Ohm
Unitate SI derivată · mărime: rezistență electrică
01 · Definiție
Un ohm este rezistența unei porțiuni pe care un curent de un amper produce o cădere de un volt. Mărimea este locuită din amândouă părțile: un conductor de cupru cu secțiunea de un milimetru pătrat dă 17 miliohmi pe metru, o spirală de încălzire zeci de ohmi, un rezistor pe o placă de la unități până la megaohmi, izolația gigaohmi. Rezistența depinde de material, de geometrie și de temperatură: la metale crește cu încălzirea, la semiconductoare scade, iar la un supraconductor sub temperatura critică devine exact zero.
Rezistența unui conductor se compune din trei lucruri: rezistivitatea materialului, lungimea și aria secțiunii. De două ori mai lung înseamnă de două ori mai mult; de două ori mai gros în diametru înseamnă de patru ori mai puțin, fiindcă aria crește ca pătratul. Domeniul valorilor din natură este mai larg decât la orice altă mărime electrică: între cupru și sticla de cuarț sunt douăzeci și patru de ordine de mărime. Legea lui Ohm, în schimb, e departe de a se împlini întotdeauna: e valabilă pentru metale la temperatură constantă, dar nu pentru o diodă, un bec cu incandescență sau o descărcare într-un gaz, unde rezistența depinde de curentul însuși.
O dreaptă pe grafic iese numai la un rezistor metalic la temperatură constantă. Filamentul unui bec cu incandescență se încinge odată cu curentul, rezistența lui crește de zece ori, iar curba se apleacă în jos. O diodă nu conduce deloc până când tensiunea nu atinge un prag, iar apoi curentul crește exponențial. Descărcarea într-un gaz se poartă și mai ciudat: are o porțiune cu rezistență negativă, unde curentul care crește este însoțit de o tensiune care scade — și tocmai de aceea lampa fluorescentă are nevoie de un balast care să limiteze curentul.
02 · Conversie
Introduceți o rezistență — fișa o întoarce în conductanță
Siemensul este ohmul invers, iar tabelul întoarce mărimea în loc să o înmulțească. Ohmii istorici se deosebeau de cel de azi prin fracțiuni de procent, dar asta ajungea pentru ca socotelile telegrafice să se despartă de la o țară la alta.
Valorile rezistoarelor se codifică prin inele colorate, fiindcă pe o piesă cât un bob de orez nu ai unde tipări cifre, iar inelele se citesc din orice parte. Primele două dau cifrele semnificative, al treilea multiplicatorul, al patrulea toleranța. Valorile însele nu se iau la rând, ci din seria E24: douăzeci și patru de valori pe decadă, alese astfel încât vecinele să difere cu aproximativ zece la sută, iar benzile lor de toleranță să se suprapună.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| Ω | ohm, unitate SI | 1 | unitatea de pornire a acestei fișe |
| mΩ | miliohm | 1000 | acolo unde rezistența încurcă |
| µΩ | microohm | 1000000 | se măsoară cu montaj cu patru fire |
| kΩ | kiloohm | 0,001 | porțiunea cea mai locuită a scării |
| MΩ | megaohm | 10⁻⁶ | mai sus începe izolația |
| GΩ | gigaohm | 10⁻⁹ | acest curent nu îl mai măsoară un aparat obișnuit |
| S | siemens, conductanță | 1 | o mărime inversă, nu altă unitate |
| statΩ | ohm al sistemului CGS-ES | 1,113·10⁻¹² | aproape nouă sute de gigaohmi într-o singură unitate |
| abΩ | abohm al sistemului CGS-EM | 10⁹ | de un miliard de ori mai mic decât ohmul |
| Ω (int.) | ohmul internațional 1908 | 0,9995 | coloană de mercur lungă de 106,3 cm |
| Ω₉₀ | ohmul practic 1990 | 1 | se deosebea cu șaptesprezece miliardimi |
| h/e² | rezistență cuantică | 3,874·10⁻⁵ | număr exact din 2019 |
| Ω | ohm | 1 | unitatea de pornire a acestei fișe |
Ohmul și siemensul sunt inversul unul altuia: aceeași fizică, scrisă ca rezistență sau ca conductanță
03 · Ordine de mărime
de la supraconductor la izolatorUn ohm: un metru de sârmă de nicrom mai subțire decât un chibrit
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară rezistența
Trece prin piesă un curent propriu și măsoară căderea de tensiune. Lucrează numai pe un circuit fără alimentare: o tensiune străină strică indicația sau distruge aparatul. Aparatul vede și ramurile paralele ale montajului, de aceea rezistorul de verificat se dezlipește cel mai adesea.
Patru brațe și un galvanometru pe diagonală: rezistența măsurată se echilibrează cu una cunoscută până când acul stă pe zero. Exactitatea depinde numai de rezistoarele etalon și de sensibilitatea indicatorului de zero, nu de alimentare — de aici milionimile la punțile de laborator.
Curentul se aduce printr-o pereche de fire, iar tensiunea se ia prin alta — și rezistența firelor și a contactelor iese din rezultat. Fără acest procedeu miliohmii nu pot fi măsurați: vârfurile unui multimetru dau singure aproape o zecime de ohm.
Un gaz de electroni bidimensional într-un câmp magnetic intens, la aproximativ un kelvin, dă o rezistență exact egală cu constanta von Klitzing împărțită la un număr întreg. Valoarea nu depinde nici de material, nici de forma probei — reproductibilitatea ajunge la miliardimi.
05 · Reguli de scriere
Ω este un omega grecesc, nu litera O și nici „Ohm”
Unicode îi dă simbolului o poziție proprie, U+03A9; „Ω” din blocul Letterlike Symbols este formal învechit, deși arată la fel. Kiloohmul se scrie kΩ, megaohmul MΩ. În scheme prefixul înlocuiește adesea virgula: 4k7 înseamnă 4,7 kΩ.
M mic înseamnă mili-, M mare înseamnă mega-, iar confundarea miliohmului cu megaohmul dă o diferență de nouă ordine de mărime. Simbolul rusesc este Ом, cu О mare.
06 · Unități vecine
Ohmul și siemensul descriu aceeași proprietate din două părți. În curent alternativ la rezistență se adaugă o parte reactivă, iar mărimea întreagă se numește impedanță — se măsoară în aceiași ohmi.
ohmul invers
rezistență
rezistivitate
Impedanța de undă a vidului nu este proprietatea vreunei substanțe, ci o constantă care leagă câmpul electric de cel magnetic al unei unde care se propagă. Dintre fișele Simetrium se învecinează cu ohmul volt și amper din legea lui Ohm, siemens ca mărime inversă, watt și henry s faradul, care fixează partea reactivă a impedanței.
07 · Secțiune istorică
Legea de care s-a râs la început
Ohm și-a publicat legea în 1827 și a primit în schimb acuzații de șarlatanie: colegii socoteau că electricitatea nu se supune unor proporții simple. Recunoașterea a venit douăzeci de ani mai târziu.
Cablul transatlantic i-a silit pe ingineri să se înțeleagă asupra unei măsuri a rezistenței. Comitetul Asociației Britanice a publicat bobine etalon, dar valoarea lor s-a dovedit mai târziu mai mică cu un procent și o treime.
Ohmul internațional a fost definit ca rezistența unei coloane de mercur cu masa de 14,4521 grame și lungimea de 106,3 centimetri, la temperatura de topire a gheții. Unitatea putea fi refăcută în orice laborator care avea mercur pur și balanțe exacte.
Klaus von Klitzing a descoperit că rezistența Hall a unui gaz bidimensional ia valori strict discrete, care nu depind de probă. Zece ani mai târziu s-a construit pe acest efect un etalon, iar el însuși a primit Premiul Nobel.
Patruzeci de ani ohmul a fost o coloană de mercur — până s-au găsit trepte într-un gaz bidimensional
Ohmul internațional era dat de mercur într-un tub de sticlă cu lungime, masă și temperatură convenite: reproductibilitatea se ținea la a patra cifră, iar tuburile trebuiau recalibrate. În 1980 von Klitzing a descoperit că rezistența unui gaz de electroni bidimensional în câmp magnetic intens se așază pe platouri multipli de h/e², cu o exactitate de neatins pentru orice material. Zece ani mai târziu acesta a devenit etalonul practic, iar în 2019 h și e au fost fixate ca numere exacte — și rezistența Hall cuantică a trecut de la mărime măsurată la mărime definită.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 32 de limbi.
Unități SI derivate cu nume propriu
fișa ohmului este deschisăUnități fundamentale SI
în teracotă — cele patru unități din care se compune ohmulRezistența în alte sisteme
Limba fișei
32 de limbi. Simbolul Ω este internațional, dar secțiunea conductoarelor se indică diferit: în milimetri pătrați în Europa și după calibrul AWG în America de Nord — în traduceri tabelele sunt aduse la practica locală.