Ом
Георг Ом преподавал математику в кёльнской гимназии и по вечерам мерил ток в проволоках. Батареи того времени быстро садились, поэтому в 1826 году он взял термопару: один спай в кипящей воде, другой в тающем льду. Она давала ровное напряжение. Ом менял проволоки разной длины и смотрел, насколько отклоняется магнитная стрелка над проводом.
В 1827 году он описал закон: ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Книгу встретили холодно, признание пришло к Ому через полтора десятка лет. Один ом — сопротивление, при котором напряжение 1 V гонит ток 1 A. Спираль чайника — около 26 Ω, резистор на плате — тысячи ом.
| Обозначение | Ω |
| Определение | вольт на ампер · V/A · kg·m²·s⁻³·A⁻² |
| Опорные значения | R_K — 25 812,807 45 Ω · международный ом — 1,000 49 Ω · волновое сопротивление вакуума — 376,73 Ω |
| Введена | 1861, Британская ассоциация · международный ом 1881 · в СИ с 1960 года |
| Стандарты | ISO 80000-6 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| Типичные значения | 17 mΩ — метр медного провода 1 mm² · 26 Ω — спираль чайника · 4,7 kΩ — резистор на плате |
01 · Определение
Вольт на каждый ампер
Сопротивление R показывает, какое напряжение нужно, чтобы прогнать через проводник ток в один ампер. Один ом — один вольт на ампер. Электроны в металле всё время сталкиваются с колеблющимися атомами решётки и отдают им энергию. Поэтому провод под током нагревается.
Сопротивление провода растёт с длиной и падает с толщиной. Оно зависит и от материала: нихром сопротивляется в 65 раз сильнее меди. У металлов сопротивление растёт при нагреве, а у угля — немного падает.
Как прочитать резистор по полоскам
На маленьком резисторе цифры не напечатать, поэтому номинал рисуют кольцами. Первые две полоски — цифры, третья — множитель, четвёртая, отдельно от них, — допуск. Чёрный значит 0, коричневый 1, красный 2 и так по радуге до белого 9. Выберите цвета, и внизу появится номинал с пределами допуска.
Сопротивление провода равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину и делённому на сечение. Сто метров медного провода сечением 1 mm² — 1,7 Ω. Спираль чайника на 2 kW при 230 V — около 26 Ω: для неё берут нихром, тонкий и короткий.
Когда закон Ома выполняется, а когда нет
Слева лабораторный источник: напряжение до 24 V, ток он ограничивает десятью амперами. Между двумя зажимами натянута проволока. Ток греет её, и от тепла она провисает, краснеет, желтеет и может расплавиться. Справа лупа показывает, что внутри: фиолетовые точки — атомы решётки, они дрожат тем сильнее, чем горячее металл; бирюзовые — электроны, вспышка — столкновение. Можно опустить проволоку в воду: там она не нагреется выше 100 °C. Время на сцене ускорено в четыре раза.
Двигайте напряжение и смотрите, как греется проволока.
02 · Пересчёт
| Единица | Значение | Где встречается |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Нить лампы 60 W горячей сопротивляется около 880 Ω, а холодной — в тринадцать раз меньше.
Сименс — обратная величина: проводимость 1 S значит сопротивление 1 Ω, а 1 mS — 1 kΩ.
У сверхпроводника сопротивление ровно ноль: ток в кольце из него идёт годами без источника.
03 · Порядки величин
04 · Приборы измерения
05 · Правила записи
06 · Соседние единицы
07 · Исторический раздел
Международный ом 1893 года — сопротивление столба ртути длиной 106,3 cm и массой 14,4521 g при 0 °C, то есть сечением около 1 mm². Ртуть брали потому, что её легко очистить и залить в трубку одинаково в любой лаборатории. Позже выяснилось, что этот ом на 0,049 % больше нынешнего.
С 1990 года ом хранят на квантовом эффекте Холла. В тонкой плёнке при сильном магнитном поле и глубоком холоде сопротивление Холла встаёт на ровные ступени R_K/i. Постоянная фон Клитцинга R_K = h/e² равна 25 812,807 45 Ω, и с 2019 года это число точное.
Каталог величин
весь указатель →Семь основных единиц СИ
Капля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.
Открыть указатель →