Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Ом (единица) )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эта статья посвящена производной единице СИ. Для использования в других целях, см Ом (значения) .
Ом
Стандартное сопротивление 1 Ом в компаниях Leeds и Northrup.jpg
Лабораторный стандартный резистор сопротивлением 1 Ом, около 1917 года.
Основная информация
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаЭлектрическое сопротивление
СимволΩ
Названный в честьГеорг Ом
В базовых единицах СИ :кг ⋅ м 2 ⋅ с −3 ⋅ A −2

Ом (обозначение: Ω ) является СИ производной единицы из электрического сопротивления , названная в честь немецкого физика Георга Ома . Различные стандартные единицы электрического сопротивления, полученные эмпирическим путем, были разработаны в связи с ранней практикой телеграфии, и Британская ассоциация развития науки предложила единицу, полученную из существующих единиц массы, длины и времени, и в удобном масштабе для практической работы. as 1861. С 2020 года определение ома выражается в терминах квантового эффекта Холла .

Определение [ править ]

Одна из функций многих типов мультиметров - измерение сопротивления в омах.

Ом определяется как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в один вольт , приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток в один ампер , причем проводник не является источником какой-либо электродвижущей силы . [1]

в котором указаны следующие единицы: вольт (В), ампер (A), сименс (S), ватт (W), секунда (s), фарад (F), генри (H), джоуль (J), кулон (C) ), килограмм (кг) и метр (м).

После переопределения основных единиц СИ в 2019 году , в котором ампер и килограмм были переопределены в терминах фундаментальных констант , на ом влияет очень небольшое масштабирование при измерении.

Во многих случаях сопротивление проводника приблизительно постоянно в определенном диапазоне напряжений, температур и других параметров. Их называют линейными резисторами . В других случаях сопротивление меняется, например, в случае термистора , который демонстрирует сильную зависимость своего сопротивления от температуры.

Гласная в единицах килоом и мегаом с префиксом обычно опускается, что дает кило и мегаом. [2] [3] [4] [5]

В цепях переменного тока электрическое сопротивление также измеряется в омах.

Конверсии [ править ]

Сименс (обозначение: S) , является СИ производной единицы по электрической проводимости и проводимости , также известная как мксит (Омы записанных в обратном порядке , символ ℧); это величина, обратная сопротивлению в омах (Ом).

Мощность как функция сопротивления [ править ]

Мощность, рассеиваемая резистором, может быть рассчитана на основе его сопротивления, а также задействованного напряжения или тока. Формула представляет собой сочетание закона Ома и закон Джоуля :

где:

P - мощность
R - сопротивление
V - напряжение на резисторе
I - ток через резистор

Линейный резистор имеет постоянное значение сопротивления при всех приложенных напряжениях или токах; многие практические резисторы линейны в полезном диапазоне токов. Нелинейные резисторы имеют номинал, который может изменяться в зависимости от приложенного напряжения (или тока). Если в цепь подается переменный ток (или когда значение сопротивления является функцией времени), указанное выше соотношение верно в любой момент, но для расчета средней мощности за интервал времени требуется интегрирование «мгновенной» мощности за этот интервал.

Поскольку ом принадлежит когерентной 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 [ править ]

Быстрый рост электротехнологии во второй половине XIX века создал потребность в рациональной, последовательной, последовательной и международной системе единиц для электрических величин. Телеграфистам и другим первым пользователям электричества в XIX веке требовалась практическая стандартная единица измерения сопротивления. Сопротивление часто выражалось как кратное сопротивление стандартной длины телеграфных проводов; разные агентства использовали разные основы для стандарта, поэтому единицы не были взаимозаменяемыми. Определенные таким образом электрические единицы не были согласованной системой с единицами измерения 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 стандартный электрохимическийячейка, может быть определена как производящая определенные величины для сопротивления, напряжения и т. д. В качестве альтернативы электрические блоки могут быть связаны с механическими блоками, определяя, например, единицу тока, которая дает указанную силу между двумя проводами, или единицу заряда, которая дает единицу силы между двумя единичными зарядами. Этот последний метод обеспечивает согласованность с единицами энергии. Определение единицы сопротивления, которая согласуется с действующими единицами энергии и времени, также требует определения единиц для потенциала и тока. Желательно, чтобы одна единица электрического потенциала заставляла одну единицу электрического тока проходить через одну единицу электрического сопротивления, выполняя одну единицу работы за одну единицу времени, в противном случае для всех электрических расчетов потребуются коэффициенты преобразования.

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 за время: скорость. Некоторые ранние определения единицы сопротивления, например, определяли единицу сопротивления как один квадрант Земли в секунду.

Система абсолютных единиц связывает магнитные и электростатические величины с метрическими базовыми единицами массы, времени и длины. Эти устройства имели большое преимущество, заключающееся в упрощении уравнений, используемых при решении электромагнитных задач, и в 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 стандарте сопротивления в Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie . [7] Он предложил колонку из чистой ртути с поперечным сечением в один квадратный миллиметр и длиной в один метр: ртутная единица Сименса . Однако эта единица не была согласована с другими единицами. Одно из предложений состояло в том, чтобы разработать блок на основе ртутного столбика, который был бы когерентным - по сути, регулируя длину, чтобы сделать сопротивление равным 1 Ом. Не все пользователи единиц имели ресурсы для проведения метрологии. эксперименты с требуемой точностью, поэтому потребовались рабочие стандарты, теоретически основанные на физическом определении.

В 1861 году Латимер Кларк (1822-1898) и сэр Чарльз Брайт (1832-1888) представил документ , в Британской ассоциации содействия развитию науки заседании [8] предполагает , что стандарты для электрических единиц устанавливаются и предлагая имена для этих единиц , полученных от выдающихся философов «Ома», «Фарад» и «Вольт». В BAAS в 1861 году назначил комитет в том числе Максвелл и Томсона в докладе о стандартах электрического сопротивления. [9]Их цель состояла в том, чтобы 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, 1864 г., единица сопротивления упоминается как «единица BA, или Ohmad». [11] К 1867 году единица измерения называлась просто ом . [12]

БА Ом должен был быть 10 9 единиц СГС, но из-за ошибки в расчетах определение оказалось на 1,3% меньше. Ошибка была существенной при составлении рабочих эталонов.

21 сентября 1881 года Congrès internationale des électriciens (Международная конференция электриков) определила практическую единицу сопротивления в омах, основанную на единицах CGS , с использованием столбика ртути размером 1 кв. Мм. в поперечном сечении, приблизительно 104,9 см в длину при 0 ° C [13], аналогично аппарату, предложенному Сименсом.

Правовой Ом, воспроизводимый стандарт, был определен международной конференции электриков в Париже в 1884 году [ править ] как сопротивление ртутного столба от указанного веса и 106 см в длину; это было компромиссное значение между единицей BA (эквивалент 104,7 см), единицей Siemens (100 см по определению) и единицей CGS. Хотя этот стандарт называется «юридическим», он не был принят ни одним национальным законодательством. «Международный» ом был рекомендован единогласной резолюцией на Международном электрическом конгрессе 1893 года в Чикаго. [14] В основу установки положено ом, равный 10 9 единицам сопротивления системы электромагнитных блоков СГС.. Международный ом представлен сопротивлением неизменяющемуся электрическому току в ртутном столбе с постоянной площадью поперечного сечения 106,3 см длиной, массой 14,4521 грамма и температурой 0 ° C. Это определение стало основой для юридического определения ома в нескольких странах. В 1908 году это определение было принято научными представителями нескольких стран на Международной конференции по электрическим единицам и стандартам в Лондоне. [14] Стандарт ртутной колонки поддерживался до Генеральной конференции по мерам и весам 1948 года , на которой ом было переопределено в абсолютных единицах, а не в качестве стандарта артефактов.

К концу 19 века единицы были хорошо понятны и согласованы. Определения изменятся с небольшим влиянием на коммерческое использование единиц. Достижения в метрологии позволили формулировать определения с высокой степенью точности и повторяемости.

Исторические единицы сопротивления [ править ]

Блок [15]ОпределениеЗначение в BA ОмЗамечания
Абсолютный фут в секунду × 10 7с использованием британских единиц0,3048считался устаревшим даже в 1884 году
Блок Томсонас использованием британских единиц0,3202100 миллионов футов в секунду, считалось устаревшим даже в 1884 году.
Медный блок ЯкобиУказанный медный провод длиной 25 футов и весом 345 гран.0,6367Используется в 1850-х годах
Абсолютная единица Вебера × 10 7На основании счетчика и второго0,9191
Установка ртути Siemens1860. Столб чистой ртути.0,9537Поперечное сечение 100 см и 1 мм 2 при 0 ° C
Британская ассоциация (BA) "ом"1863 г.1.000Стандартные катушки депонированы в обсерватории Кью в 1863 г. [16]
Digney, Breguet, швейцарский9,266–10,420Металлический провод длиной 1 км и сечением 4 мм2.
Маттиссен13,59Одна миля чистой отожженной медной проволоки диаметром 1/16 дюйма при температуре 15,5 ° C
Варлей25,61Одна миля специальной медной проволоки диаметром 1/16 дюйма
Немецкая миля57,44Немецкая миля (8 238 ярдов) железной проволоки диаметром 1/6 дюйма
Abohm10 −9Электромагнитная абсолютная единица измерения в сантиметрах – граммах – секундах.
Statohm8.987551787 × 10 11Электростатическая абсолютная единица измерения в сантиметрах – граммах – секундах.

Реализация стандартов [ править ]

Метод ртутной колонки для получения физического стандартного сопротивления оказался трудновоспроизводимым из-за эффектов непостоянного поперечного сечения стеклянной трубки. Британская ассоциация и другие разработали различные катушки сопротивления, которые служат эталонами физических артефактов для единиц сопротивления. Долгосрочная стабильность и воспроизводимость этих артефактов были постоянной областью исследований, так как было обнаружено и проанализировано влияние температуры, атмосферного давления, влажности и времени на стандарты.

Стандарты артефактов все еще используются, но метрологические эксперименты, связанные с точно подобранными индукторами и конденсаторами, предоставили 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 эталонов, имеющих удобные для сравнения значения. [17]

После переопределения основных единиц СИ в 2019 году , в котором ампер и килограмм были переопределены в терминах фундаментальных констант , ом теперь также определяется в терминах этих констант.

Символ [ править ]

Символ Ω был предложен Уильямом Генри Присом в 1867 году из-за схожего звучания ом и омега . [18] В документах, напечатанных до Второй мировой войны, символ единицы часто состоял из выпуклой строчной омеги (ω), так что 56 Ω было записывается как 56 ω .

Исторически сложилось так, что некоторые приложения для редактирования документов использовали гарнитуру Symbol для отображения символа Ω. [19] Если шрифт не поддерживается, вместо него отображается W (например, «10 Вт» вместо «10 Ом»). Поскольку W представляет собой ватт , единицу мощности в системе СИ , это может привести к путанице, поэтому предпочтительным является использование правильной кодовой точки Unicode.

Если набор символов ограничен ASCII , стандарт IEEE 260.1 рекомендует заменять Ω символом Ом .

В электронной промышленности обычно используется символ R вместо символа Ω, поэтому резистор 10 Ом может быть представлен как 10R. Это код британского стандарта BS 1852 . Он используется во многих случаях, когда значение имеет десятичный разряд. Например, 5,6 Ом отображается как 5R6. Этот метод позволяет избежать упущения из виду десятичной точки, которая не может надежно отображаться на компонентах или при дублировании документов.

Unicode кодирует символ как U + 2126 Ω ОМНОГО SIGN , отличный от греческого омега среди Буквоподобных символов , но это только для обратной совместимости и греческий прописной омега символа U + 03A9 Ω ГРЕЦИИ CAPITAL ПИСЬМА OMEGA (HTML  · ) является предпочтительным. [20] В DOS и Windows альтернативный код ALT 234 может создавать символ Ω. В Mac OS + делает то же самое. Ω  Ω, Ω⌥ OptZ

См. Также [ править ]

  • Электронный цветовой код
  • История измерений
  • Международный комитет мер и весов
  • Порядки величины (сопротивления)
  • Удельное сопротивление

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ Брошюра BIPM SI: Приложение 1, стр. 144
  2. ^ SASB / SCC14 - SCC14 - Количества, единицы и буквенные символы (2002-12-30). IEEE / ASTM SI 10-2002: Стандарт IEEE / ASTM для использования Международной системы единиц (SI): Современная метрическая система .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. (ноябрь 2008 г.) [март 2008 г.]. «Глава 9.3 Правописание названий единиц с префиксом». Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ) (PDF) (2-е исправленное издание, издание 2008 г.). Гейтерсбург, Мэриленд, США: Национальный институт стандартов и технологий Министерства торговли США. КОДЕКС NSPUE3 . Специальная публикация NIST 811. Архивировано (PDF) из оригинала 31 января 2021 года . Проверено 31 января 2021 . п. 31: Ссылка [6]   указывает на то, что есть три случая, в которых последняя гласная приставки SI обычно опускается: мегом (не мегом), килом (не килом) и гектар (не гектар). Во всех других случаях, когда имя единицы начинается с гласной, сохраняется как последняя гласная префикса, так и гласная в названии единицы, и обе произносятся. (85 страниц)
  4. ^ "Руководство NIST к СИ" . Гейтерсбург, Мэриленд, США: Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Лаборатория физических измерений. 2016-08-25 [2016-01-28]. Глава 9: Правила и соглашения о стилях для названий единиц правописания, 9.3: Названия единиц правописания с префиксами. Специальная публикация 811. Архивировано 31 января 2021 года . Проверено 31 января 2021 . [1]
  5. ^ Обрехт II, Гордон Дж .; Френч, Энтони П .; Иона, Марио (20 января 2012). «О Международной системе единиц (СИ). Часть IV. Письмо, правописание и математика». Учитель физики . 50 (2): 77–79. Bibcode : 2012PhTea..50 ... 77A . DOI : 10.1119 / 1.3677278 .
  6. ^ Хант, Брюс Дж. (1994). «Ом там, где искусство: британские инженеры-телеграфисты и разработка электрических стандартов» (PDF) . Осирис . 2. 9 : 48–63. DOI : 10.1086 / 368729 . S2CID 145557228 . Архивировано из оригинала на 2014-03-08 . Проверено 27 февраля 2014 .  
  7. ^ Сименс, Вернер (1860). "Vorschlag eines reproducirbaren Widerstandsmaaßes" . Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 186 (5): 1–20. Bibcode : 1860AnP ... 186 .... 1S . DOI : 10.1002 / andp.18601860502 .
  8. ^ Кларк, Латимер ; Брайт, сэр Чарльз (1861-11-09). «Измерение электрических величин и сопротивления» . Электрик . 1 (1): 3–4 . Проверено 27 февраля 2014 .
  9. ↑ Отчет о тридцать первом заседании Британской ассоциации развития науки; состоялась в Манчестере в сентябре 1861 года . Сентябрь 1861. С. xxxix – xl.
  10. ^ Уильямсон, А .; Уитстон, К .; Томсон, В .; Миллер, WH ; Маттиссен, А .; Дженкин, Флиминг (сентябрь 1862 г.). Предварительный отчет комитета, назначенного Британской ассоциацией стандартов электрического сопротивления . Тридцать вторая встреча Британской ассоциации содействия развитию науки. Лондон: Джон Мюррей. С. 125–163 . Проверено 27 февраля 2014 .
  11. ^ Уильямсон, А .; Уитстон, К .; Томсон, В .; Миллер, WH ; Маттиссен, А .; Дженкин, Флиминг ; Яркий, 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 совещание Британской ассоциации развития науки. Лондон: Джон Мюррей. п. Развертывание лицевой стороной к странице 349 . Проверено 27 февраля 2014 .
  12. ^ Уильямсон, А .; Уитстон, К .; Томсон, В .; Миллер, WH ; Маттиссен, А .; Дженкин, Флиминг ; Яркий, Чарльз ; Максвелл, Джеймс Клерк ; Сименс, Карл Вильгельм ; Стюарт, Бальфур ; Варлей, CF ; Фостер, GC; Кларк, Латимер ; Forbes, D .; Хоккин, Чарльз; Джоуль, Джеймс Прескотт (сентябрь 1867 г.). Отчет комитета по стандартам электрического сопротивления . Тридцать седьмое заседание Британской ассоциации содействия развитию науки. Лондон: Джон Мюррей. п. 488. Проверено 27 февраля 2014 .
  13. ^ «Система единиц измерения» . Вики по истории инженерии и технологий . Проверено 13 апреля 2018 .
  14. ^ a b «Единицы, физические». Британская энциклопедия . 27 (11-е изд.). 1911. с. 742.
  15. ↑ Гордон Уиган (пер. И ред.), Карманный справочник электрика , Cassel and Company, Лондон, 1884 г.
  16. ^ Исторические исследования в международном корпоративном бизнесе. Teich p34
  17. ^ Р. Джуйба и другие, Стабильность двустенных резисторов Маганина в материалах специальных публикаций NIST SPIE , Институт, 1988, стр. 63–64
  18. ^ Прис, Уильям Генри (1867), "Блок BA для электрических измерений" , Philosophical Magazine , 33 , p. 397 , проверено 26 февраля 2017 г.
  19. ^ 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 .
  20. ^ Выдержки из стандарта Unicode, версия 4.0 , по состоянию на 11 октября 2006 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Отсканированные книги Георга Симона Ома в библиотеке Университета прикладных наук Нюрнберга
  • Официальная брошюра SI
  • Специальная публикация NIST 811
  • История ома на sizes.com
  • История электрических агрегатов.