Simensi
Kipimo kitokanacho cha SI · kipimo: uwezo wa kupitisha umeme
01 · Ufafanuzi
Siemens moja ni uwezo wa kupitisha wa sehemu ambayo ukinzani wake ni ohm moja. Hakuna fizikia mpya katika kipimo hiki, kuna urahisi wa kuandika: uwezo wa kupitisha uliopo sambamba hujumlishwa tu, ilhali ukinzani lazima uhesabiwe kupitia vinyume. Ndiyo maana penye kila kitu kimeunganishwa sambamba huzungumzwa kwa siemens — katika kemia ya umeme kuhusu miyeyusho, katika fiziolojia kuhusu utando, katika elektroniki kuhusu mwinuko wa transista.
Ndicho hicho kinachokihalalisha kipimo. Katika muunganisho sambamba, ukinzani lazima uunganishwe kupitia vinyume, ilhali uwezo wa kupitisha hujumlishwa tu, kama mikondo kwenye kifundo; hesabu ya mtandao wenye matawi, ikiandikwa kwa siemens, hubaki kuwa kujumlisha tu. Uwanja wa pili ni miyeyusho. Uwezo wa maji kupitisha unalingana na kiasi cha chumvi zilizoyeyuka, na usafishaji wote wa maji, kuanzia hodhi ya samaki hadi kinu cha nyuklia, huupima kwa mikrosiemens kwa sentimita. Katika maji safi uwezo huo hutokana na kutengana kwake mwenyewe na upo karibu asilimia tano ya mikrosiemens kwa sentimita — mpaka ambao hakuna usafishaji unaoshuka chini yake.
Vikinzani vitatu vya ohm tatu vilivyounganishwa sambamba hutoa ohm moja — lakini kufika hapo kupitia ukinzani humaanisha kujumlisha sehemu tatu za namba na kugeuza jibu. Kwa siemens jambo lilelile hufanywa kichwani: theluthi moja jumlisha theluthi moja jumlisha theluthi moja ni moja. Njia ya vipeo vya vifundo hukaa juu ya hili: visivyojulikana ni vipeo vya vifundo na vizidishi ni uwezo wa matawi kupitisha; matriki hutoka ikiwa sawia na hutatuliwa kwa namba bila sehemu hata moja. Hesabu za mitandao ya umeme hufanywa hasa kwa siemens, na jibu la mwisho tu ndilo hubadilishwa kuwa ohm.
02 · Kubadilisha
Weka uwezo wa kupitisha — karatasi itaugeuza kuwa ukinzani
Uhusiano na ohm ni wa kinyume, ndiyo maana jedwali hugawanya kipimo kwa thamani. Mho na «ohm iliyogeuzwa» ni siemens zilezile kwa majina ya zamani, zilizopo katika vitabu vya mkono hadi miaka ya sabini.
Kipima uwezo hakipimi uwezo wa mmumunyo kupitisha bali uwezo wa seli yake mwenyewe; ndiyo maana kwenye karatasi ya kitambuzi kumeandikwa konstanti ya seli: uwiano wa umbali kati ya elektrodi na eneo lao. Kuzidisha siemens zilizopimwa kwa konstanti hiyo kwa sentimita za kinyume hutoa mikrosiemens kwa sentimita. Kwa maji safi huchukuliwa seli za konstanti ndogo, kwa maji ya bahari za konstanti kubwa, la sivyo kifaa hutoka nje ya kipimo.
| Kipimo | Jina | Thamani | Inapopatikana |
|---|---|---|---|
| S | siemens, kipimo cha SI | 1 | kipimo cha kuanzia cha karatasi hii |
| mS | milisiemens | 1000 | sehemu inayojulikana katika kemia ya umeme |
| µS | mikrosiemens | 1000000 | kwa sentimita — maandishi ya kazi ya maabara |
| nS | nanosiemens | 10⁹ | hapa uwezo wa kupitisha tayari ni kizuizi badala ya msaada |
| kS | kilosiemens | 0.001 | ukinzani hushuka hadi mikroohm |
| Ω | ohm, ukinzani | 1 | kipimo cha kinyume, si kipimo kingine |
| kΩ | kiloohm | 0.001 | tarakimu nne baada ya nukta — hizo tayari ni mikrosiemens |
| ℧ | mho, ohm kinyumenyume | 1 | kitu kilekile kwa jina la zamani |
| abS | absiemens, CGS ya sumakuumeme | 10⁻⁹ | siemens bilioni moja katika kipimo kimoja |
| statS | siemens ya mfumo wa CGS wa umemetuli | 8.988·10¹¹ | zaidi kidogo ya pikosiemens moja |
| kip. Siem. | kipimo cha Siemens 1860 | 0.9536 | nguzo ya zebaki ya mita moja |
| 2e²/h | kwanta ya uwezo wa kupitisha | 12906 | namba kamili tangu 2019 |
| S | simensi | 1 | kipimo cha kuanzia cha karatasi hii |
Uhusiano na ohm ni wa kinyume, ndiyo maana jedwali hugawanya kipimo kwa thamani: uwezo wa kupitisha uliopo sambamba hujumlishwa, ukinzani haujumlishwi
03 · Madaraja ya ukubwa
kutoka kizuizi hadi superkondaktaSiemens moja: sehemu yenye ukinzani wa ohm moja
04 · Vifaa vya kupima
Uwezo wa kupitisha hupimwa kwa nini
Hupitisha mkondo wake wa kubadilisha mwelekeo ndani ya mmumunyo na kuhesabu uwezo kwa sheria ya Ohm. Mkondo wa mwelekeo mmoja haufai: huvunja maji na kufunika elektrodi kwa mazao ya uchanganuzi wa umeme, ndiyo maana ugavi huwa wa kubadilisha daima, kwa kawaida kwenye kilohertzi moja.
Mmumunyo hupita katikati ya pete mbili: ya kwanza huamsha mkondo wa mviringo ndani ya kimiminika, ya pili huukamata. Elektrodi hazigusi kabisa kiungo, ndiyo maana kitambuzi hufanya kazi katika asidi, alkali na maji machafu ya taka, ambako mabamba ya kawaida yangeharibika ndani ya mwezi mmoja.
Tangu mwaka 1978 chumvi ya bahari hupimwa si kwa uchambuzi wa kemikali bali kwa kupima uwezo wa kupitisha pamoja na joto na shinikizo. Kipimo cha vitendo cha chumvi hufafanuliwa kwa uwiano wa uwezo wa sampuli kwa ule wa mmumunyo wa marejeo wa kloridi ya potasiamu, na kwa hiyo hakina kipimo.
Uwezo wa kupitisha wa daraja lenye unene wa atomu moja haubadiliki kwa ulaini bali kwa hatua ambazo ni vizidishi vya kwanta ya mikrosiemens 77.48. Thamani hutegemea tu konstanti ya Planck na chaji ya elektroni, nayo athari yenyewe huangaliwa kwa kuvuta uzi wa dhahabu hadi ukatike.
05 · Kanuni za kuandika
S kubwa — la sivyo ni sekunde
Hapa mzigo wote hubebwa na ukubwa wa herufi: S ni siemens, s ni sekunde. Jina la kipimo katika Kirusi halibadiliki kwa idadi: «siemens tano», wala si «siemensi», kwa sababu ni jina la ukoo. Hadi mwaka 1971 kipimo hichohicho kiliitwa «mho» — ohm iliyosomwa kinyumenyume, kwa alama iliyogeuzwa ℧. Jina lilidumu karibu karne nzima na hata leo hujitokeza katika nyaraka za Kiingereza za transista, ambako mwinuko hutolewa kwa milimho. Uwezo maalumu wa mmumunyo huandikwa kwa S/m, lakini desturi ya maabara hushikilia kwa nguvu µS/cm: ni ndogo mara mia moja na namba hutoka kwa urahisi zaidi.
Alama ya Kirusi ni См, yenye С kubwa. Hadi mwaka 1971 kipimo kiliitwa «mho» — ohm iliyosomwa kinyumenyume — na kuandikwa kwa omega iliyogeuzwa ℧; maandishi hayo yamefutwa rasmi, lakini hukutwa katika vitabu vya mirija ya elektroni na katika maandiko ya Kiingereza kuhusu transista, ambako mwinuko bado wakati mwingine hutolewa kwa milimho. Uwezo maalumu wa miyeyusho kwa kawaida huelezwa kwa mikrosiemens kwa sentimita, wala si kwa mita: kizidishi kati ya maandishi hayo mawili ni mia moja, na kuchanganya humo hutoa kosa ambalo kwalo maji ya boiler huhesabiwa kwa urahisi kuwa yanafaa ingawa hayafai.
06 · Vipimo jirani
Siemens na ohm ni kipimo kimoja kutoka pande mbili. Katika mizunguko ya mkondo wa kubadilisha mwelekeo, kipimo kilicho kinyume cha impedansi huitwa admitansi nacho hupimwa pia kwa siemens.
Kwanta ya uwezo wa kupitisha ni kinyume cha nusu ya konstanti ya von Klitzing: namba hizo mbili huelezea mpaka uleule wa kwanta kutoka pande mbili. Miongoni mwa karatasi za Simetrium vinavyopakana na siemens ohmu kama kipimo cha kinyume, ampea s volti kutoka ufafanuzi, moli kwa lita kwa miyeyusho na faradi kutoka sehemu tendaji ya admitansi.
07 · Sehemu ya kihistoria
Ohm iliyosomwa kinyumenyume
Siemens alijenga njia ya telegrafu kutoka Petersburg hadi Crimea na tramu ya kwanza ya umeme. Kipimo cha uwezo wa kupitisha kinabeba jina lake — nacho ni kinyume cha ohm.
Uwezo wa kupitisha ulipimwa kwa «mho» — ohm kinyumenyume — na kuandikwa kwa omega iliyogeuzwa. Jina hilo huhusishwa na William Thomson, nalo lilidumu zaidi ya miaka themanini: vitabu vya mirija vimejaa milimho.
Mkutano Mkuu wa kumi na nne ulipitisha siemens, katal na moli, na kwa hivyo ukafunga orodha ya vipimo vitokanavyo vyenye majina yao wenyewe. Siemens ilijitokeza kuwa kipimo pekee cha SI kilichopewa jina la mfanyabiashara, wala si la mwanasayansi peke yake.
Katika mgusano wa nukta kati ya vipitishi viwili, uwezo wa kupitisha hubadilika kwa maruko ambayo ni vizidishi vya kwanta ya mikrosiemens 77.48. Kila hatua humaanisha kwamba njia nyingine imefunguliwa kwa elektroni — mpaka ambao ng’ambo yake uwezo wa kupitisha huacha kuwa kipimo kinachoendelea.
Jina moja lilipata vipimo viwili tofauti kwa nafasi ya miaka mia moja
Mwaka 1860 Werner Siemens alipendekeza kiwango cha ukinzani — nguzo ya zebaki yenye urefu wa mita moja na kipenyo cha milimita moja ya mraba — nayo ikaitwa «kipimo cha Siemens». Ililingana na 0.9536 ya ohm ya leo, na kwa robo karne ilikuwa kipimo cha kazi cha wapiga simu za telegrafu barani. Miaka ishirini baadaye kongamano lilichagua ohm badala yake, tofauti kidogo kwa ukubwa. Na mwaka 1971 Mkutano Mkuu wa kumi na nne ulitoa jina la Siemens kwa kipimo cha uwezo wa kupitisha — yaani kwa kile kipimo kilicho kinyume cha kile alichokuwa ameandika juu yake. Ajabu iko hapo: mfanyabiashara alipendekeza kipimo cha ukinzani, na jina lake likaangukia kinyume chake.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, vipimo ishirini na viwili vitokanavyo vyenye majina yake, na vipimo vya nje ya mfumo ambavyo bila hivyo ufundi wala maisha ya kila siku havipiti. Kila kimoja kina ukurasa wake: ufafanuzi, kubadilisha, vifaa, kanuni za kuandika. Katika lugha 36.
Vipimo vitokanavyo vya SI vyenye jina lake
karatasi ya siemens imefunguliwaVipimo vya msingi vya SI
kwa rangi ya udongo wa kuchoma — vipimo vinne vinavyounda siemensUwezo wa kupitisha katika maandishi mengine
Lugha ya karatasi
Lugha 36. Alama S ni ya kimataifa, lakini ugumu wa maji si hivyo: digrii za Kijerumani, za Kifaransa, za Kiingereza na miligramu kwa lita — karatasi huvileta kwenye desturi ya mahali pale.