옴
SI 유도 단위 · 양: 전기 저항
01 · 정의
1옴은 1암페어의 전류가 1볼트의 강하를 만드는 구간의 저항이다. 이 양은 양쪽에서 다 길들여져 있다. 단면 1제곱밀리미터의 구리선은 1미터에 17밀리옴, 발열선은 수십 옴, 기판의 저항기는 몇 옴에서 메가옴까지, 절연은 기가옴이다. 저항은 재료와 모양과 온도에 달려 있다. 금속에서는 더워지면 커지고, 반도체에서는 작아지며, 초전도체에서는 임계 온도 아래에서 정확히 영이 된다.
도체의 저항은 세 가지로 이루어진다. 재료의 비저항, 길이, 단면적이다. 두 배 길면 두 배, 지름이 두 배 굵으면 네 배 작다. 넓이가 제곱으로 커지기 때문이다. 자연에서의 값의 폭은 다른 어떤 전기적 양보다 넓다. 구리와 석영 유리 사이에는 스물네 자릿수가 놓여 있다. 게다가 옴 법칙이 늘 성립하는 것도 아니다. 온도가 변하지 않는 금속에서는 옳지만, 다이오드나 백열전구나 기체 방전에서는 옳지 않다. 거기서는 저항이 전류 자체에 달려 있다.
그래프에 곧은 선이 나오는 것은 온도가 변하지 않는 금속 저항기뿐이다. 백열전구의 필라멘트는 전류와 함께 달아올라 저항이 열 배로 커지고 곡선은 아래로 꺾인다. 다이오드는 전압이 문턱에 이를 때까지 아예 통하지 않다가, 그다음에는 전류가 지수로 커진다. 기체 방전은 더 별나다. 음의 저항을 가진 구간이 있어 전류가 커지는데 전압은 떨어진다 — 형광등에 전류를 잡아 주는 안정기가 필요한 것은 바로 그 때문이다.
02 · 환산
저항을 넣으면 자료표가 그것을 컨덕턴스로 뒤집어 준다
지멘스는 뒤집힌 옴이고, 표는 양을 곱하는 대신 뒤집는다. 역사 속 옴들은 오늘의 옴과 백분의 몇만큼 달랐지만, 그것만으로 나라 사이의 전신 셈이 어긋났다.
저항기의 값은 색 띠로 부호화한다. 쌀알만 한 부품에는 숫자를 찍을 자리가 없고, 띠는 어느 쪽에서도 읽히기 때문이다. 앞의 둘은 유효 숫자를, 셋째는 곱수를, 넷째는 허용차를 준다. 값 자체도 차례대로 늘어놓지 않고 E24 계열에서 가져온다. 한 자릿수마다 스물넷, 이웃한 값이 대략 10퍼센트 차이 나고 허용차 범위가 겹치도록 고른 것이다.
| 단위 | 이름 | 값 | 어디서 만나는가 |
|---|---|---|---|
| Ω | 옴, SI 단위 | 1 | 이 자료표의 출발 단위 |
| mΩ | 밀리옴 | 1000 | 저항이 방해가 되는 곳 |
| µΩ | 마이크로옴 | 1000000 | 4단자 연결로 잰다 |
| kΩ | 킬로옴 | 0.001 | 눈금에서 가장 길든 구간 |
| MΩ | 메가옴 | 10⁻⁶ | 위로는 절연이 시작된다 |
| GΩ | 기가옴 | 10⁻⁹ | 이 전류는 보통 계기로는 이제 재지 못한다 |
| S | 지멘스, 컨덕턴스 | 1 | 역수인 양이지 다른 단위가 아니다 |
| statΩ | CGS 정전단위계의 옴 | 1.113·10⁻¹² | 한 단위에 거의 구백 기가옴 |
| abΩ | CGS 전자단위계의 앱옴 | 10⁹ | 옴의 십억분의 일 |
| Ω (int.) | 1908년의 국제 옴 | 0.9995 | 길이 106.3 cm의 수은 기둥 |
| Ω₉₀ | 1990년의 실용 옴 | 1 | 십억분의 십칠만큼 달랐다 |
| h/e² | 양자 저항 | 3.874·10⁻⁵ | 2019년부터 정확한 수 |
| Ω | 옴 | 1 | 이 자료표의 출발 단위 |
옴과 지멘스는 서로의 역수다. 같은 물리를 저항으로 쓰느냐 컨덕턴스로 쓰느냐의 차이다
03 · 크기의 차수
초전도체에서 절연체까지1옴: 성냥개비보다 가는 니크롬선 1미터
04 · 측정 기기
저항은 무엇으로 재는가
부품에 제 전류를 흘리고 전압 강하를 잰다. 전원을 끊은 회로에서만 일한다. 남의 전압은 눈금을 흐트러뜨리거나 계기를 망가뜨린다. 계기는 회로의 병렬 가지도 함께 보므로, 살펴볼 저항기는 대개 기판에서 떼어 낸다.
네 개의 팔과 대각선의 검류계. 재려는 저항을 알고 있는 저항과 맞세워 바늘이 영에 설 때까지 맞춘다. 정확도는 표준 저항기와 영점 지시기의 감도에만 달려 있고 전원에는 달려 있지 않다 — 실험실 브리지의 백만분의 일은 거기서 나온다.
전류는 한 쌍의 도선으로 넣고 전압은 다른 쌍으로 뽑아낸다 — 그러면 도선과 접점 자체의 저항이 결과에서 빠진다. 이 수법이 없으면 밀리옴은 잴 수 없다. 멀티미터의 탐침만으로도 10분의 1옴쯤 되기 때문이다.
강한 자기장 속의 이차원 전자기체는 1켈빈쯤에서 폰 클리칭 상수를 정수로 나눈 값과 꼭 같은 저항을 낸다. 그 값은 재료에도 시료의 모양에도 매이지 않으며, 재현성은 십억분의 일에 이른다.
05 · 표기 규칙
Ω은 그리스 문자 오메가이지, 글자 O도 「Ohm」도 아니다
유니코드는 이 기호에 고유한 자리 U+03A9를 준다. Letterlike Symbols 블록의 「Ω」은 모양은 같아도 형식상 쓰지 않기로 되어 있다. 킬로옴은 kΩ, 메가옴은 MΩ으로 쓴다. 회로도에서는 접두어가 소수점을 대신하는 일이 잦다. 4k7은 4.7 kΩ을 뜻한다.
작은 m은 밀리, 큰 M은 메가이고, 밀리옴과 메가옴을 뒤바꾸면 아홉 자릿수 차이가 난다. 러시아어 기호는 Ом, О는 대문자다.
06 · 이웃 단위
옴과 지멘스는 같은 성질을 두 쪽에서 말한다. 교류에서는 저항에 무효분이 더해지고 전체를 임피던스라 부른다 — 재는 단위는 같은 옴이다.
뒤집힌 옴
전기저항
비저항
진공의 파동 임피던스는 어떤 물질의 성질도 아니고, 달리는 파동의 전기장과 자기장을 묶는 상수다. 그 가운데 자료표 가운데 옴 곁에 놓이는 것은 볼트 와 암페어 옴 법칙에서 나오고, 지멘스 역수인 양으로, 와트 와 헨리 s 패럿, 임피던스의 무효분을 정하는 단위들이다.
07 · 역사 부문
처음에는 비웃음을 산 법칙
옴은 1827년에 자기 법칙을 발표했고 돌아온 것은 사기꾼이라는 비난이었다. 동료들은 전기가 단순한 비례를 따를 리 없다고 여겼다. 인정은 스무 해 뒤에 왔다.
대서양 횡단 케이블은 기술자들에게 저항의 잣대를 합의하도록 만들었다. 영국 학술협회 위원회는 표준 코일을 내놓았지만, 그 값은 나중에 1과 3분의 1퍼센트만큼 낮은 것으로 드러났다.
국제 옴은 얼음의 녹는점에서 질량 14.4521그램, 길이 106.3센티미터인 수은 기둥의 저항으로 정의되었다. 순수한 수은과 정확한 저울만 있으면 어느 실험실에서든 이 단위를 다시 만들 수 있었다.
클라우스 폰 클리칭은 이차원 기체의 홀 저항이 시료와 무관하게 엄격히 띄엄띄엄한 값을 가진다는 것을 발견했다. 열 해 뒤 이 효과 위에 표준이 세워졌고, 그 자신은 노벨상을 받았다.
마흔 해 동안 옴은 수은 기둥이었다 — 이차원 기체에서 계단이 발견되기까지는
국제 옴은 길이와 질량과 온도를 정해 둔 유리관 속의 수은으로 주어졌다. 재현성은 넷째 자리에서 멈췄고, 관은 다시 교정해야 했다. 1980년 폰 클리칭은 강한 자기장 속 이차원 전자기체의 저항이 h/e²의 정수배인 평탄 구간에 내려앉는다는 것을, 그것도 어떤 재료도 이르지 못하는 정확도로 그렇게 된다는 것을 발견했다. 열 해 뒤 그것이 실용 표준이 되었고, 2019년에는 h와 e가 정확한 수로 정해졌다 — 그렇게 양자 홀 저항은 재는 양에서 정하는 양으로 바뀌었다.
목록 · 측정 단위
양마다 하나의 자료표
SI 기본 단위 일곱, 고유한 이름을 가진 유도 단위 스물둘, 그리고 기술에도 일상에도 없어서는 안 되는 SI 밖의 단위들. 저마다 한 장씩: 정의, 환산, 기기, 표기 규칙. 36개 언어로.
고유한 이름을 가진 SI 유도 단위
옴 자료표가 열려 있음SI 기본 단위
테라코타색은 옴을 이루는 네 단위다른 단위계에서의 저항
자료표 언어
32 언어. 기호 Ω은 국제적이지만 전선의 단면적을 적는 방식은 그렇지 않다. 유럽은 제곱밀리미터, 북아메리카는 AWG 번호 — 번역에서는 표를 그 고장의 관행에 맞춰 옮긴다.