Ωμ
Παράγωγη μονάδα SI · μέγεθος: ηλεκτρική αντίσταση
01 · Ορισμός
Ένα ωμ είναι η αντίσταση ενός τμήματος στο οποίο ρεύμα ενός αμπέρ δημιουργεί πτώση ενός βολτ. Το μέγεθος είναι κατοικημένο κι από τις δύο πλευρές: χάλκινος αγωγός διατομής ενός τετραγωνικού χιλιοστού δίνει 17 μιλιωμ ανά μέτρο, μια θερμαντική σπείρα δεκάδες ωμ, μια αντίσταση σε πλακέτα από μονάδες ως μεγαωμ, η μόνωση γιγαωμ. Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό, τη γεωμετρία και τη θερμοκρασία: στα μέταλλα μεγαλώνει με τη θέρμανση, στους ημιαγωγούς πέφτει, και στον υπεραγωγό κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία γίνεται ακριβώς μηδέν.
Η αντίσταση ενός αγωγού συντίθεται από τρία πράγματα: την ειδική αντίσταση του υλικού, το μήκος και το εμβαδόν της διατομής. Διπλάσιο μήκος σημαίνει διπλάσια τιμή· διπλάσιο πάχος σε διάμετρο σημαίνει τετραπλάσια μικρότερη, γιατί το εμβαδόν μεγαλώνει σαν τετράγωνο. Το εύρος των τιμών στη φύση είναι πλατύτερο από κάθε άλλο ηλεκτρικό μέγεθος: ανάμεσα στον χαλκό και στο γυαλί χαλαζία υπάρχουν είκοσι τέσσερις τάξεις μεγέθους. Ο νόμος του Ωμ, εξάλλου, κάθε άλλο παρά ισχύει πάντα: ισχύει για τα μέταλλα σε σταθερή θερμοκρασία, όχι όμως για δίοδο, λαμπτήρα πυρακτώσεως ή εκκένωση σε αέριο, όπου η αντίσταση εξαρτάται από το ίδιο το ρεύμα.
Ευθεία γραμμή στο διάγραμμα βγαίνει μόνο με μεταλλική αντίσταση σε σταθερή θερμοκρασία. Το νήμα του λαμπτήρα πυρακτώσεως θερμαίνεται με το ρεύμα, η αντίστασή του δεκαπλασιάζεται και η καμπύλη γέρνει προς τα κάτω. Η δίοδος δεν άγει καθόλου ώσπου η τάση να φτάσει σε κατώφλι, και μετά το ρεύμα μεγαλώνει εκθετικά. Η εκκένωση σε αέριο φέρεται ακόμα πιο παράξενα: έχει περιοχή αρνητικής αντίστασης, όπου το ρεύμα που μεγαλώνει συνοδεύεται από τάση που πέφτει — και ακριβώς γι’ αυτό ο λαμπτήρας φθορισμού χρειάζεται στραγγαλιστικό πηνίο που περιορίζει το ρεύμα.
02 · Μετατροπή
Δώστε μια αντίσταση — το δελτίο τη γυρίζει σε αγωγιμότητα
Το σίμενς είναι το αντίστροφο ωμ, και ο πίνακας γυρίζει το μέγεθος αντί να το πολλαπλασιάζει. Τα ιστορικά ωμ διέφεραν από το σημερινό κατά κλάσματα του εκατοστού, αλλά αυτό αρκούσε ώστε οι τηλεγραφικοί υπολογισμοί να αποκλίνουν από χώρα σε χώρα.
Οι τιμές των αντιστάσεων κωδικοποιούνται με χρωματιστούς δακτυλίους, γιατί σε εξάρτημα στο μέγεθος κόκκου ρυζιού δεν υπάρχει πού να τυπωθούν ψηφία, ενώ οι δακτύλιοι διαβάζονται από κάθε πλευρά. Οι δύο πρώτοι δίνουν τα σημαντικά ψηφία, ο τρίτος τον πολλαπλασιαστή, ο τέταρτος την ανοχή. Οι ίδιες οι τιμές δεν παίρνονται στη σειρά αλλά από τη σειρά E24: είκοσι τέσσερις τιμές ανά δεκάδα, διαλεγμένες ώστε οι γειτονικές να διαφέρουν περίπου δέκα τοις εκατό και οι ζώνες ανοχής τους να επικαλύπτονται.
| Μονάδα | Όνομα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|---|
| Ω | ωμ, μονάδα SI | 1 | η αφετηριακή μονάδα αυτού του δελτίου |
| mΩ | μιλιωμ | 1000 | εκεί όπου η αντίσταση ενοχλεί |
| µΩ | μικροωμ | 1000000 | μετριέται με σύνδεση τεσσάρων αγωγών |
| kΩ | κιλοωμ | 0,001 | το πιο κατοικημένο τμήμα της κλίμακας |
| MΩ | μεγαωμ | 10⁻⁶ | πιο πάνω αρχίζει η μόνωση |
| GΩ | γιγαωμ | 10⁻⁹ | αυτό το ρεύμα δεν το μετρά πια συνηθισμένο όργανο |
| S | σίμενς, αγωγιμότητα | 1 | αντίστροφο μέγεθος, όχι άλλη μονάδα |
| statΩ | ωμ του συστήματος CGS-ES | 1,113·10⁻¹² | σχεδόν εννιακόσια γιγαωμ σε μία μονάδα |
| abΩ | αμπωμ του συστήματος CGS-EM | 10⁹ | ένα δισεκατομμύριο φορές μικρότερο από το ωμ |
| Ω (int.) | διεθνές ωμ 1908 | 0,9995 | στήλη υδραργύρου μήκους 106,3 cm |
| Ω₉₀ | πρακτικό ωμ 1990 | 1 | διέφερε κατά δεκαεπτά δισεκατομμυριοστά |
| h/e² | κβαντική αντίσταση | 3,874·10⁻⁵ | ακριβής αριθμός από το 2019 |
| Ω | ωμ | 1 | η αφετηριακή μονάδα αυτού του δελτίου |
Το ωμ και το σίμενς είναι αντίστροφα μεταξύ τους: η ίδια φυσική, γραμμένη ως αντίσταση ή ως αγωγιμότητα
03 · Τάξεις μεγέθους
από τον υπεραγωγό ως τον μονωτήΈνα ωμ: ένα μέτρο σύρματος νιχρωμίου λεπτότερο από σπίρτο
04 · Όργανα μέτρησης
Με τι μετριέται η αντίσταση
Περνά μέσα από το εξάρτημα δικό του ρεύμα και μετρά την πτώση τάσης. Δουλεύει μόνο σε κύκλωμα χωρίς τροφοδοσία: ξένη τάση χαλάει την ένδειξη ή καταστρέφει το όργανο. Το όργανο βλέπει και τους παράλληλους κλάδους του κυκλώματος, γι’ αυτό η αντίσταση προς έλεγχο συνήθως αποκολλάται.
Τέσσερις κλάδοι και ένα γαλβανόμετρο στη διαγώνιο: η αντίσταση που μετριέται ισορροπείται με μια γνωστή, ώσπου ο δείκτης να σταθεί στο μηδέν. Η ακρίβεια εξαρτάται μόνο από τις πρότυπες αντιστάσεις και την ευαισθησία του δείκτη μηδενός, όχι από την τροφοδοσία — από εκεί τα εκατομμυριοστά στις εργαστηριακές γέφυρες.
Το ρεύμα δίνεται από το ένα ζεύγος αγωγών και η τάση λαμβάνεται από το άλλο — και η αντίσταση των ίδιων των αγωγών και των επαφών βγαίνει έξω από το αποτέλεσμα. Χωρίς αυτό το τέχνασμα τα μιλιωμ δεν μετριούνται: οι ακίδες ενός πολυμέτρου δίνουν από μόνες τους περίπου ένα δέκατο του ωμ.
Ένα δισδιάστατο αέριο ηλεκτρονίων σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο, γύρω στο ένα κέλβιν, δίνει αντίσταση ακριβώς ίση με τη σταθερά φον Κλίτσινγκ διαιρεμένη με ακέραιο αριθμό. Η τιμή δεν εξαρτάται ούτε από το υλικό ούτε από το σχήμα του δείγματος — η επαναληψιμότητα φτάνει στα δισεκατομμυριοστά.
05 · Κανόνες γραφής
Το Ω είναι ελληνικό ωμέγα, όχι το γράμμα O ούτε «Ohm»
Το Unicode δίνει στο σύμβολο δική του θέση, U+03A9· το «Ω» από το μπλοκ Letterlike Symbols θεωρείται τυπικά ξεπερασμένο, αν και μοιάζει ίδιο. Το κιλοωμ γράφεται kΩ, το μεγαωμ MΩ. Στα σχέδια το πρόθεμα αντικαθιστά συχνά το κόμμα: 4k7 σημαίνει 4,7 kΩ.
Το μικρό m είναι μιλι-, το κεφαλαίο M είναι μεγα-, και η σύγχυση μιλιωμ με μεγαωμ δίνει διαφορά εννέα τάξεων μεγέθους. Το ρωσικό σύμβολο είναι Ом, με κεφαλαίο О.
06 · Γειτονικές μονάδες
Το ωμ και το σίμενς περιγράφουν την ίδια ιδιότητα από δύο πλευρές. Στο εναλλασσόμενο ρεύμα στην αντίσταση προστίθεται άεργο μέρος, και το πλήρες μέγεθος λέγεται σύνθετη αντίσταση — μετριέται στα ίδια ωμ.
το αντίστροφο ωμ
αντίσταση
ειδική αντίσταση
Η κυματική αντίσταση του κενού δεν είναι ιδιότητα κάποιας ύλης αλλά σταθερά που δένει το ηλεκτρικό με το μαγνητικό πεδίο ενός κύματος που τρέχει. Από τα δελτία του Simetrium γειτονεύουν με το ωμ βολτ και αμπέρ από τον νόμο του Ωμ, σίμενς ως αντίστροφο μέγεθος, βατ και χένρι s το φαράντ, που ορίζουν το άεργο μέρος της σύνθετης αντίστασης.
07 · Ιστορικό μέρος
Ο νόμος που στην αρχή τον περιγέλασαν
Ο Ωμ δημοσίευσε τον νόμο του το 1827 και πήρε ως απάντηση κατηγορίες για τσαρλατανισμό: οι συνάδελφοι θεωρούσαν ότι ο ηλεκτρισμός δεν υπακούει σε απλές αναλογίες. Η αναγνώριση ήρθε είκοσι χρόνια αργότερα.
Το υπερατλαντικό καλώδιο ανάγκασε τους μηχανικούς να συμφωνήσουν σε ένα μέτρο αντίστασης. Η επιτροπή της Βρετανικής Ένωσης εξέδωσε πρότυπα πηνία, αλλά η τιμή τους αποδείχθηκε αργότερα μικρότερη κατά ένα και ένα τρίτο τοις εκατό.
Το διεθνές ωμ ορίστηκε ως η αντίσταση στήλης υδραργύρου με μάζα 14,4521 γραμμαρίων και μήκος 106,3 εκατοστών, στη θερμοκρασία τήξης του πάγου. Η μονάδα μπορούσε να αναπαραχθεί σε οποιοδήποτε εργαστήριο είχε καθαρό υδράργυρο και ακριβείς ζυγούς.
Ο Κλάους φον Κλίτσινγκ ανακάλυψε ότι η αντίσταση Χολ ενός δισδιάστατου αερίου παίρνει αυστηρά διακριτές τιμές που δεν εξαρτώνται από το δείγμα. Δέκα χρόνια αργότερα πάνω σε αυτό το φαινόμενο χτίστηκε πρότυπο, και ο ίδιος πήρε το Νόμπελ.
Σαράντα χρόνια το ωμ ήταν μια στήλη υδραργύρου — ώσπου βρέθηκαν σκαλοπάτια σε δισδιάστατο αέριο
Το διεθνές ωμ οριζόταν με υδράργυρο σε γυάλινο σωλήνα με συμφωνημένο μήκος, μάζα και θερμοκρασία: η επαναληψιμότητα κρατούσε ως το τέταρτο ψηφίο, και οι σωλήνες έπρεπε να βαθμονομούνται ξανά. Το 1980 ο φον Κλίτσινγκ ανακάλυψε ότι η αντίσταση δισδιάστατου αερίου ηλεκτρονίων σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο κάθεται σε πλατό που είναι πολλαπλάσια του h/e², με ακρίβεια που δεν φτάνει κανένα υλικό. Δέκα χρόνια αργότερα αυτό έγινε το πρακτικό πρότυπο, και το 2019 τα h και e καθορίστηκαν ως ακριβείς αριθμοί — και η κβαντική αντίσταση Χολ από μετρούμενο μέγεθος έγινε οριζόμενο.
Κατάλογος · μονάδες μέτρησης
Ένα δελτίο για κάθε μέγεθος
Επτά θεμελιώδεις μονάδες SI, είκοσι δύο παράγωγες με δικό τους όνομα και οι μονάδες εκτός συστήματος χωρίς τις οποίες δεν τα βγάζει πέρα ούτε η τεχνική ούτε η καθημερινότητα. Καθεμιά έχει το φύλλο της: ορισμός, μετατροπή, όργανα, κανόνες γραφής. Σε 32 γλώσσες.
Παράγωγες μονάδες SI με δικό τους όνομα
το δελτίο του ωμ είναι ανοιχτόΘεμελιώδεις μονάδες SI
με χρώμα τερακότας — οι τέσσερις μονάδες από τις οποίες συντίθεται το ωμΗ αντίσταση σε άλλα συστήματα
Γλώσσα του δελτίου
32 γλώσσες. Το σύμβολο Ω είναι διεθνές, όμως η διατομή των αγωγών δηλώνεται αλλιώς: σε τετραγωνικά χιλιοστά στην Ευρώπη και κατά AWG στη Βόρεια Αμερική — στις μεταφράσεις οι πίνακες προσαρμόζονται στην τοπική πρακτική.