โอห์ม
หน่วยอนุพัทธ์ของ SI · ปริมาณ: ความต้านทานไฟฟ้า
01 · นิยาม
หนึ่งโอห์มคือความต้านทานของช่วงที่กระแสหนึ่งแอมแปร์ทำให้เกิดค่าตกหนึ่งโวลต์ ปริมาณนี้คุ้นเคยจากทั้งสองด้าน: สายทองแดงหน้าตัดหนึ่งตารางมิลลิเมตรให้ 17 มิลลิโอห์มต่อเมตร ขดลวดความร้อนให้หลายสิบโอห์ม ตัวต้านทานบนแผงวงจรให้ตั้งแต่ไม่กี่โอห์มจนถึงเมกะโอห์ม ส่วนฉนวนให้จิกะโอห์ม ความต้านทานขึ้นกับวัสดุ รูปทรง และอุณหภูมิ: ในโลหะจะโตขึ้นเมื่อร้อน ในสารกึ่งตัวนำจะลดลง และในตัวนำยวดยิ่งใต้อุณหภูมิวิกฤตจะกลายเป็นศูนย์พอดี
ความต้านทานของตัวนำประกอบขึ้นจากสามสิ่ง: สภาพต้านทานของวัสดุ ความยาว และพื้นที่หน้าตัด ยาวเป็นสองเท่าก็มากเป็นสองเท่า หนาขึ้นสองเท่าตามเส้นผ่านศูนย์กลางกลับน้อยลงสี่เท่า เพราะพื้นที่โตแบบกำลังสอง ช่วงของค่าที่พบในธรรมชาติกว้างกว่าปริมาณทางไฟฟ้าอื่นใด: ระหว่างทองแดงกับแก้วควอตซ์ห่างกันยี่สิบสี่อันดับ ทั้งนี้กฎของโอห์มยังห่างไกลจากการเป็นจริงเสมอไป: มันจริงสำหรับโลหะที่อุณหภูมิคงที่ แต่ไม่จริงสำหรับไดโอด หลอดไส้ หรือการคายประจุในแก๊ส ซึ่งความต้านทานขึ้นกับกระแสเอง
เส้นตรงบนกราฟจะได้ก็เฉพาะกับตัวต้านทานโลหะที่อุณหภูมิคงที่ ไส้ของหลอดไส้จะร้อนขึ้นตามกระแส ความต้านทานโตขึ้นสิบเท่า และเส้นโค้งก็งอลง ไดโอดไม่นำไฟฟ้าเลยจนกว่าแรงดันจะถึงขีดเริ่ม จากนั้นกระแสจึงโตแบบเลขชี้กำลัง การคายประจุในแก๊สยิ่งประหลาดกว่านั้น: มันมีช่วงที่ความต้านทานเป็นลบ กระแสโตขึ้นแต่แรงดันกลับลดลง — และด้วยเหตุนี้เองหลอดฟลูออเรสเซนต์จึงต้องมีบัลลาสต์คอยจำกัดกระแส
02 · การแปลงหน่วย
ใส่ความต้านทาน แล้วแผ่นข้อมูลจะพลิกมันเป็นสภาพนำไฟฟ้า
ซีเมนส์คือโอห์มกลับด้าน และตารางก็พลิกปริมาณแทนที่จะคูณมัน โอห์มในอดีตต่างจากโอห์มปัจจุบันเพียงเศษของหนึ่งเปอร์เซ็นต์ แต่แค่นั้นก็พอให้การคำนวณทางโทรเลขระหว่างประเทศไม่ตรงกัน
ค่าของตัวต้านทานถูกเข้ารหัสด้วยแถบสี เพราะบนชิ้นส่วนขนาดเท่าเมล็ดข้าวไม่มีที่ให้พิมพ์ตัวเลข ส่วนแถบนั้นอ่านได้จากทุกด้าน สองแถบแรกให้เลขนัยสำคัญ แถบที่สามให้ตัวคูณ แถบที่สี่ให้ความคลาดเคลื่อนที่ยอมได้ ตัวค่าเองก็ไม่ได้ไล่เรียงกันไป แต่หยิบมาจากอนุกรม E24: ยี่สิบสี่ค่าต่อหนึ่งทศนิยม เลือกไว้ให้ค่าข้างเคียงต่างกันราวสิบเปอร์เซ็นต์และช่วงความคลาดเคลื่อนซ้อนทับกัน
| หน่วย | ชื่อ | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|---|
| Ω | โอห์ม หน่วยของ SI | 1 | หน่วยตั้งต้นของแผ่นข้อมูลนี้ |
| mΩ | มิลลิโอห์ม | 1000 | ที่ซึ่งความต้านทานเป็นอุปสรรค |
| µΩ | ไมโครโอห์ม | 1000000 | วัดด้วยการต่อสี่สาย |
| kΩ | กิโลโอห์ม | 0.001 | ช่วงที่คุ้นเคยที่สุดของมาตราส่วน |
| MΩ | เมกะโอห์ม | 10⁻⁶ | สูงกว่านี้ก็เริ่มเป็นฉนวน |
| GΩ | จิกะโอห์ม | 10⁻⁹ | กระแสเท่านี้เครื่องมือธรรมดาวัดไม่ได้แล้ว |
| S | ซีเมนส์ สภาพนำไฟฟ้า | 1 | ปริมาณส่วนกลับ ไม่ใช่หน่วยอื่น |
| statΩ | โอห์มของระบบ CGS ไฟฟ้าสถิต | 1.113·10⁻¹² | เกือบเก้าร้อยจิกะโอห์มในหน่วยเดียว |
| abΩ | แอบโอห์มของระบบ CGS แม่เหล็กไฟฟ้า | 10⁹ | เล็กกว่าโอห์มพันล้านเท่า |
| Ω (int.) | โอห์มสากลปี 1908 | 0.9995 | ลำปรอทยาว 106.3 cm |
| Ω₉₀ | โอห์มใช้งานปี 1990 | 1 | ต่างกันสิบเจ็ดในพันล้าน |
| h/e² | ความต้านทานเชิงควอนตัม | 3.874·10⁻⁵ | เป็นจำนวนที่แน่นอนตั้งแต่ปี 2019 |
| Ω | โอห์ม | 1 | หน่วยตั้งต้นของแผ่นข้อมูลนี้ |
โอห์มกับซีเมนส์เป็นส่วนกลับของกันและกัน: ฟิสิกส์ชุดเดียวกัน เขียนเป็นความต้านทานหรือเป็นสภาพนำไฟฟ้า
03 · อันดับของขนาด
จากตัวนำยวดยิ่งถึงฉนวนหนึ่งโอห์ม: ลวดนิโครมยาวหนึ่งเมตรที่บางกว่าก้านไม้ขีด
04 · เครื่องมือวัด
ความต้านทานวัดด้วยอะไร
มันปล่อยกระแสของตัวเองผ่านชิ้นส่วนแล้ววัดค่าตกของแรงดัน มันทำงานได้เฉพาะกับวงจรที่ตัดไฟแล้ว แรงดันจากภายนอกจะทำให้ค่าที่อ่านผิดเพี้ยนหรือทำให้เครื่องพัง เครื่องยังมองเห็นกิ่งขนานของวงจรด้วย จึงมักถอดตัวต้านทานที่จะตรวจออกจากแผงวงจร
สี่แขนกับกัลวานอมิเตอร์บนเส้นทแยงมุม: ความต้านทานที่จะวัดถูกทำให้สมดุลกับค่าที่รู้อยู่แล้ว จนเข็มหยุดที่ศูนย์ ความแม่นยำขึ้นกับตัวต้านทานมาตรฐานและความไวของตัวชี้ศูนย์เท่านั้น ไม่ขึ้นกับแหล่งจ่าย — ค่าหนึ่งในล้านของบริดจ์ในห้องปฏิบัติการจึงมาจากตรงนี้
กระแสถูกป้อนด้วยสายคู่หนึ่ง ส่วนแรงดันรับมาด้วยอีกคู่หนึ่ง — แล้วความต้านทานของตัวสายและจุดสัมผัสก็หลุดออกจากผลลัพธ์ ถ้าไม่มีวิธีนี้ก็วัดมิลลิโอห์มไม่ได้: ปลายวัดของมัลติมิเตอร์เองก็ให้ราวหนึ่งในสิบโอห์มอยู่แล้ว
แก๊สอิเล็กตรอนสองมิติในสนามแม่เหล็กแรงสูงที่อุณหภูมิราวหนึ่งเคลวิน ให้ความต้านทานเท่ากับค่าคงตัวฟอน คลิทซิงหารด้วยจำนวนเต็มพอดี ค่านี้ไม่ขึ้นกับวัสดุและไม่ขึ้นกับรูปร่างของชิ้นตัวอย่าง — ความทำซ้ำได้ไปถึงระดับหนึ่งในพันล้าน
05 · กฎการเขียน
Ω คือโอเมกากรีก ไม่ใช่ตัวอักษร O และไม่ใช่ «Ohm»
ยูนิโคดให้ตำแหน่งเฉพาะแก่สัญลักษณ์นี้คือ U+03A9 ส่วน «Ω» จากบล็อก Letterlike Symbols นั้นเลิกใช้แล้วในทางรูปแบบ แม้หน้าตาจะเหมือนกัน กิโลโอห์มเขียน kΩ เมกะโอห์มเขียน MΩ ในผังวงจร คำอุปสรรคมักแทนที่จุดทศนิยม: 4k7 หมายถึง 4.7 kΩ
ตัว m เล็กคือมิลลิ ตัว M ใหญ่คือเมกะ และการสลับมิลลิโอห์มกับเมกะโอห์มทำให้ต่างกันเก้าอันดับ สัญลักษณ์ในภาษารัสเซียคือ Ом โดย О เป็นตัวใหญ่
06 · หน่วยข้างเคียง
โอห์มกับซีเมนส์บรรยายสมบัติเดียวกันจากสองด้าน ในไฟสลับจะมีส่วนรีแอกทีฟเพิ่มเข้ากับความต้านทาน และปริมาณเต็มเรียกว่าอิมพีแดนซ์ — วัดด้วยโอห์มเดียวกันนี้
โอห์มกลับด้าน
ความต้านทาน
สภาพต้านทาน
อิมพีแดนซ์คลื่นของสุญญากาศไม่ใช่สมบัติของสสารใด แต่เป็นค่าคงตัวที่ผูกสนามไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กของคลื่นที่เดินทาง จากบรรดา แผ่นข้อมูลของ Simetrium ที่อยู่ติดกับโอห์มคือ โวลต์ และ แอมแปร์ ออกมาจากกฎของโอห์ม ซีเมนส์ ในฐานะปริมาณส่วนกลับ วัตต์ และ เฮนรี s ฟารัด ซึ่งกำหนดส่วนรีแอกทีฟของอิมพีแดนซ์
07 · ภาคประวัติ
กฎที่ตอนแรกถูกหัวเราะเยาะ
โอห์มตีพิมพ์กฎของเขาในปี 1827 และสิ่งที่ได้กลับมาคือข้อกล่าวหาว่าเป็นหมอเถื่อน เพื่อนร่วมวงการเห็นว่าไฟฟ้าไม่น่าจะเชื่อฟังสัดส่วนง่าย ๆ เช่นนั้น การยอมรับมาถึงในอีกยี่สิบปีต่อมา
สายเคเบิลข้ามมหาสมุทรบังคับให้วิศวกรต้องตกลงกันเรื่องมาตราของความต้านทาน คณะกรรมการของสมาคมบริติชออกขดลวดมาตรฐานมา แต่ภายหลังพบว่าค่าของมันต่ำไปหนึ่งเปอร์เซ็นต์กับอีกหนึ่งในสาม
โอห์มสากลถูกนิยามเป็นความต้านทานของลำปรอทมวล 14.4521 กรัม ยาว 106.3 เซนติเมตร ที่อุณหภูมิหลอมเหลวของน้ำแข็ง หน่วยนี้สร้างขึ้นใหม่ได้ในห้องปฏิบัติการใดก็ตามที่มีปรอทบริสุทธิ์และตาชั่งที่เที่ยงตรง
เคลาส์ ฟอน คลิทซิง พบว่าความต้านทานฮอลล์ของแก๊สสองมิติรับค่าที่ไม่ต่อเนื่องอย่างเคร่งครัด และไม่ขึ้นกับชิ้นตัวอย่าง สิบปีต่อมาผู้คนสร้างมาตรฐานขึ้นบนปรากฏการณ์นี้ และตัวเขาเองก็ได้รับรางวัลโนเบล
สี่สิบปีที่โอห์มเป็นลำปรอท — จนกระทั่งพบขั้นบันไดในแก๊สสองมิติ
โอห์มสากลถูกกำหนดด้วยปรอทในหลอดแก้วที่ตกลงกันไว้ทั้งความยาว มวล และอุณหภูมิ ความทำซ้ำได้หยุดอยู่ที่หลักที่สี่ และหลอดต้องนำมาสอบเทียบใหม่ ในปี 1980 ฟอน คลิทซิง พบว่าความต้านทานของแก๊สอิเล็กตรอนสองมิติในสนามแม่เหล็กแรงสูงจะลงมานั่งบนที่ราบซึ่งเป็นพหุคูณของ h/e² ด้วยความแม่นยำที่ไม่มีวัสดุใดไปถึง สิบปีต่อมาสิ่งนี้กลายเป็นมาตรฐานใช้งาน และในปี 2019 ค่า h กับ e ก็ถูกตรึงเป็นจำนวนที่แน่นอน — ความต้านทานฮอลล์เชิงควอนตัมจึงเปลี่ยนจากปริมาณที่วัดเอาเป็นปริมาณที่นิยามไว้
สารบัญ · หน่วยวัด
แผ่นข้อมูลสำหรับทุกปริมาณ
หน่วยฐานเอสไอเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะยี่สิบสองหน่วย และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นของตน คือ นิยาม การแปลงหน่วย เครื่องมือ และกฎการเขียน ใน 32 ภาษา
หน่วยอนุพัทธ์เอสไอที่มีชื่อเฉพาะ
เปิดแผ่นข้อมูลของโอห์มอยู่หน่วยฐานเอสไอ
สีดินเผาคือสี่หน่วยที่ประกอบกันขึ้นเป็นโอห์มความต้านทานในระบบหน่วยอื่น
ภาษาของแผ่นข้อมูล
32 ภาษา สัญลักษณ์ Ω เป็นสากล แต่พื้นที่หน้าตัดของสายไฟกลับเขียนต่างกัน: เป็นตารางมิลลิเมตรในยุโรป และเป็นเบอร์ AWG ในอเมริกาเหนือ — ในคำแปลตารางจะถูกปรับให้เข้ากับธรรมเนียมท้องถิ่น