Ом (символ: Ω , заглавная греческая буква омега ) — единица электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ) . Она названа в честь немецкого физика Георга Ома . Различные эмпирически полученные стандартные единицы электрического сопротивления были разработаны в связи с ранней практикой телеграфии , и Британская ассоциация содействия развитию науки предложила единицу, полученную на основе существующих единиц массы, длины и времени, и удобную шкалу для практической работы еще в 1861 году.
После пересмотра системы СИ в 2019 году , в ходе которого ампер и килограмм были переопределены в терминах фундаментальных констант, ом теперь также определяется как точное значение в терминах этих констант.
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), при этом проводник не является местом возникновения какой-либо электродвижущей силы . [1]
в которой появляются следующие дополнительные единицы: сименс (См), ватт (Вт), секунда (с), фарад (Ф), генри (Гн), вебер (Вб), джоуль (Дж), кулон (Кл), килограмм (кг) и метр (м).
Во многих случаях сопротивление проводника приблизительно постоянно в определенном диапазоне напряжений, температур и других параметров. Их называют линейными резисторами . В других случаях сопротивление меняется, как в случае термистора , который демонстрирует сильную зависимость своего сопротивления от температуры.
В США двойная гласная в префиксных единицах «kiloohm» и «megaohm» обычно упрощается, образуя «kilohm» и «megohm». [2] [3] [4] [5]
В цепях переменного тока электрическое сопротивление также измеряется в омах.
Сименс (См) — производная единица измерения электрической проводимости и проводимости в системе СИ , исторически известная как «мо» ( ом, написанный наоборот, обозначается ℧); это величина, обратная ому: 1 См = 1 Ом −1 .
Мощность, рассеиваемая резистором , может быть рассчитана 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, I — ток через резистор.
Линейный резистор имеет постоянное значение сопротивления для всех приложенных напряжений или токов; многие практические резисторы линейны в полезном диапазоне токов. Нелинейные резисторы имеют значение, которое может меняться в зависимости от приложенного напряжения (или тока). Когда к цепи приложен переменный ток (или когда значение сопротивления является функцией времени), соотношение выше справедливо в любой момент, но расчет средней мощности за интервал времени требует интегрирования «мгновенной» мощности за этот интервал.
Поскольку Ом принадлежит к согласованной системе единиц , когда каждая из этих величин имеет свою соответствующую единицу СИ ( ватт для P , ом для R , вольт для V и ампер для I , которые связаны, как в § Определение), эта формула остается действительной в числовом выражении, когда эти единицы используются (и рассматриваются как отмененные или опущенные).
Быстрый рост электротехники во второй половине XIX века создал потребность в рациональной, последовательной, согласованной и международной системе единиц для электрических величин. Телеграфисты и другие ранние пользователи электричества в XIX веке нуждались в практичной стандартной единице измерения сопротивления. Сопротивление часто выражалось как кратное сопротивление стандартной длины телеграфных проводов; разные агентства использовали разные базы для стандарта, поэтому единицы не были легко взаимозаменяемыми. Электрические единицы, определенные таким образом, не были согласованной системой с единицами для энергии, массы, длины и времени, требуя использования коэффициентов преобразования в расчетах, связывающих энергию или мощность с сопротивлением. [6]
Можно выбрать два разных метода установления системы электрических единиц. Различные артефакты, такие как длина провода или стандартная электрохимическая ячейка, могут быть указаны как производящие определенные величины для сопротивления, напряжения и т. д. В качестве альтернативы электрические единицы могут быть связаны с механическими единицами путем определения, например, единицы тока, которая дает определенную силу между двумя проводами, или единицы заряда, которая дает единицу силы между двумя единичными зарядами. Этот последний метод обеспечивает согласованность с единицами энергии. Определение единицы сопротивления, которая согласована с единицами энергии и времени, по сути, 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 все электрические расчеты потребуют коэффициентов преобразования.
Поскольку так называемые «абсолютные» единицы заряда и тока выражаются как комбинации единиц массы, длины и времени, размерный анализ соотношений между потенциалом, током и сопротивлением показывает, что сопротивление выражается в единицах длины на время – скорости. Некоторые ранние определения единицы сопротивления, например, определяли единицу сопротивления как один квадрант Земли в секунду.
Система абсолютных единиц связывала магнитные и электростатические величины с метрическими базовыми единицами массы, времени и длины. Эти единицы имели большое преимущество в упрощении уравнений, используемых при решении электромагнитных задач, и устраняли коэффициенты преобразования в расчетах электрических величин. Однако единицы сантиметр-грамм-секунда (СГС) оказались непрактичными для практических измерений.
Различные эталоны артефактов были предложены в качестве определения единицы сопротивления. В 1860 году Вернер Сименс (1816–1892) опубликовал предложение о воспроизводимом эталоне сопротивления в Annalen der Physik und Chemie Поггендорфа . [7] Он предложил столбик чистой ртути, сечением в один квадратный миллиметр, длиной в один метр: ртутная единица Сименса . Однако эта единица не была согласована с другими единицами. Одно предложение состояло в том, чтобы разработать единицу на основе ртутного столбика, которая была бы согласована – по сути, регулируя длину, чтобы сделать сопротивление одним Омом. Не все пользователи единиц имели ресурсы для проведения метрологических экспериментов с требуемой точностью, поэтому требовались рабочие эталоны, теоретически основанные на физическом определении.
В 1861 году Латимер Кларк (1822–1898) и сэр Чарльз Брайт (1832–1888) представили доклад на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки [8], в котором предлагалось установить стандарты для электрических единиц и предлагались названия для этих единиц, полученные от выдающихся философов: «Ом», «Фарад» и «Вольт». В 1861 году BAAS назначила комитет, включающий Максвелла и Томсона, для составления отчета о стандартах электрического сопротивления. [9] Их целью было разработать единицу, которая имела бы удобный размер, была бы частью полной системы электрических измерений, согласующейся с единицами энергии, стабильной, воспроизводимой и основывалась бы на французской метрической системе. [10] В третьем отчете комитета, 1864 года, единица сопротивления упоминается как «единица BA или Ohmad». [11] К 1867 году единица упоминается просто как Ом . [12]
Ом BA предполагался равным 10 9 единиц СГС, но из-за ошибки в расчетах определение оказалось на 1,3% меньше. Ошибка оказалась существенной для подготовки рабочих эталонов.
21 сентября 1881 года Международный электрический конгресс определил практическую единицу сопротивления Ом на основе единиц СГС , используя ртутный столбик сечением 1 мм2, длиной приблизительно 104,9 см при 0 °C, аналогичный аппарату, предложенному Сименсом .
Законный ом, воспроизводимый стандарт, был определен международной конференцией электриков в Париже в 1884 году как сопротивление ртутного столба определенного веса и длиной 106 см; это было компромиссное значение между единицей BA (эквивалентной 104,7 см), единицей Siemens (100 см по определению) и единицей CGS. [ 13] Хотя этот стандарт и назывался «законным», он не был принят ни одним национальным законодательством. «Международный» ом был рекомендован единогласной резолюцией на Международном электрическом конгрессе 1893 года в Чикаго. [14] Единица была основана на оме, равном 109 единицам сопротивления системы электромагнитных единиц CGS. Международный ом представлен сопротивлением, оказываемым неизменным 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 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 ртутного столба сохранялся до Генеральной конференции по мерам и весам 1948 года , на которой ом был переопределен в абсолютных величинах, а не как артефактный стандарт.
К концу 19 века единицы были хорошо поняты и последовательны. Определения менялись, не оказывая существенного влияния на коммерческое использование единиц. Достижения в метрологии позволили формулировать определения с высокой степенью точности и повторяемости.
Метод ртутной колонки для реализации физического стандарта ома оказался трудновоспроизводимым из-за эффектов непостоянного поперечного сечения стеклянной трубки. Британская ассоциация и другие сконструировали различные катушки сопротивления, чтобы служить физическими эталонами артефактов для единицы сопротивления. Долгосрочная стабильность и воспроизводимость этих артефактов были продолжающейся областью исследований, поскольку были обнаружены и проанализированы эффекты температуры, давления воздуха, влажности и времени на эталонах.
Артефактные стандарты все еще используются, но метрологические эксперименты, касающиеся точно рассчитанных индуктивностей и конденсаторов, обеспечили более фундаментальную основу для определения ома. С 1990 года квантовый эффект Холла использовался для определения ома с высокой точностью и повторяемостью. Квантовые эксперименты Холла используются для проверки стабильности рабочих стандартов, которые имеют удобные значения для сравнения. [17]
После пересмотра системы СИ в 2019 году , в ходе которого ампер и килограмм были переопределены через фундаментальные константы , ом теперь также определяется через эти константы.
Символ Ω был предложен Уильямом Генри Присом в 1867 году из-за схожего звучания слов «ом» и «омега». [18] В документах, напечатанных до Второй мировой войны, символ единицы измерения часто состоял из приподнятой строчной буквы «омега» (ω), так что 56 Ω записывалось как 56 ω .
Исторически некоторые приложения для редактирования документов использовали шрифт Symbol для отображения символа Ω. [19] Если шрифт не поддерживается, тот же документ может отображаться с «W» (например, «10 Вт» вместо «10 Ω»). Поскольку W представляет 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 наименование единицы «Ом» вместо Ω.
В электронной промышленности принято использовать символ R вместо символа Ω, таким образом, резистор сопротивлением 10 Ом может быть представлен как 10R. Это часть кода RKM . Он используется во многих случаях, когда значение имеет десятичную точку. Например, 5,6 Ом указано как 5R6, а 2200 Ом указано как 2K2. Этот метод позволяет избежать пропуска десятичной точки, которая может быть ненадёжно отображена на компонентах или при копировании документов.
Unicode кодирует символ как U+2126 Ω OHM SIGN , отличный от греческой омеги среди буквоподобных символов , но он включен только для обратной совместимости, и греческий заглавный символ омеги U+03A9 Ω ГРЕЧЕСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА ОМЕГА ( Ω, Ω ) является предпочтительным. [20] В MS-DOS и Microsoft Windows альтернативный код ALT 234 может создавать символ Ω. В Mac OS + делает то же самое. ⌥ OptZ
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )В ссылке [6] указано, что существует три случая, в которых конечная гласная префикса СИ обычно опускается: мегом (не мегаом), килоом (не килоом) и гектар (не гектаар). Во всех остальных случаях, когда название единицы начинается с гласной, как конечная гласная префикса, так и гласная названия единицы сохраняются и обе произносятся.(85 страниц)
Электрический конгресс состоялся в Чикаго, США, в августе 1893 года, чтобы рассмотреть...... и на последнем, состоявшемся в Лондоне в октябре 1908 года, были окончательно приняты