Ohm - Ohm

Ohm
Leeds and Northrup one ohm standard resistance.jpg
En laboratorium en-ohm standard motstand, rundt 1917.
Generell informasjon
Enhetssystem SI -avledet enhet
Enhet på Elektrisk motstand
Symbol Ω
Oppkalt etter Georg Ohm
Avledning Ω = V/A
Konverteringer
1 Ω i ... ... er lik ...
   SI baseenheter    kgm 2s −3A −2

Den ohm (symbol: Ω ) er den SI avledet enhet av elektrisk motstand , som er oppkalt etter tysk fysiker Georg Ohm . Ulike empirisk avledede standardenheter for elektrisk motstand ble utviklet i forbindelse med tidlig telegrafi -praksis, og British Association for the Advancement of Science foreslo en enhet avledet fra eksisterende enheter for masse, lengde og tid, og av en praktisk skala for praktisk arbeid så tidlig som 1861. Fra og med 2020 uttrykkes definisjonen av ohm i form av quantum Hall -effekten .

Definisjon

En av funksjonene til mange typer multimetre er måling av motstand i ohm.

Ohmen er definert som en elektrisk motstand mellom to punkter i en leder når en konstant potensialforskjell på en volt , påført disse punktene, produserer en strøm på en ampere i lederen, idet lederen ikke er sete for noen elektromotorisk kraft .

der følgende enheter vises: volt (V), ampere (A), siemens (S), watt (W), andre (r), farad (F), henry (H), joule (J), coulomb (C ), kilogram (kg) og meter (m).

Etter omdefinisjonen av SI -baseenhetene i 2019 , der ampere og kilo ble omdefinert når det gjelder grunnleggende konstanter , påvirkes ohm av en svært liten målestørrelse.

I mange tilfeller er motstanden til en leder omtrent konstant innenfor et bestemt spenningsområde, temperaturer og andre parametere. Disse kalles lineære motstander . I andre tilfeller varierer motstanden, for eksempel i termistoren , som viser en sterk avhengighet av dens motstand med temperatur.

En vokal med prefiks enhetene kiloohm og megaohm blir vanligvis utelatt, og produserer kilohm og megohm.

I vekselstrømskretser måles også elektrisk impedans i ohm.

Konverteringer

Den siemens (symbol: S) er den SI avledet enhet av elektrisk ledningsevne og admittansen , også kjent som den mho (ohm baklengs, er symbolet ℧); det er gjensidig motstand i ohm (Ω).

Kraft som funksjon av motstand

Effekten som avledes av en motstand kan beregnes ut fra motstanden og spenningen eller strømmen som er involvert. Formelen er en kombinasjon av Ohms lov og Joules lov :

hvor:

P er kraften
R er motstanden
V er spenningen over motstanden
Jeg er strømmen gjennom motstanden

En lineær motstand har en konstant motstandsverdi over alle påførte spenninger eller strømmer; mange praktiske motstander er lineære over et nyttig strømområde. Ikke-lineære motstander har en verdi som kan variere avhengig av påført spenning (eller strøm). Når det brukes vekselstrøm på kretsen (eller der motstandsverdien er en funksjon av tiden), er forholdet ovenfor sant når som helst, men beregning av gjennomsnittlig effekt over et tidsintervall krever integrering av "øyeblikkelig" effekt over dette intervallet.

Siden ohm tilhører et sammenhengende enhetssystem, når hver av disse mengdene har sin tilsvarende SI -enhet ( watt for P , ohm for R , volt for V og ampere for I , som er relatert som i § Definisjon , forblir denne formelen gyldig numerisk når disse enhetene brukes (og tenkes å bli kansellert eller utelatt).

Historie

Den raske økningen av elektroteknologi i siste halvdel av 1800 -tallet skapte et krav om et rasjonelt, sammenhengende, konsekvent og internasjonalt system for enheter for elektriske mengder. Telegrafister og andre tidlige brukere av elektrisitet på 1800 -tallet trengte en praktisk standard måleenhet for motstand. Motstand ble ofte uttrykt som et multiplum av motstanden til en standardlengde av telegrafledninger; forskjellige byråer brukte forskjellige baser for en standard, så enheter var ikke lett utskiftbare. Elektriske enheter som er definert slik, var ikke et sammenhengende system med enhetene for energi, masse, lengde og tid, som krever at konverteringsfaktorer brukes i beregninger knyttet til energi eller effekt til motstand.

To forskjellige metoder for å etablere et system med elektriske enheter kan velges. Ulike artefakter, for eksempel en ledningslengde eller en standard elektrokjemisk celle, kan spesifiseres som å produsere definerte størrelser for motstand, spenning og så videre. Alternativt kan de elektriske enhetene relateres til de mekaniske enhetene ved for eksempel å definere en strømmenhet som gir en spesifisert kraft mellom to ledninger, eller en ladningsenhet som gir en kraftenhet mellom to enhetsladninger. Denne sistnevnte metoden sikrer sammenheng med energienhetene. Å definere en enhet for motstand som er koherent med enheter av energi og tid i kraft krever også å definere enheter for potensial og strøm. Det er ønskelig at en enhet med elektrisk potensial vil tvinge en enhet elektrisk strøm gjennom en enhet med elektrisk motstand, utføre en arbeidsenhet på en tidsenhet, ellers vil alle elektriske beregninger kreve omregningsfaktorer.

Siden såkalte "absolutte" enheter av ladning og strøm uttrykkes som kombinasjoner av masseenheter, lengder og tid, viser dimensjonsanalyse av forholdet mellom potensial, strøm og motstand at motstand uttrykkes i lengdenheter per gang- en hastighet. Noen tidlige definisjoner av en motstandsenhet definerte for eksempel en enhetsmotstand som en kvadrant av jorden per sekund.

Systemet for absolutte enheter relaterte magnetiske og elektrostatiske mengder til metriske baseenheter med masse, tid og lengde. Disse enhetene hadde den store fordelen med å forenkle ligningene som ble brukt i løsningen av elektromagnetiske problemer, og eliminerte konverteringsfaktorer i beregninger om elektriske mengder. Imidlertid viste centimeter-gram-sekundene, CGS, enheter å ha upraktiske størrelser for praktiske målinger.

Ulike artefaktstandarder ble foreslått som definisjon av motstandsenheten. I 1860 publiserte Werner Siemens (1816–1892) et forslag til en reproduserbar resistensstandard i Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie . Han foreslo en kolonne med rent kvikksølv, med et kvadrat millimeter tverrsnitt, en meter langt: Siemens kvikksølv -enhet . Denne enheten var imidlertid ikke sammenhengende med andre enheter. Et forslag var å lage en enhet basert på en kvikksølvkolonne som ville være sammenhengende - i virkeligheten justere lengden for å gjøre motstanden til en ohm. Ikke alle brukere av enheter hadde ressurser til å utføre metrologieksperimenter med nødvendig presisjon, så det var nødvendig med arbeidsstandarder som ideelt sett var basert på den fysiske definisjonen.

I 1861 presenterte Latimer Clark (1822–1898) og Sir Charles Bright (1832–1888) et papir på British Association for the Advancement of Science -møtet som antydet at standarder for elektriske enheter ble etablert og antydet navn på disse enhetene avledet fra fremtredende filosofer , 'Ohma', 'Farad' og 'Volt'. De BAAS i 1861 nedsatt et utvalg inkludert Maxwell og Thomson til rapport på standarder for elektrisk motstand. Målet deres var å utforme en enhet som var av praktisk størrelse, en del av et komplett system for elektriske målinger, sammenhengende med enhetene for energi, stabil, reproduserbar og basert på det franske metriske systemet. I komiteens tredje rapport, 1864, blir motstandsenheten referert til som "BA -enhet, eller Ohmad". I 1867 ble enheten referert til som bare ohm .

BA ohm var ment å være 10 9 CGS -enheter, men på grunn av en feil i beregningene var definisjonen 1,3% for liten. Feilen var betydelig for utarbeidelse av arbeidsstandarder.

September 1881 definerte Congrès internationale des électriciens (internasjonal elektrikerkonferanse) en praktisk enhet ohm for motstanden, basert på CGS -enheter, ved hjelp av en kvikksølvkolonne på 1 mm. i tverrsnitt, omtrent 104,9 cm i lengde ved 0 ° C, lignende apparatet foreslått av Siemens.

En lovlig ohm, en reproduserbar standard, ble definert av den internasjonale elektrikerkonferansen i Paris i 1884 som motstanden til en kvikksølvkolonne med spesifisert vekt og 106 cm lang; dette var en kompromissverdi mellom BA -enheten (tilsvarer 104,7 cm), Siemens -enheten (100 cm per definisjon) og CGS -enheten. Selv om den ble kalt "lovlig", ble denne standarden ikke vedtatt av noen nasjonal lovgivning. Den "internasjonale" ohm ble anbefalt ved enstemmig resolusjon på International Electrical Congress 1893 i Chicago. Enheten var basert på ohm lik 10 9 enheter av motstanden av CGS system av elektromagnetiske enheter . Den internasjonale ohm er representert ved motstanden som tilbys en unormal elektrisk strøm i en kvikksølvkolonne med konstant tverrsnittsareal 106,3 cm lang med masse 14,4521 gram og 0 ° C. Denne definisjonen ble grunnlaget for den juridiske definisjonen av ohm i flere land. I 1908 ble denne definisjonen vedtatt av vitenskapelige representanter fra flere land på den internasjonale konferansen om elektriske enheter og standarder i London. Kvikksølvkolonnestandarden ble opprettholdt frem til generalkonferansen i 1948 om vekt og mål , der ohm ble definert på nytt i absolutte termer i stedet for som en artefaktstandard.

På slutten av 1800 -tallet var enhetene godt forstått og konsistente. Definisjoner ville endret seg med liten effekt på kommersiell bruk av enhetene. Fremskritt innen metrologi tillot definisjoner å bli formulert med en høy grad av presisjon og repeterbarhet.

Historiske motstandsenheter

Enhet Definisjon Verdi i BA ohm Merknader
Absolutt fot/sekund × 10 7 bruker keiserlige enheter 0.3048 regnes som foreldet selv i 1884
Thomsons enhet bruker keiserlige enheter 0,3202 100 millioner fot/s (30.480 km/s), ansett som foreldet selv i 1884
Jacobi kobber enhet En spesifisert kobbertråd 7,620 m lang og veier 345 gr (22,36 g) 0,6367 Brukt på 1850 -tallet
Webers absolutte enhet × 10 7 Basert på måleren og den andre 0,9191
Siemens kvikksølv enhet 1860. En søyle av rent kvikksølv 0,9537 100 cm og 1 mm 2 tverrsnitt ved 0 ° C
British Association (BA) "ohm" 1863 1.000 Standardspoler deponert ved Kew Observatory i 1863
Digney, Breguet, sveitsisk 9.266–10.420 Jerntråd 1 km langt og 4 mm 2 tverrsnitt
Matthiessen 13.59 1 mil (1,609 km) av 1 / 16 -tommers diameter (1,588 mm) rent glødet kobbertråd ved 15,5 ° C
Varley 25,61 En mil med spesiell 116 -tommers diameter kobbertråd
Tysk mil 57,44 Et tysk mil (8,238 km eller 7,533 m) av jerntråd Anmeldelse for 1. / til 6  i diameter (4,233 mm)
Abohm 10 −9 Elektromagnetisk absolutt enhet i centimeter -gram – sekund enheter
Statohm 8,987 551 787 x 10 11 Elektrostatisk absolutt enhet i centimeter -gram – sekund enheter

Realisering av standarder

Kvikksølvmetoden for å realisere en fysisk standard ohm viste seg å være vanskelig å reprodusere på grunn av virkningene av ikke-konstant tverrsnitt av glassrøret. Ulike motstandsspoler ble konstruert av British Association og andre for å tjene som fysiske artefaktstandarder for motstandsenheten. Den langsiktige stabiliteten og reproduserbarheten til disse artefaktene var et pågående forskningsfelt, ettersom effektene av temperatur, lufttrykk, fuktighet og tid på standardene ble oppdaget og analysert.

Artefaktstandarder brukes fortsatt, men metrologiske eksperimenter vedrørende nøyaktig dimensjonerte induktorer og kondensatorer ga et mer grunnleggende grunnlag for definisjonen av ohm. Siden 1990 har quantum Hall -effekten blitt brukt til å definere ohm med høy presisjon og repeterbarhet. Quantum Hall -eksperimentene brukes til å kontrollere stabiliteten til arbeidsstandarder som har praktiske verdier for sammenligning.

Etter omdefinisjonen av SI -baseenhetene i 2019 , der ampere og kilo ble omdefinert når det gjelder grunnleggende konstanter , er ohm nå også definert i form av disse konstantene.

Symbol

Symbolet Ω ble foreslått på grunn av den lignende lyden av ohm og omega, av William Henry Preece i 1867. I dokumenter som ble skrevet ut før andre verdenskrig, bestod enhetssymbolet ofte av omega (ω) med små bokstaver, slik at 56 Ω ble skrevet som 56 ω .

Historisk sett har noen applikasjoner for dokumentredigering brukt skrifttypen Symbol for å gjengi tegnet Ω. Der skrifttypen ikke støttes, vises et W i stedet ("10 W" i stedet for "10 Ω", for eksempel). Når W representerer watt , SI enhet av kraft , kan dette føre til forvirring, som gjør bruk av den korrekte Unicode-koden å foretrekke.

Hvor tegnsettet er begrenset til ASCII , anbefaler IEEE 260.1 -standarden å erstatte symbolet ohm med Ω.

I elektronikkindustrien er det vanlig å bruke tegnet R i stedet for Ω -symbolet, og derfor kan en 10 Ω motstand bli representert som 10R. Dette er den britiske standarden BS 1852 -koden. Den brukes i mange tilfeller der verdien har en desimal. For eksempel er 5,6 Ω oppført som 5R6. Denne metoden unngår å overse desimaltegnet, som kanskje ikke gjengis pålitelig på komponenter eller når du kopierer dokumenter.

Unicode koder for symbolet som U+2126 Ω OHM SIGN , forskjellig fra gresk omega blant bokstavlignende symboler , men det er bare inkludert for bakoverkompatibilitet og det greske omega -tegnet U+03A9 Ω GREK CAPITAL LETTER OMEGA (HTML  Ω · Ω, Ω ) foretrekkes. I MS-DOS og Microsoft Windows kan alt-koden ALT 234 produsere Ω-symbolet. I Mac OS gjør ⌥ Opt+ Zdet samme.

Se også

Notater og referanser

Eksterne linker