Иона, Марио (20 января 2012 г.). «О международной системе единиц (СИ). Часть IV. Письменность, правописание и математика». Учитель физики . 50 (2): 77–79. Бибкод : 2012PhTea..50...77A . дои : 10.1119/1.3677278 .
- ^ Хант, Брюс Дж. (1994). «Ом там, где искусство: британские инженеры-телеграфисты и разработка электрических стандартов» (PDF) . Осирис . 2. 9 : 48–63. дои : 10.1086/368729 . S2CID 145557228 . Архивировано из оригинала 8 марта 2014 г. Проверено 27 февраля 2014 г.
- ^ Сименс, Вернер (1860). «Предложение воспроизводимой меры сопротивления» . Анналы физики и химии (на немецком языке). 186 (5): 1–20. Бибкод : 1860АнП...186....1С . дои : 10.1002/andp.18601860502 .
- ^ Кларк, Латимер ; Брайт, сэр Чарльз (9 ноября 1861 г.). «Измерение электрических величин и сопротивления» . Электрик . 1 (1):3–4 . Проверено 27 февраля 2014 г.
- ^ Отчет тридцать первого собрания Британской ассоциации содействия развитию науки; состоялся в Манчестере в сентябре 1861 года . Сентябрь 1861 г., стр. xxxix – xl.
- ^ Уильямсон, А .; Уитстон, К. ; Томсон, В .; Миллер, Вашингтон ; Маттиссен, А .; Дженкин, Флиминг (сентябрь 1862 г.). Предварительный отчет комитета, назначенного Британской ассоциацией по стандартам электрического сопротивления . Тридцать второе заседание Британской ассоциации содействия развитию науки. Лондон: Джон Мюррей. стр. 125–163 . Проверено 27 февраля 2014 г.
- ^ Уильямсон, А .; Уитстон, К. ; Томсон, В .; Миллер, Вашингтон ; Маттиссен, А .; Дженкин, Флиминг ; Брайт, Чарльз ; Максвелл, Джеймс Клерк ; Сименс, Карл Вильгельм ; Стюарт, Бальфур ; Джоуль, Джеймс Прескотт ; Варлей, CF (сентябрь 1864 г.). Отчет Комитета по стандартам электрического сопротивления . Тридцать четвертое собрание Британской ассоциации содействия развитию науки. Лондон: Джон Мюррей. п. Раскладной разворот стр. 349 . Проверено 27 февраля 2014 г.
- ^ Уильямсон, А .; Уитстон, К. ; Томсон, В .; Миллер, Вашингтон ; Маттиссен, А .; Дженкин, Флиминг ; Брайт, Чарльз ; Максвелл, Джеймс Клерк ; Сименс, Карл Вильгельм ; Стюарт, Бальфур ; Варлей, КФ ; Фостер, GC; Кларк, Латимер ; Форбс, Д.; Хокин, Чарльз; Джоуль, Джеймс Прескотт (сентябрь 1867 г.). Отчет Комитета по стандартам электрического сопротивления . Тридцать седьмое собрание Британской ассоциации содействия развитию науки. Лондон: Джон Мюррей. п. 488 . Проверено 27 февраля 2014 г.
- ^ «Электрический конгресс в Париже, 1884 г.» . Природа . 30 (758): 26–27. Май 1884 г. doi : 10.1038/030026a0 . Проверено 23 декабря 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б Флеминг, Джон Амброуз (1911). . В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 27 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 738–745, см. стр. 742.
В августе 1893 года в Чикаго, США, был проведен Конгресс по электротехнике, чтобы рассмотреть… и на последнем конгрессе, состоявшемся в Лондоне в октябре 1908 года, были окончательно приняты
- ^ Гордон Уиган (пер. и ред.), Карманная книга электрика , Кассель и компания, Лондон, 1884 г.
- ^ Исторические исследования международного корпоративного бизнеса. Тейч стр.34
- ^ Р. Дзуиба и другие, Стабильность двухстенных резисторов Маганина в материалах специальной публикации NIST SPIE , Институт, 1988, стр. 63–64.
- ^ Прис, Уильям Генри (1867), «Бакалавр электрических измерений» , Philosophical Magazine , vol. 33, с. 397 , получено 26 февраля 2017 г.
- ^ Например, рекомендуется в HTML 4.01: «Спецификация HTML 4.01» . W3C . 1998. Раздел 24.1 «Введение в ссылки на символьные сущности» . Проверено 22 ноября 2018 г.
- ↑ Выдержки из стандарта Unicode, версия 4.0 , по состоянию на 11 октября 2006 г.
