Ohmio
Unidad derivada del SI · magnitud: resistencia eléctrica
01 · Definición
Un ohmio es la resistencia de un tramo en el que una corriente de un amperio produce una caída de un voltio. La magnitud resulta familiar por ambos lados: un hilo de cobre de un milímetro cuadrado da 17 miliohmios por metro, una resistencia calefactora decenas de ohmios, una resistencia en una placa desde unidades hasta megaohmios, el aislamiento gigaohmios. La resistencia depende del material, de la geometría y de la temperatura: en los metales crece con el calor, en los semiconductores disminuye, y en un superconductor por debajo de la temperatura crítica se vuelve exactamente cero.
La resistencia de un conductor se compone de tres cosas: la resistividad del material, la longitud y el área de la sección. El doble de largo es el doble; el doble de grueso en diámetro es cuatro veces menos, porque el área crece como el cuadrado. El abanico de valores en la naturaleza es más amplio que el de cualquier otra magnitud eléctrica: entre el cobre y el vidrio de cuarzo hay veinticuatro órdenes de magnitud. La ley de Ohm, además, no siempre se cumple: vale para los metales a temperatura constante, pero no para un diodo, una lámpara incandescente o una descarga en un gas, donde la resistencia depende de la propia corriente.
Una recta en la gráfica solo se obtiene con una resistencia metálica a temperatura constante. El filamento de una lámpara incandescente se calienta con la corriente, su resistencia se multiplica por diez y la curva se dobla hacia abajo. Un diodo no conduce en absoluto hasta que la tensión alcanza un umbral, y después la corriente crece de forma exponencial. La descarga en un gas se comporta de manera aún más caprichosa: tiene un tramo de resistencia negativa, en el que una corriente que crece va acompañada de una tensión que baja, y justo por eso la lámpara fluorescente necesita un balasto que limite la corriente.
02 · Conversión
Introduzca una resistencia y la ficha la volteará en conductancia
El siemens es el ohmio inverso, y la tabla voltea la magnitud en lugar de multiplicarla. Los ohmios históricos diferían del actual en fracciones de un por ciento, pero eso bastaba para que los cálculos telegráficos no coincidieran entre países.
Los valores de las resistencias se codifican con anillos de color, porque en una pieza del tamaño de un grano de arroz no hay dónde imprimir cifras y los anillos se leen desde cualquier lado. Los dos primeros dan las cifras significativas, el tercero el multiplicador y el cuarto la tolerancia. Los valores mismos no se toman seguidos, sino de la serie E24: veinticuatro valores por década, elegidos para que los vecinos difieran en un diez por ciento aproximadamente y sus márgenes de tolerancia se solapen.
| Unidad | Nombre | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|---|
| Ω | ohmio, unidad del SI | 1 | la unidad de partida de esta ficha |
| mΩ | miliohmio | 1000 | allí donde la resistencia estorba |
| µΩ | microohmio | 1000000 | se mide con montaje a cuatro hilos |
| kΩ | kiloohmio | 0,001 | el tramo más familiar de la escala |
| MΩ | megaohmio | 10⁻⁶ | por encima empieza el aislamiento |
| GΩ | gigaohmio | 10⁻⁹ | esta corriente ya no la mide un instrumento corriente |
| S | siemens, conductancia | 1 | una magnitud inversa, no otra unidad |
| statΩ | ohmio del sistema CGS-ES | 1,113·10⁻¹² | casi novecientos gigaohmios en una sola unidad |
| abΩ | abohmio del sistema CGS-EM | 10⁹ | mil millones de veces menor que el ohmio |
| Ω (int.) | ohmio internacional de 1908 | 0,9995 | columna de mercurio de 106,3 cm de largo |
| Ω₉₀ | ohmio práctico de 1990 | 1 | difería en diecisiete milmillonésimas |
| h/e² | resistencia cuántica | 3,874·10⁻⁵ | número exacto desde 2019 |
| Ω | ohmio | 1 | la unidad de partida de esta ficha |
El ohmio y el siemens son inversos entre sí: la misma física, escrita como resistencia o como conductancia
03 · Órdenes de magnitud
del superconductor al aislanteUn ohmio: un metro de hilo de nicromo más fino que una cerilla
04 · Instrumentos de medida
Con qué se mide la resistencia
Hace pasar por la pieza una corriente propia y mide la caída de tensión. Solo funciona con el circuito sin alimentación: una tensión ajena falsea la lectura o estropea el aparato. El instrumento también ve las ramas en paralelo del montaje, por eso la resistencia a comprobar suele desoldarse.
Cuatro brazos y un galvanómetro en la diagonal: la resistencia que se mide se equilibra con otra conocida hasta que la aguja se posa en cero. La exactitud depende solo de las resistencias patrón y de la sensibilidad del indicador de cero, no de la alimentación — de ahí las millonésimas en los puentes de laboratorio.
La corriente se lleva por un par de hilos y la tensión se toma por otro — y la resistencia de los propios hilos y contactos queda fuera del resultado. Sin este recurso los miliohmios no se pueden medir: las puntas de un multímetro dan por sí solas cerca de una décima de ohmio.
Un gas de electrones bidimensional en un campo magnético intenso, a un kelvin aproximadamente, da una resistencia exactamente igual a la constante de von Klitzing dividida por un número entero. El valor no depende ni del material ni de la forma de la muestra: la reproducibilidad llega a las milmillonésimas.
05 · Reglas de escritura
Ω es una omega griega, no la letra O ni «Ohm»
Unicode reserva al símbolo una posición propia, U+03A9; la «Ω» del bloque Letterlike Symbols está formalmente obsoleta, aunque tenga el mismo aspecto. El kiloohmio se escribe kΩ, el megaohmio MΩ. En los esquemas el prefijo suele sustituir a la coma: 4k7 significa 4,7 kΩ.
La m minúscula es mili-, la M mayúscula es mega-, y confundir el miliohmio con el megaohmio da nueve órdenes de magnitud de diferencia. El símbolo ruso es Ом, con О mayúscula.
06 · Unidades vecinas
El ohmio y el siemens describen una misma propiedad desde dos lados. En corriente alterna se añade a la resistencia una parte reactiva, y la magnitud completa se llama impedancia — se mide en los mismos ohmios.
el ohmio inverso
resistencia
resistividad
La impedancia de onda del vacío no es propiedad de sustancia alguna, sino una constante que enlaza el campo eléctrico y el magnético de una onda que viaja. Entre las fichas de Simetrium lindan con el ohmio voltio y amperio de la ley de Ohm, siemens como magnitud inversa, vatio y henrio s el faradio, que fijan la parte reactiva de la impedancia.
07 · Sección histórica
La ley de la que primero se burlaron
Ohm publicó su ley en 1827 y recibió a cambio acusaciones de charlatanería: sus colegas sostenían que la electricidad no obedece a proporciones simples. El reconocimiento llegó veinte años después.
El cable transatlántico obligó a los ingenieros a ponerse de acuerdo sobre una medida de la resistencia. El comité de la British Association publicó bobinas patrón, pero su valor resultó después bajo en un uno por ciento y un tercio.
El ohmio internacional se definió como la resistencia de una columna de mercurio de 14,4521 gramos de masa y 106,3 centímetros de largo, a la temperatura de fusión del hielo. La unidad podía reproducirse en cualquier laboratorio que tuviera mercurio puro y balanzas exactas.
Klaus von Klitzing descubrió que la resistencia Hall de un gas bidimensional toma valores estrictamente discretos que no dependen de la muestra. Diez años después se construyó sobre ese efecto un patrón, y él mismo recibió el premio Nobel.
Durante cuarenta años el ohmio fue una columna de mercurio — hasta que se hallaron escalones en un gas bidimensional
El ohmio internacional se fijaba con mercurio en un tubo de vidrio de longitud, masa y temperatura convenidas: la reproducibilidad se sostenía en la cuarta cifra, y los tubos había que recalibrarlos. En 1980 von Klitzing descubrió que la resistencia de un gas de electrones bidimensional en un campo magnético intenso se posa en mesetas múltiplos de h/e², con una exactitud inalcanzable para cualquier material. Diez años más tarde eso se convirtió en el patrón práctico, y en 2019 h y e quedaron fijados como números exactos — y la resistencia Hall cuántica pasó de magnitud medida a magnitud definida.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una, una hoja aparte: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 20 idiomas.
Unidades derivadas del SI con nombre propio
ficha del ohmio abiertaUnidades básicas del SI
en terracota — las cuatro unidades de las que se compone el ohmioLa resistencia en otros sistemas
Idioma de la ficha
20 idiomas. El símbolo Ω es internacional, pero la sección de los conductores se indica de distinta manera: en milímetros cuadrados en Europa y por calibre AWG en América del Norte — en las traducciones las tablas se ajustan a la práctica local.