옴
게오르크 옴은 쾰른의 김나지움에서 수학을 가르치며 저녁마다 금속선에 흐르는 전류를 쟀다. 당시의 전지는 금방 약해졌기 때문에, 1826년 그는 열전대를 썼다. 한쪽 접점은 끓는 물에, 다른 쪽은 녹는 얼음에 넣었다. 열전대는 고른 전압을 냈다. 옴은 길이가 다른 금속선을 바꿔 끼우며 도선 위의 자침이 얼마나 돌아가는지 지켜보았다.
1827년 그는 법칙을 발표했다. 전류는 전압에 비례하고 저항에 반비례한다. 책은 냉담한 반응을 얻었고, 옴은 십오 년쯤 지나서야 인정을 받았다. 옴이란 1 V의 전압이 1 A의 전류를 흘리게 하는 저항이다. 전기 주전자의 열선은 약 26 Ω, 기판 위의 저항기는 수천 옴이다.
| 기호 | Ω |
| 정의 | 암페어당 볼트 · V/A · kg·m²·s⁻³·A⁻² |
| 기준값 | R_K — 25 812.807 45 Ω · 국제 옴 — 1.000 49 Ω · 진공의 임피던스 — 376.73 Ω |
| 도입 | 1861년, 영국 과학진흥협회 · 국제 옴 1881년 · 1960년부터 SI |
| 규격 | ISO 80000-6 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| 대표 값 | 17 mΩ — 1 mm² 구리선 한 미터 · 26 Ω — 전기 주전자 열선 · 4.7 kΩ — 기판 위의 저항기 |
01 · 정의
암페어마다 볼트 하나
저항 R은 도체에 전류 한 암페어를 흘리려면 얼마의 전압이 필요한지를 나타낸다. 옴은 곧 암페어당 볼트다. 금속 속 전자는 진동하는 격자 원자와 끊임없이 부딪치며 원자에 에너지를 넘긴다. 그래서 전류가 흐르는 도선은 뜨거워진다.
도선의 저항은 길수록 커지고 굵을수록 작아진다. 재료에 따라서도 다르다. 니크롬은 구리보다 65배 더 저항한다. 금속은 가열하면 저항이 커지지만, 탄소는 조금 줄어든다.
띠 색으로 저항값 읽는 법
작은 저항기에는 숫자를 인쇄할 수 없어서 저항값을 색 띠로 칠한다. 처음 두 띠는 숫자, 셋째 띠는 배수, 조금 떨어진 넷째 띠는 허용차다. 검정은 0, 갈색은 1, 빨강은 2, 이렇게 무지개 순서로 흰색 9까지 간다. 색을 고르면 아래에 저항값과 허용 범위가 나타난다.
도선의 저항은 재료의 비저항에 길이를 곱하고 단면적으로 나눈 값이다. 단면적 1 mm²인 구리선 백 미터는 1.7 Ω이다. 230 V에서 2 kW인 전기 주전자 열선은 약 26 Ω이다. 그래서 가늘고 짧은 니크롬선을 쓴다.
옴의 법칙이 맞을 때와 맞지 않을 때
왼쪽은 실험실 전원이다. 전압은 최대 24 V이고, 전류는 열 암페어로 제한한다. 두 집게 사이에 금속선이 팽팽하게 걸려 있다. 전류가 선을 데우면 선은 열 때문에 처지고, 빨개지고, 노래지다가 녹을 수도 있다. 오른쪽 돋보기는 속을 보여 준다. 보라색 점은 격자 원자로, 금속이 뜨거울수록 더 세게 떨린다. 청록색 점은 전자이고, 번쩍임은 충돌이다. 선을 물에 담글 수도 있다. 물속에서는 100 °C보다 뜨거워지지 않는다. 화면 속 시간은 네 배 빠르게 흐른다.
전압을 움직여 금속선이 데워지는 모습을 보자.
02 · 환산
| 단위 | 값 | 어디서 만나는가 |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
60 W 전구의 필라멘트는 뜨거울 때 약 880 Ω, 차가울 때는 열세 배 작다.
지멘스는 그 역수다. 컨덕턴스 1 S는 저항 1 Ω, 1 mS는 1 kΩ에 해당한다.
초전도체의 저항은 정확히 영이다. 초전도 고리 속 전류는 전원 없이 몇 년이고 흐른다.
03 · 크기의 차수
04 · 측정 기기
05 · 표기 규칙
06 · 이웃 단위
07 · 역사 부문
1893년의 국제 옴은 0 °C에서 길이 106.3 cm, 질량 14.4521 g인 수은 기둥의 저항으로, 단면적이 약 1 mm²에 해당한다. 수은을 쓴 까닭은 정제하기 쉽고 어느 실험실에서나 똑같이 관에 채울 수 있기 때문이다. 나중에 이 옴이 오늘날의 옴보다 0.049 % 크다는 사실이 밝혀졌다.
1990년부터 옴은 양자 홀 효과로 유지된다. 강한 자기장과 극저온 속 얇은 막에서는 홀 저항이 고른 계단 R_K/i에 멈춘다. 폰 클리칭 상수 R_K = h/e²는 25 812.807 45 Ω이며, 2019년부터 이 값은 정확한 값이다.
산 한 방울이 즙의 색을 바꾸고, 소금은 불꽃에 색을 입히고, 물은 한 번 두드리면 언다. 그 아래에 Simetrium의 모든 페이지가 분야별, 가나다순으로 있다.
색인 열기 →