Ohm
Avledet SI-enhet · størrelse: elektrisk motstand
01 · Definisjon
Én ohm er motstanden i en strekning der en strøm på én ampere gir et fall på én volt. Størrelsen er kjent fra begge sider: en kobbertråd på én kvadratmillimeter gir 17 milliohm per meter, en varmespiral titalls ohm, en motstand på et kort fra enere til megaohm, isolasjonen gigaohm. Motstanden avhenger av materialet, geometrien og temperaturen: hos metaller vokser den med varmen, hos halvledere synker den, og hos en superleder under den kritiske temperaturen blir den nøyaktig null.
Motstanden i en leder settes sammen av tre ting: resistiviteten til materialet, lengden og tverrsnittsarealet. Dobbelt så lang er dobbelt så mye; dobbelt så tykk i diameter er fire ganger mindre, fordi arealet vokser som kvadratet. Verdiområdet i naturen er bredere enn hos noen annen elektrisk størrelse: mellom kobber og kvartsglass ligger tjuefire tierpotenser. Ohms lov holder dessuten langt fra alltid: den gjelder for metaller ved uendret temperatur, men ikke for en diode, en glødelampe eller en gassutladning, der motstanden avhenger av strømmen selv.
En rett linje i diagrammet får man bare med en metallmotstand ved uendret temperatur. Tråden i en glødelampe varmes opp med strømmen, motstanden vokser ti ganger, og kurven bøyer nedover. En diode leder ikke i det hele tatt før spenningen når en terskel, og deretter vokser strømmen eksponentielt. En gassutladning oppfører seg enda merkeligere: den har et område med negativ motstand, der voksende strøm følges av synkende spenning — og nettopp derfor trenger lysstoffrøret en forkobling som begrenser strømmen.
02 · Omregning
Skriv inn en motstand — databladet vender den til konduktans
Siemens er den inverse ohmen, og tabellen vender størrelsen i stedet for å gange den. De historiske ohmene avvek fra dagens med brøkdeler av en prosent, men det var nok til at telegrafberegningene gikk fra hverandre mellom landene.
Motstandsverdier kodes med fargeringer, fordi det ikke er noe sted å trykke sifre på en del på størrelse med et riskorn, og ringer leses fra alle kanter. De to første gir de gjeldende sifrene, den tredje multiplikatoren, den fjerde toleransen. Selve verdiene tas ikke i rekkefølge, men fra E24-rekken: tjuefire verdier per dekade, valgt slik at naboer skiller seg med omtrent ti prosent og toleransefeltene deres overlapper hverandre.
| Enhet | Navn | Verdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|---|
| Ω | ohm, SI-enhet | 1 | utgangsenheten for dette bladet |
| mΩ | milliohm | 1000 | der motstanden er i veien |
| µΩ | mikroohm | 1000000 | måles med firelederkobling |
| kΩ | kiloohm | 0,001 | den mest kjente delen av skalaen |
| MΩ | megaohm | 10⁻⁶ | ovenfor begynner isolasjonen |
| GΩ | gigaohm | 10⁻⁹ | den strømmen måler et vanlig instrument ikke lenger |
| S | siemens, konduktans | 1 | en invers størrelse, ikke en annen enhet |
| statΩ | ohm i CGS-ES-systemet | 1,113·10⁻¹² | nesten ni hundre gigaohm i én enhet |
| abΩ | abohm i CGS-EM-systemet | 10⁹ | en milliard ganger mindre enn ohmen |
| Ω (int.) | internasjonal ohm 1908 | 0,9995 | kvikksølvsøyle på 106,3 cm |
| Ω₉₀ | praktisk ohm 1990 | 1 | avvek med sytten milliarddeler |
| h/e² | kvantemotstand | 3,874·10⁻⁵ | nøyaktig tall siden 2019 |
| Ω | ohm | 1 | utgangsenheten for dette bladet |
Ohm og siemens er hverandres inverse: den samme fysikken, skrevet som motstand eller som konduktans
03 · Størrelsesordener
fra superleder til isolatorÉn ohm: en meter nikromtråd tynnere enn en fyrstikk
04 · Måleinstrumenter
Hva man måler motstand med
Det sender sin egen strøm gjennom delen og måler spenningsfallet. Det virker bare på en krets uten spenning: fremmed spenning forstyrrer avlesningen eller ødelegger instrumentet. Instrumentet ser også de parallelle greinene i kretsen, derfor loddes motstanden som skal sjekkes som regel av.
Fire greiner og et galvanometer i diagonalen: motstanden som måles balanseres mot en kjent til viseren står på null. Nøyaktigheten avhenger bare av normalmotstandene og følsomheten til nullindikatoren, ikke av forsyningen — derav milliondeler hos laboratoriebroer.
Strømmen føres inn gjennom ett par ledninger og spenningen tas av gjennom et annet — og motstanden i ledningene og kontaktene faller ut av resultatet. Uten dette grepet kan ikke milliohm måles: prøvespissene på et multimeter gir alene omtrent en tidels ohm.
En todimensjonal elektrongass i et sterkt magnetfelt ved omtrent én kelvin gir en motstand som er nøyaktig lik von Klitzings konstant delt på et helt tall. Verdien avhenger verken av materialet eller av formen på prøven — reproduserbarheten når milliarddeler.
05 · Skriveregler
Ω er en gresk omega, ikke bokstaven O og ikke «Ohm»
Unicode gir tegnet sin egen plass, U+03A9; «Ω» fra blokken Letterlike Symbols er formelt foreldet, selv om det ser likt ut. Kiloohm skrives kΩ, megaohm MΩ. På skjemaer erstatter prefikset ofte kommaet: 4k7 betyr 4,7 kΩ.
Liten m er milli-, stor M er mega-, og å blande milliohm med megaohm gir ni tierpotensers forskjell. Det russiske tegnet er Ом, med stor О.
06 · Naboenheter
Ohm og siemens beskriver den samme egenskapen fra to sider. I vekselstrøm kommer det en reaktiv del i tillegg til motstanden, og hele størrelsen kalles impedans — den måles i de samme ohmene.
den inverse ohmen
motstand
resistivitet
Bølgeimpedansen i vakuum er ikke en egenskap ved noe stoff, men en konstant som binder sammen det elektriske og det magnetiske feltet i en løpende bølge. Blant databladene til Simetrium grenser til ohmen volt og ampere ut fra Ohms lov, siemens som invers størrelse, watt og henry s farad, som fastsetter den reaktive delen av impedansen.
07 · Historisk del
Loven man først lo av
Ohm offentliggjorde loven sin i 1827 og fikk til svar beskyldninger om sjarlatanieri: kollegene mente at elektrisiteten ikke retter seg etter enkle forhold. Anerkjennelsen kom tjue år senere.
Den transatlantiske kabelen tvang ingeniørene til å bli enige om et motstandsmål. Komiteen i British Association ga ut normalspoler, men verdien deres viste seg senere å være én og en tredjedels prosent for lav.
Den internasjonale ohmen ble definert som motstanden i en kvikksølvsøyle med massen 14,4521 gram og lengden 106,3 centimeter, ved isens smeltepunkt. Enheten kunne gjenskapes i et hvilket som helst laboratorium som hadde rent kvikksølv og nøyaktige vekter.
Klaus von Klitzing oppdaget at Hall-motstanden i en todimensjonal gass tar strengt diskrete verdier som ikke avhenger av prøven. Ti år senere ble det bygd en normal på den effekten, og han selv fikk Nobelprisen.
I førti år var ohmen en kvikksølvsøyle — helt til man fant trinn i en todimensjonal gass
Den internasjonale ohmen ble gitt av kvikksølv i et glassrør med avtalt lengde, masse og temperatur: reproduserbarheten holdt til fjerde siffer, og rørene måtte kalibreres på nytt. I 1980 oppdaget von Klitzing at motstanden i en todimensjonal elektrongass i et sterkt magnetfelt legger seg på platåer som er multipler av h/e², med en nøyaktighet intet materiale når. Ti år senere ble det den praktiske normalen, og i 2019 ble h og e fastsatt som nøyaktige tall — og kvante-Hall-motstanden gikk fra å være en målt størrelse til å bli en definert.
Katalog · måleenheter
Et datablad for hver størrelse
Sju SI-grunnenheter, tjueto avledede med egne navn og enhetene utenfor systemet som verken teknikken eller hverdagen klarer seg uten. Hver har sitt eget blad: definisjon, omregning, instrumenter, skriveregler. På 32 språk.
Avledede SI-enheter med eget navn
databladet for ohm er åpnetSI-grunnenheter
i terrakotta — de fire enhetene ohmen bygges avMotstand i andre systemer
Databladets språk
32 språk. Tegnet Ω er internasjonalt, men ledertverrsnittet oppgis ulikt: i kvadratmillimeter i Europa og i AWG-mål i Nord-Amerika — i oversettelsene føres tabellene over til lokal praksis.