Siemens
Származtatott SI-egység · mennyiség: elektromos vezetés
01 · Meghatározás
Egy siemens annak a szakasznak a vezetése, amelynek ellenállása egy ohm. Új fizika nincs az egységben, az írás kényelme van benne: a párhuzamos vezetések egyszerűen összeadódnak, míg az ellenállásokat reciprokokon át kell számolni. Ezért beszélnek siemensben ott, ahol minden párhuzamosan van kötve — az elektrokémiában oldatokról, az élettanban membránokról, az elektronikában egy tranzisztor meredekségéről.
Épp ez indokolja az egységet. Párhuzamos kapcsolásban az ellenállásokat reciprokokon keresztül kell összevonni, a vezetések viszont egyszerűen összeadódnak, mint az áramok egy csomópontban; egy elágazó hálózat számítása siemensben összeadásra egyszerűsödik. A második terület az oldatoké. A víz vezetőképessége arányos az oldott sók mennyiségével, és az egész vízkezelés, az akváriumtól az atomerőműig, mikrosiemensben méri centiméterenként. Tiszta vízben a vezetőképességet a saját disszociációja szabja meg, és öt század mikrosiemens körül van centiméterenként — olyan határ, amely alá egyetlen desztilláció sem megy.
Három három ohmos ellenállás párhuzamosan egy ohmot ad — de az ellenállásokon át eljutni oda annyit tesz, mint három törtet összeadni és a végeredményt megfordítani. Siemensben ugyanez fejben megy: egyharmad meg egyharmad meg egyharmad az egy. Ezen nyugszik a csomóponti-potenciálok módszere, ahol az ismeretlenek a csomóponti potenciálok, az együtthatók pedig az ágak vezetései: a mátrix szimmetrikus lesz, és számszerűen megoldható egyetlen tört nélkül. Az energiahálózatok számításait épp siemensben végzik, és csak a végső választ váltják át ohmra.
02 · Átszámítás
Adjon meg egy vezetést — az adatlap átfordítja ellenállássá
Az ohmmal való kapcsolat reciprok, ezért a táblázat elosztja az egységet az értékkel. A mho és a „reciprok ohm” ugyanaz a siemens régi néven, amely a hetvenes évekig megvan a kézikönyvekben.
A vezetőképesség-mérő nem az oldat vezetőképességét méri, hanem a saját cellájának vezetését, ezért az érzékelő adatlapján cellaállandó szerepel: az elektródák távolságának és felületének aránya. A mért siemenst ezzel az állandóval reciprok centiméterben szorozva kapjuk a mikrosiemenst centiméterenként. Tiszta vízhez kis állandójú cellát vesznek, tengervízhez nagyot, különben a műszer kifut a méréshatárból.
| Egység | Név | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|---|
| S | siemens, SI-egység | 1 | ennek az adatlapnak a kiindulási egysége |
| mS | millisiemens | 1000 | a megszokott szakasz az elektrokémiában |
| µS | mikrosiemens | 1000000 | centiméterenként — a laboratóriumok munkaírásmódja |
| nS | nanosiemens | 10⁹ | itt a vezetés már zavar, ahelyett hogy hasznot hozna |
| kS | kilosiemens | 0,001 | az ellenállás mikroohmba esik |
| Ω | ohm, ellenállás | 1 | reciprok mennyiség, nem másik egység |
| kΩ | kiloohm | 0,001 | négy tizedesjegy — ez már mikrosiemens |
| ℧ | mho, ohm visszafelé | 1 | ugyanaz régi néven |
| abS | absiemens, CGS-EM | 10⁻⁹ | egymilliárd siemens egyetlen egységben |
| statS | a CGS-ES rendszer siemense | 8,988·10¹¹ | valamivel több egy pikosiemensnél |
| Siem.-egys. | 1860-as Siemens-egység | 0,9536 | egy méter hosszú higanyoszlop |
| 2e²/h | vezetési kvantum | 12906 | 2019 óta pontos szám |
| S | siemens | 1 | ennek az adatlapnak a kiindulási egysége |
Az ohmmal való kapcsolat reciprok, ezért a táblázat elosztja az egységet az értékkel: a párhuzamos vezetések összeadódnak, az ellenállások nem
03 · Nagyságrendek
a szigetelőtől a szupravezetőigEgy siemens: szakasz egy ohm ellenállással
04 · Mérőeszközök
Mivel mérik a vezetést
Váltakozó áramot hajt át az oldaton, és Ohm törvénye szerint számolja a vezetést. Az egyenáram nem jó: bontja a vizet és elektrolízistermékekkel vonja be az elektródákat, ezért a táplálás mindig váltakozó, rendszerint egy kilohertzen.
Az oldat két toroidon halad át: az első gyűrűáramot kelt a folyadékban, a második felfogja. Az elektródák egyáltalán nem érnek a közeghez, ezért az érzékelő savakban, lúgokban és szennyezett szennyvízben is dolgozik, ahol a szokásos lemezek egy hónap alatt tönkremennének.
1978 óta az óceán sótartalmát nem kémiai elemzéssel határozzák meg, hanem a vezetőképesség mérésével, a hőmérséklettel és a nyomással együtt. A gyakorlati sótartalom-skálát a minta vezetőképességének és egy kálium-klorid összehasonlító oldat vezetőképességének aránya határozza meg, ezért dimenzió nélküli.
Egy atomnyi vastagságú híd vezetése nem folytonosan változik, hanem lépcsőkben, amelyek a 77,48 mikrosiemensnyi kvantum többszörösei. Az érték csak a Planck-állandótól és az elektron töltésétől függ, magát a jelenséget pedig úgy figyelik, hogy egy aranyszálat szakadásig nyújtanak.
05 · Írásszabályok
Nagy S — különben a másodperc
Itt a kis- és nagybetű viseli az egész terhet: S a siemens, s a másodperc. Az egység neve oroszul nem változik szám szerint: „öt siemens”, nem „siemensek”, mert családnév. 1971-ig ugyanezt a mennyiséget „mhónak” nevezték — ohm visszafelé olvasva, a fordított ℧ jellel. A név csaknem egy évszázadig tartotta magát, és ma is felbukkan angol nyelvű tranzisztordokumentációban, ahol a meredekséget millimhóban adják meg. Egy oldat vezetőképességét S/m-ben írják, de a laboratóriumi gyakorlat szilárdan ragaszkodik a µS/cm-hez: ez százszor kisebb, és a számok kényelmesebbek lesznek.
Az orosz jel См, nagy С-vel. 1971-ig az egységet „mhónak” hívták — ohm visszafelé olvasva —, és fordított ómegával ℧ jelölték; az írásmódot hivatalosan eltörölték, de előfordul elektroncsövekről szóló kézikönyvekben és angol nyelvű tranzisztorirodalomban, ahol a meredekséget olykor még mindig millimhóban adják meg. Az oldatok vezetőképességét rendszerint mikrosiemensben adják meg centiméterenként, nem méterenként: a két írásmód közötti szorzó száz, és az összekeverése olyan hibát ad, amely miatt a kazánvizet könnyen megfelelőnek ítélik, pedig nem az.
06 · Szomszédos egységek
A siemens és az ohm egy mennyiség két oldalról. Váltakozó áramú körökben az impedancia reciprokát admittanciának hívják, és szintén siemensben mérik.
A vezetési kvantum a von Klitzing-állandó felének reciproka: a két szám ugyanazt a kvantumhatárt írja le két oldalról. A Simetrium adatlapjai közül a siemens szomszédai ohm reciprok mennyiségként, amper s a volt a meghatározásból, mol literenként oldatokhoz és farad az admittancia meddő részéből.
07 · Történeti rész
Az ohm visszafelé olvasva
Siemens megépítette a távíróvonalat Szentpétervártól a Krímig és az első villamost. A vezetés egysége az ő nevét viseli — és az ohm reciproka.
A vezetést „mhóban” mérték — ohm visszafelé —, és fordított ómegával jelölték. A nevet William Thomsonnak tulajdonítják, és több mint nyolcvan évig tartotta magát: a csöves kézikönyvek tele vannak millimhóval.
A tizennegyedik Általános Konferencia elfogadta a siemenst, a katalt és a mólt, lezárva ezzel a saját nevű származtatott egységek listáját. A siemens az egyetlen SI-egységnek bizonyult, amelyet vállalkozóról neveztek el, nem pedig kizárólag tudósról.
Két vezető közötti pontérintkezésben a vezetés ugrásokban változik, a 77,48 mikrosiemensnyi kvantum többszöröseiben. Minden lépcső azt jelenti, hogy még egy csatorna nyílik meg az elektronok előtt — az a határ, amelyen túl a vezetés megszűnik folytonos mennyiség lenni.
Ugyanaz a név két különböző egységre szállt, száz év különbséggel
1860-ban Werner Siemens ellenállásetalont javasolt — egy méter hosszú, egy négyzetmilliméter keresztmetszetű higanyoszlopot —, és „Siemens-egységnek” nevezték el. A mai ohm 0,9536 részét tette ki, és negyed századon át a kontinens távírászainak munkamértéke volt. Húsz évvel később a kongresszus helyette az ohmot választotta, amely nagyságában némileg más volt. 1971-ben pedig a tizennegyedik Általános Konferencia Siemens nevét a vezetés egységének adta — épp annak a mennyiségnek, amely a reciproka annak, amiről ő írt. A furcsaság éppen ebben áll: egy vállalkozó ellenállásegységet javasolt, a neve pedig annak reciprokára szállt.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Az SI hét alapegysége, huszonkét saját nevű származtatott egység és a rendszeren kívüli egységek, amelyek nélkül sem a technika, sem a hétköznapok nem boldogulnak. Mindegyiknek külön lapja van: meghatározás, átszámítás, eszközök, írásszabályok. 20 nyelven.
Saját nevű SI-származtatott egységek
a siemens adatlapja nyitvaAz SI alapegységei
terrakottával — az a négy egység, amelyből a siemens összeállA vezetés más írásmódokban
Az adatlap nyelve
20 nyelv. Az S jel nemzetközi, a víz keménysége viszont nem: német fokok, franciák, angolok és milligramm literenként — az adatlap a helyi gyakorlatra hozza őket.