Ohm
Unit terbitan SI · kuantiti: rintangan elektrik
01 · Takrif
Satu ohm ialah rintangan sesuatu bahagian yang padanya arus satu ampere menghasilkan susutan satu volt. Kuantiti ini didiami dari kedua-dua belah: wayar tembaga berkeratan satu milimeter persegi memberi 17 miliohm setiap meter, gegelung pemanas berpuluh ohm, perintang pada papan daripada beberapa ohm hingga megaohm, dan penebat gigaohm. Rintangan bergantung pada bahan, bentuk dan suhu: pada logam ia meningkat apabila panas, pada semikonduktor ia menurun, dan pada superkonduktor di bawah suhu genting ia menjadi sifar tepat.
Rintangan sesuatu konduktor terbentuk daripada tiga perkara: kerintangan bahan, panjang dan luas keratan rentas. Dua kali lebih panjang bermakna dua kali lebih besar; dua kali lebih tebal pada garis pusat bermakna empat kali lebih kecil, kerana luas bertambah mengikut kuasa dua. Julat nilainya di alam lebih lebar daripada mana-mana kuantiti elektrik lain: antara tembaga dan kaca kuarza terbentang dua puluh empat tertib. Hukum Ohm pula jauh daripada sentiasa berlaku: ia benar bagi logam pada suhu tetap, tetapi tidak bagi diod, lampu pijar atau nyahcas dalam gas, yang rintangannya bergantung pada arus itu sendiri.
Garis lurus pada graf hanya diperoleh dengan perintang logam pada suhu yang tidak berubah. Filamen lampu pijar memanas bersama arus, rintangannya meningkat sepuluh kali ganda, dan lengkung membengkok ke bawah. Diod langsung tidak mengalirkan sehingga voltan mencapai ambang, dan selepas itu arus meningkat secara eksponen. Nyahcas dalam gas berkelakuan lebih ganjil lagi: ia mempunyai bahagian berintangan negatif, tempat arus yang meningkat disertai voltan yang menurun — dan justeru sebab itulah lampu pendarfluor memerlukan balast yang menghadkan arus.
02 · Penukaran
Masukkan satu rintangan — helaian ini akan membalikkannya menjadi kekonduksian
Siemens ialah ohm songsang, dan jadual membalikkan kuantiti itu dan bukannya mendarabkannya. Ohm-ohm lama berbeza daripada ohm hari ini sebanyak pecahan satu peratus, tetapi itu sudah cukup untuk membuat pengiraan telegraf antara negara bercanggah.
Nilai perintang dikodkan dengan gelang warna, kerana pada komponen sebesar sebutir beras tiada tempat untuk mencetak angka, sedangkan gelang boleh dibaca dari mana-mana arah. Dua gelang pertama memberi angka bererti, yang ketiga pendarab, yang keempat terikan. Nilainya sendiri pun tidak diambil berturutan tetapi daripada siri E24: dua puluh empat nilai setiap dekad, dipilih supaya dua nilai bersebelahan berbeza kira-kira sepuluh peratus dan jalur terikannya bertindih.
| Unit | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| Ω | ohm, unit SI | 1 | unit awal helaian ini |
| mΩ | miliohm | 1000 | di tempat rintangan menjadi penghalang |
| µΩ | mikroohm | 1000000 | diukur dengan sambungan empat wayar |
| kΩ | kiloohm | 0.001 | bahagian skala yang paling didiami |
| MΩ | megaohm | 10⁻⁶ | di atasnya bermulalah penebatan |
| GΩ | gigaohm | 10⁻⁹ | arus sebesar ini tidak lagi diukur oleh alat biasa |
| S | siemens, kekonduksian | 1 | kuantiti songsang, bukan unit yang lain |
| statΩ | ohm sistem CGS elektrostatik | 1.113·10⁻¹² | hampir sembilan ratus gigaohm dalam satu unit |
| abΩ | abohm sistem CGS elektromagnet | 10⁹ | sebilion kali lebih kecil daripada ohm |
| Ω (int.) | ohm antarabangsa 1908 | 0.9995 | turus raksa sepanjang 106.3 cm |
| Ω₉₀ | ohm praktik 1990 | 1 | berbeza sebanyak tujuh belas persebilion |
| h/e² | rintangan kuantum | 3.874·10⁻⁵ | nombor tepat sejak 2019 |
| Ω | ohm | 1 | unit awal helaian ini |
Ohm dan siemens ialah songsangan satu sama lain: fizik yang sama, ditulis sebagai rintangan atau sebagai kekonduksian
03 · Orde kuantiti
daripada superkonduktor kepada penebatSatu ohm: satu meter wayar nikrom yang lebih halus daripada batang mancis
04 · Alat pengukur
Rintangan diukur dengan apa
Ia mengalirkan arusnya sendiri melalui komponen dan mengukur susutan voltan. Ia hanya berfungsi pada litar yang tiada bekalan: voltan asing merosakkan bacaan atau merosakkan alat itu sendiri. Alat itu turut melihat cabang selari dalam litar, sebab itu perintang yang hendak diperiksa selalunya dipateri keluar.
Empat lengan dan sebuah galvanometer pada pepenjuru: rintangan yang diukur diimbangkan dengan rintangan yang diketahui sehingga jarum berhenti pada sifar. Kejituannya bergantung hanya pada perintang piawai dan kepekaan penunjuk sifar, bukan pada bekalan — dari situlah sepersejuta pada titi makmal.
Arus dibawa masuk melalui sepasang wayar dan voltan diambil melalui pasangan yang lain — dan rintangan wayar serta sesentuhnya sendiri terkeluar daripada keputusan. Tanpa helah ini miliohm tidak dapat diukur: hujung penduga multimeter sendiri sudah memberi kira-kira sepersepuluh ohm.
Gas elektron dua dimensi dalam medan magnet kuat, pada suhu kira-kira satu kelvin, memberi rintangan yang tepat sama dengan pemalar von Klitzing dibahagi satu nombor bulat. Nilainya tidak bergantung pada bahan mahupun bentuk sampel — kebolehulangannya mencapai sepersebilion.
05 · Perperaturan penulisan
Ω ialah omega Yunani, bukan huruf O dan bukan «Ohm»
Unicode memberi lambang ini tempatnya sendiri, U+03A9; «Ω» daripada blok Letterlike Symbols secara rasmi sudah lapuk, walaupun rupanya sama. Kiloohm ditulis kΩ, megaohm MΩ. Pada skema, awalan kerap menggantikan titik perpuluhan: 4k7 bermaksud 4.7 kΩ.
Huruf m kecil bermaksud mili-, huruf M besar bermaksud mega-, dan mengelirukan miliohm dengan megaohm memberi beza sembilan tertib. Lambang Rusianya ialah Ом, dengan О besar.
06 · Satuan tetangga
Ohm dan siemens memerihalkan sifat yang sama dari dua belah. Dalam arus ulang-alik, rintangan ditambah bahagian reaktif, dan keseluruhan kuantiti itu dipanggil impedans — diukur dengan ohm yang sama juga.
ohm songsang
rintangan
kerintangan
Impedans gelombang vakum bukanlah sifat sesuatu bahan, melainkan pemalar yang mengikat medan elektrik dengan medan magnet sebuah gelombang yang berjalan. Antaranya helaian-helaian Simetrium yang bersebelahan dengan ohm volt dan ampere daripada hukum Ohm, siemens sebagai kuantiti songsang, watt dan henry s farad, yang menetapkan bahagian reaktif impedans.
07 · Bagian sejarah
Hukum yang mula-mula ditertawakan
Ohm menerbitkan hukumnya pada 1827 dan sebagai balasan menerima tuduhan menipu: rakan sejawatnya berpendapat bahawa elektrik tidak menurut nisbah yang begitu mudah. Pengiktirafan datang dua puluh tahun kemudian.
Kabel rentas Atlantik memaksa para jurutera bersetuju tentang ukuran rintangan. Jawatankuasa Persatuan British mengeluarkan gegelung piawai, tetapi nilainya kemudian ternyata rendah sebanyak satu peratus dan satu pertiga.
Ohm antarabangsa ditakrifkan sebagai rintangan turus raksa berjisim 14.4521 gram dan sepanjang 106.3 sentimeter, pada suhu lebur ais. Unit itu boleh dihasilkan semula di mana-mana makmal yang mempunyai raksa tulen dan neraca yang jitu.
Klaus von Klitzing mendapati bahawa rintangan Hall bagi gas dua dimensi mengambil nilai yang benar-benar diskret dan tidak bergantung pada sampel. Sepuluh tahun kemudian sebuah piawai dibina atas kesan itu, dan dia sendiri menerima Hadiah Nobel.
Empat puluh tahun lamanya ohm ialah turus raksa — sehinggalah anak tangga ditemui dalam gas dua dimensi
Ohm antarabangsa ditetapkan dengan raksa dalam tiub kaca yang panjang, jisim dan suhunya telah dipersetujui: kebolehulangan bertahan sehingga angka keempat, dan tiub itu perlu ditentukur semula. Pada 1980 von Klitzing mendapati bahawa rintangan gas elektron dua dimensi dalam medan magnet kuat hinggap pada dataran yang merupakan gandaan h/e², dengan kejituan yang tidak dicapai oleh mana-mana bahan. Sepuluh tahun kemudian itu menjadi piawai praktik, dan pada 2019 nilai h dan e ditetapkan sebagai nombor tepat — maka rintangan Hall kuantum bertukar daripada kuantiti yang diukur kepada kuantiti yang ditakrifkan.
Katalog · satuan ukuran
Satu helaian untuk tiap kuantiti
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tidak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan seharian. Masing-masing punya helaiannya: takrif, penukaran, alat, peraturan penulisan. Dalam 32 bahasa.
Satuan turunan SI bernama sendiri
helaian ohm terbukaSatuan dasar SI
berwarna terakota — empat unit yang membentuk ohmRintangan dalam sistem lain
Bahasa helaian
32 bahasa. Lambang Ω bersifat antarabangsa, tetapi keratan rentas wayar ditulis berlainan: dalam milimeter persegi di Eropah dan mengikut nombor AWG di Amerika Utara — dalam terjemahan, jadual dibawa kepada amalan setempat.