Siemens
Türetilmiş SI birimi · büyüklük: elektrik iletkenliği
01 · Tanım
Bir siemens, direnci bir ohm olan bir parçanın iletkenliğidir. Birimde yeni bir fizik yok, yazım kolaylığı var: paralel iletkenlikler öylece toplanır, dirençleri ise tersleri üzerinden hesaplamak gerekir. Bu yüzden her şeyin paralel bağlandığı yerde siemens cinsinden konuşulur — elektrokimyada çözeltiler için, fizyolojide zarlar için, elektronikte bir transistörün eğimi için.
Birimi haklı çıkaran tam da budur. Paralel bağlantıda dirençleri terslerinden geçirerek birleştirmek gerekir, iletkenlikler ise bir düğümdeki akımlar gibi öylece toplanır; karmaşık bir ağın hesabı siemens cinsinden toplamaya iner. İkinci alan çözeltilerdir. Suyun iletkenliği çözünmüş tuzların miktarıyla orantılıdır ve akvaryumdan nükleer santrale kadar bütün su hazırlama işi bunu santimetre başına mikrosiemensle ölçer. Saf suda iletkenliği kendi ayrışması belirler ve santimetre başına mikrosiemensin beş yüzde biri dolayındadır — hiçbir damıtmanın altına inemediği sınır.
Üçer ohmluk üç direnç paralel bağlandığında bir ohm verir — ama oraya dirençler üzerinden varmak, üç kesri toplayıp sonucu ters çevirmek demektir. Siemens cinsinden aynı şey kafadan yapılır: üçte bir artı üçte bir artı üçte bir eder bir. Düğüm gerilimleri yöntemi buna dayanır: bilinmeyenler düğüm gerilimleri, katsayılar ise kolların iletkenlikleridir; matris bakışımlı çıkar ve tek bir kesir olmadan sayısal olarak çözülür. Enerji şebekelerinin hesapları tam da siemens cinsinden yürütülür, ohma ise yalnızca son yanıt çevrilir.
02 · Dönüşüm
Bir iletkenlik girin — künye onu dirence çevirir
Ohmla bağ terstir, bu yüzden çizelge birimi değere böler. Mho ve «ters ohm», yetmişli yıllara dek el kitaplarında bulunan eski adlarıyla aynı siemenstir.
İletkenlik ölçer çözeltinin iletkenliğini değil, kendi hücresinin iletkenliğini ölçer; bu yüzden algılayıcının künyesinde bir hücre sabiti verilir: elektrotlar arasındaki uzaklığın alanlarına oranı. Ölçülen siemensleri bu sabitle ters santimetre cinsinden çarpınca santimetre başına mikrosiemens elde edilir. Saf su için küçük sabitli hücreler, deniz suyu için büyük sabitli olanlar alınır, yoksa alet aralığın dışına çıkar.
| Birim | Ad | Değer | Nerede karşılaşılır |
|---|---|---|---|
| S | siemens, SI birimi | 1 | bu künyenin başlangıç birimi |
| mS | milisiemens | 1000 | elektrokimyada tanıdık bölüm |
| µS | mikrosiemens | 1000000 | santimetre başına — laboratuvarların çalışma yazılışı |
| nS | nanosiemens | 10⁹ | burada iletkenlik yarardan çok engel oluyor |
| kS | kilosiemens | 0,001 | direnç mikroohmlara iner |
| Ω | ohm, direnç | 1 | ters bir büyüklük, başka bir birim değil |
| kΩ | kiloohm | 0,001 | virgülden sonra dört basamak — bunlar zaten mikrosiemens |
| ℧ | mho, ohm tersten | 1 | aynı şey eski adıyla |
| abS | absiemens, CGS-EM | 10⁻⁹ | tek bir birimde bir milyar siemens |
| statS | CGS-ES dizgesinin siemensi | 8,988·10¹¹ | bir pikosiemensten biraz fazla |
| Siem. bir. | 1860 Siemens birimi | 0,9536 | bir metre uzunluğunda cıva sütunu |
| 2e²/h | iletkenlik kuantumu | 12906 | 2019’dan bu yana tam sayı |
| S | siemens | 1 | bu künyenin başlangıç birimi |
Ohmla bağ terstir, bu yüzden çizelge birimi değere böler: paralel iletkenlikler toplanır, dirençler toplanmaz
03 · Büyüklük mertebeleri
yalıtkandan süperiletkeneBir siemens: direnci bir ohm olan bir parça
04 · Ölçüm aletleri
İletkenlik neyle ölçülür
Çözeltiden alternatif akım geçirir ve iletkenliği Ohm yasasıyla hesaplar. Doğru akım işe yaramaz: suyu ayrıştırır ve elektrotları elektroliz ürünleriyle kaplar, bu yüzden besleme hep almaşıktır, çoğunlukla bir kilohertzde.
Çözelti iki toroitten geçer: birincisi sıvıda halka akımı uyandırır, ikincisi onu yakalar. Elektrotlar ortama hiç değmez, bu yüzden algılayıcı asitlerde, bazlarda ve kirli atık sularda çalışır; sıradan levhalar orada bir ayda yok olurdu.
1978’den beri okyanusun tuzluluğu kimyasal çözümlemeyle değil, sıcaklık ve basınçla birlikte iletkenliğin ölçülmesiyle belirlenir. Kullanımdaki tuzluluk ölçeği, örneğin iletkenliğinin bir potasyum klorür ölçün çözeltisininkine oranıyla tanımlanır ve bu yüzden boyutsuzdur.
Bir atom kalınlığındaki bir köprünün iletkenliği düzgün değil, 77,48 mikrosiemenslik kuantumun katları olan basamaklarla değişir. Değer yalnızca Planck sabitine ve elektronun yüküne bağlıdır; olayın kendisi ise bir altın tel kopana dek gerilerek gözlenir.
05 · Yazım kuralları
Büyük S — yoksa saniye olur
Burada bütün yükü harfin büyüklüğü taşır: S siemens, s saniyedir. Birimin adı Rusçada sayıya göre çekilmez: «beş siemens», «siemensler» değil, çünkü bir soyadıdır. 1971’e dek aynı büyüklüğe «mho» denirdi — ohm tersten okunmuş, ters çevrilmiş ℧ simgesiyle. Ad neredeyse bir yüzyıl tutundu ve bugün bile İngilizce transistör belgelerinde, eğimin milimho olarak verildiği yerlerde karşımıza çıkar. Bir çözeltinin öz iletkenliği S/m ile yazılır, ama laboratuvar uygulaması sıkı sıkıya µS/cm’ye tutunur: yüz kat küçüktür ve sayılar daha elverişli çıkar.
Rusça simgesi См, büyük С ile. 1971’e dek birime «mho» denirdi — ohm tersten okunmuş — ve ters çevrilmiş omega ℧ ile yazılırdı; yazım resmen kaldırıldı, ama elektron lambaları üzerine el kitaplarında ve İngilizce transistör yazınında, eğimin hâlâ zaman zaman milimho olarak verildiği yerlerde görülür. Çözeltilerin öz iletkenliği genellikle metre başına değil, santimetre başına mikrosiemensle verilir: iki yazılış arasındaki çarpan yüzdür ve bunu karıştırmak, kazan suyunun uygun olmadığı halde kolayca uygun sayılmasına yol açan bir yanlış verir.
06 · Komşu birimler
Siemens ile ohm, iki yandan bakılan tek bir büyüklüktür. Alternatif akım devrelerinde empedansın tersi olan büyüklüğe admitans denir ve o da siemensle ölçülür.
İletkenlik kuantumu, von Klitzing sabitinin yarısının tersidir: bu iki sayı aynı kuantum sınırını iki yandan anlatır. Şunlardan künyelerinden siemensin komşuları ohm ters büyüklük olarak, amper s volt tanımdan, litrede mol çözeltiler için ve farad admitansın tepkin kısmından.
07 · Tarihsel bölüm
Ohmun tersten okunuşu
Siemens, Petersburg’dan Kırım’a telgraf hattını ve ilk elektrikli tramvayı kurdu. İletkenlik birimi onun adını taşır — ve ohmun tersidir.
İletkenlik «mho» ile ölçülürdü — ohm tersten — ve ters çevrilmiş omega ile yazılırdı. Ad William Thomson’a mal edilir ve seksen yıldan fazla tutundu: lamba el kitapları milimho doludur.
On dördüncü Genel Konferans siemensi, katalı ve molü kabul ederek kendi adı olan türetilmiş birimler listesini kapattı. Siemens, yalnızca bir bilim insanının değil, bir girişimcinin adını taşıyan tek SI birimi çıktı.
İki iletken arasındaki nokta temasında iletkenlik, 77,48 mikrosiemenslik kuantumun katları olan sıçramalarla değişir. Her basamak, elektronlara bir kanalın daha açıldığı anlamına gelir — iletkenliğin sürekli bir büyüklük olmaktan çıktığı sınır.
Aynı ad, yüz yıl arayla iki ayrı birime düştü
1860’ta Werner Siemens bir direnç ölçünü önerdi — bir metre uzunluğunda, bir milimetrekare kesitli bir cıva sütunu — ve buna «Siemens birimi» dendi. Bugünkü ohmun 0,9536’sına eşitti ve çeyrek yüzyıl boyunca kıta telgrafçılarının çalışma ölçüsü oldu. Yirmi yıl sonra kongre onun yerine, büyüklüğü biraz farklı olan ohmu seçti. 1971’de ise on dördüncü Genel Konferans Siemens adını iletkenlik birimine verdi — tam da onun yazdığı büyüklüğün tersi olan büyüklüğe. Tuhaflık işte burada: bir girişimci bir direnç birimi önerdi, adı ise onun tersine düştü.
Katalog · ölçü birimleri
Her büyüklük için bir künye
Yedi temel SI birimi, kendi adı olan yirmi iki türetilmiş birim ve ne tekniğin ne de günlük yaşamın onsuz edemediği sistem dışı birimler. Her birinin kendi sayfası var: tanım, dönüşüm, aletler, yazım kuralları. 20 dilde.
Kendi adı olan türetilmiş SI birimleri
siemens künyesi açıkTemel SI birimleri
terrakota renginde — siemensi kuran dört birimİletkenlik başka yazılışlarda
Künyenin dili
20 dil. S simgesi uluslararasıdır, ama suyun sertliği değildir: Alman dereceleri, Fransız, İngiliz ve litrede miligram — künye bunları yerel uygulamaya getirir.