سیمنز
SI مشتق اکائی · مقدار: برقی موصلیت
01 · تعریف
ایک سیمنز اُس حصے کی موصلیت ہے جس کی مزاحمت ایک اوہم ہو۔ اس اکائی میں نئی طبیعیات نہیں، لکھنے کی سہولت ہے: متوازی موصلیتیں یوں ہی جمع ہو جاتی ہیں، جبکہ مزاحمتوں کو الٹی قدروں کے ذریعے گننا پڑتا ہے۔ اسی لیے جہاں سب کچھ متوازی جڑا ہو وہاں سیمنز میں بات ہوتی ہے — برقی کیمیا میں محلولوں کی، عضویات میں جھلیوں کی، برقیات میں ٹرانزسٹر کی ڈھلان کی۔
یہی بات اس اکائی کو جائز ٹھہراتی ہے۔ متوازی جوڑ میں مزاحمتوں کو الٹی قدروں کے راستے جوڑنا پڑتا ہے، جبکہ موصلیتیں یوں ہی جمع ہو جاتی ہیں، جیسے کسی گرہ پر بہاؤ؛ شاخ دار جال کا حساب سیمنز میں سمٹ کر محض جمع رہ جاتا ہے۔ دوسرا میدان محلول ہیں۔ پانی کی موصلیت گھلے ہوئے نمک کی مقدار کے متناسب ہے، اور آبی صفائی کا سارا کام، مچھلی گھر سے لے کر جوہری بجلی گھر تک، اسے فی سنٹی میٹر مائیکرو سیمنز میں ناپتا ہے۔ خالص پانی میں موصلیت اُس کی اپنی تفکیک طے کرتی ہے اور فی سنٹی میٹر مائیکرو سیمنز کے سویں حصے کے پانچ کے قریب رہتی ہے — وہ حد جس سے نیچے کوئی کشید نہیں جاتی۔
تین تین اوہم کی تین مزاحمتیں متوازی جوڑنے پر ایک اوہم دیتی ہیں — مگر مزاحمتوں کے راستے وہاں پہنچنے کا مطلب ہے تین کسریں جمع کرنا اور نتیجہ الٹنا۔ سیمنز میں وہی کام ذہن میں ہو جاتا ہے: ایک تہائی جمع ایک تہائی جمع ایک تہائی برابر ایک۔ گرہی جہد کا طریقہ اسی پر کھڑا ہے: نامعلوم ہیں گرہوں کے جہد اور ضارب ہیں شاخوں کی موصلیتیں؛ ماتری متناظر نکلتی ہے اور بغیر کسی کسر کے عددی طور پر حل ہو جاتی ہے۔ بجلی کے جالوں کے حساب بالکل سیمنز میں چلائے جاتے ہیں، اور اوہم میں صرف آخری جواب بدلا جاتا ہے۔
02 · تبدیلی
ایک موصلیت درج کیجیے — پرچہ اسے مزاحمت میں الٹ دے گا
اوہم سے تعلق الٹا ہے، اسی لیے جدول اکائی کو قدر پر تقسیم کرتا ہے۔ مہو اور «الٹا اوہم» وہی سیمنز ہیں پرانے ناموں سے، جو ستر کی دہائی تک کتابوں میں موجود ہیں۔
موصلیت ناپنے والا محلول کی موصلیت نہیں بلکہ اپنے ہی خانے کی موصلیت ناپتا ہے؛ اسی لیے محسوس کنندہ کے پرچے میں خانے کا ثابتہ دیا ہوتا ہے: برقیروں کے فاصلے کا اُن کے رقبے سے نسبت۔ ناپے گئے سیمنز کو اس ثابتے سے الٹے سنٹی میٹر میں ضرب دیں تو فی سنٹی میٹر مائیکرو سیمنز نکلتا ہے۔ خالص پانی کے لیے چھوٹے ثابتے والے خانے لیتے ہیں، سمندری پانی کے لیے بڑے، ورنہ آلہ حد سے باہر نکل جاتا ہے۔
| اکائی | نام | قدر | کہاں ملتا ہے |
|---|---|---|---|
| S | سیمنز، SI اکائی | 1 | اس پرچے کی ابتدائی اکائی |
| mS | ملی سیمنز | 1000 | برقی کیمیا کا مانوس حصہ |
| µS | مائیکرو سیمنز | 1000000 | فی سنٹی میٹر — تجربہ گاہوں کی کام کی تحریر |
| nS | نینو سیمنز | 10⁹ | یہاں موصلیت کام آنے کے بجائے رکاوٹ بن جاتی ہے |
| kS | کلو سیمنز | 0.001 | مزاحمت مائیکرو اوہم میں گر جاتی ہے |
| Ω | اوہم، مزاحمت | 1 | معکوس مقدار، دوسری اکائی نہیں |
| kΩ | کلو اوہم | 0.001 | اعشاریے کے بعد چار ہندسے — یہ تو پہلے ہی مائیکرو سیمنز ہیں |
| ℧ | مہو، اوہم الٹا | 1 | وہی چیز پرانے نام سے |
| abS | ایب سیمنز، CGS برقی مقناطیسی | 10⁻⁹ | ایک ہی اکائی میں ایک ارب سیمنز |
| statS | CGS برقی سکونی نظام کا سیمنز | 8.988·10¹¹ | پیکو سیمنز سے ذرا زیادہ |
| سیمنز اکائی | 1860 کی سیمنز اکائی | 0.9536 | ایک میٹر لمبا پارے کا ستون |
| 2e²/h | موصلیت کا کوانٹم | 12906 | 2019 سے ٹھیک عدد |
| S | سیمنز | 1 | اس پرچے کی ابتدائی اکائی |
اوہم سے تعلق الٹا ہے، اسی لیے جدول اکائی کو قدر پر تقسیم کرتا ہے: متوازی موصلیتیں جمع ہوتی ہیں، مزاحمتیں نہیں
03 · مقدار کے درجے
عازل سے فوق موصل تکایک سیمنز: ایک اوہم مزاحمت والا حصہ
04 · پیمائشی آلات
موصلیت کس سے ناپتے ہیں
یہ محلول میں اپنا متبادل بہاؤ گزارتا ہے اور اوہم کے قانون سے موصلیت گنتا ہے۔ یک طرفہ بہاؤ کام نہیں آتا: وہ پانی کو توڑتا ہے اور برقیروں کو برق پاشی کی پیداوار سے ڈھانپ دیتا ہے، اسی لیے تغذیہ ہمیشہ متبادل ہوتا ہے، عموماً ایک کلوہرٹز پر۔
محلول دو حلقوں سے گزرتا ہے: پہلا مائع میں حلقہ دار بہاؤ جگاتا ہے، دوسرا اسے پکڑ لیتا ہے۔ برقیرے واسطے کو بالکل نہیں چھوتے، اسی لیے محسوس کنندہ تیزابوں، کھاروں اور گندے فاضل پانی میں کام کرتا ہے، جہاں عام پلیٹیں مہینے بھر میں تباہ ہو جاتیں۔
1978 سے سمندر کی نمکینی کیمیائی تجزیے سے نہیں بلکہ درجۂ حرارت اور دباؤ کے ساتھ موصلیت ناپ کر طے کی جاتی ہے۔ نمکینی کا عملی پیمانہ نمونے کی موصلیت اور پوٹاشیم کلورائیڈ کے حوالہ محلول کی موصلیت کے تناسب سے متعین ہے، اسی لیے وہ بےبُعد ہے۔
ایک ایٹم موٹے پُل کی موصلیت ہموار نہیں بلکہ سیڑھیوں میں بدلتی ہے، جو 77.48 مائیکرو سیمنز کے کوانٹم کے مضاعف ہیں۔ قدر صرف پلانک مستقل اور الیکٹران کے چارج پر منحصر ہے، اور خود اثر کو سونے کا تار ٹوٹنے تک کھینچ کر دیکھتے ہیں۔
05 · لکھنے کے اصول
بڑا S — ورنہ وہ سیکنڈ ہے
یہاں سارا بوجھ حرف کے بڑے چھوٹے ہونے پر ہے: S سیمنز ہے، s سیکنڈ۔ اکائی کا نام روسی میں تعداد کے مطابق نہیں بدلتا: «پانچ سیمنز»، نہ کہ «سیمنزوں»، کیونکہ وہ خاندانی نام ہے۔ 1971 تک اسی مقدار کو «مہو» کہتے تھے — اوہم الٹا پڑھا ہوا، الٹے نشان ℧ کے ساتھ۔ نام تقریباً ایک صدی ٹکا اور آج بھی ٹرانزسٹروں کی انگریزی دستاویزوں میں ملتا ہے، جہاں ڈھلان ملی مہو میں دی جاتی ہے۔ محلول کی مخصوص موصلیت S/m میں لکھی جاتی ہے، مگر تجربہ گاہ کا چلن مضبوطی سے µS/cm کو تھامے ہے: وہ سو گنا چھوٹا ہے اور اعداد آسان نکلتے ہیں۔
روسی نشان См ہے، بڑے С کے ساتھ۔ 1971 تک اکائی کو «مہو» کہا جاتا تھا — اوہم الٹا پڑھا ہوا — اور الٹی اومیگا ℧ سے لکھا جاتا تھا؛ یہ تحریر سرکاری طور پر ختم کر دی گئی، مگر برقی والوں کی کتابوں اور ٹرانزسٹروں کے انگریزی ادب میں ملتی ہے، جہاں ڈھلان اب بھی کبھی کبھار ملی مہو میں دی جاتی ہے۔ محلولوں کی مخصوص موصلیت عموماً فی میٹر نہیں، فی سنٹی میٹر مائیکرو سیمنز میں بیان کی جاتی ہے: دونوں تحریروں کے درمیان ضارب سو ہے، اور اس میں گڑبڑ ایسی غلطی دیتی ہے جس سے بوائلر کا پانی نااہل ہوتے ہوئے بھی آسانی سے اہل مان لیا جاتا ہے۔
06 · ہمسایہ اکائیاں
سیمنز اور اوہم ایک ہی مقدار ہیں دو طرف سے۔ متبادل بہاؤ کے دوروں میں معاوقت کی الٹی مقدار کو ادمیٹنس کہتے ہیں، اور وہ بھی سیمنز میں ناپی جاتی ہے۔
موصلیت کا کوانٹم فون کلٹسنگ مستقل کے نصف کا الٹ ہے: دونوں عدد ایک ہی کوانٹمی حد کو دو طرف سے بیان کرتے ہیں۔ ان میں سے پرچوں میں سے سیمنز کے پڑوس میں ہیں اوہم معکوس مقدار کے طور پر، ایمپیئر s وولٹ تعریف سے، فی لیٹر مول محلولوں کے لیے اور فیراڈ ادمیٹنس کے ردعملی حصے سے۔
07 · تاریخی حصہ
الٹا پڑھا گیا اوہم
سیمنز نے پیٹرزبرگ سے کریمیا تک تار برقی کی لائن بنائی اور پہلی برقی ٹرام۔ موصلیت کی اکائی اُس کا نام رکھتی ہے — اور وہ اوہم کی الٹی ہے۔
موصلیت «مہو» میں ناپی جاتی تھی — اوہم الٹا — اور الٹی اومیگا سے لکھی جاتی تھی۔ نام ولیم ٹامسن کا مانا جاتا ہے، اور وہ اسّی برس سے زیادہ ٹکا رہا: والو کی کتابیں ملی مہو سے بھری ہیں۔
چودھویں عمومی کانفرنس نے سیمنز، کیٹال اور مول منظور کیے اور اسی کے ساتھ اپنے نام والی مشتق اکائیوں کی فہرست بند کر دی۔ سیمنز اکیلی ایسی SI اکائی نکلی جو صرف کسی سائنس دان کے نہیں، ایک کاروباری کے نام پر ہے۔
دو موصلوں کے درمیان نقطہای تماس میں موصلیت 77.48 مائیکرو سیمنز کے کوانٹم کے مضاعف میں چھلانگ لگا کر بدلتی ہے۔ ہر سیڑھی کا مطلب ہے کہ الیکٹرانوں کے لیے ایک اور راستہ کھل گیا — وہ حد جس کے پار موصلیت مسلسل مقدار نہیں رہتی۔
ایک ہی نام سو برس کے وقفے سے دو مختلف اکائیوں کو ملا
1860 میں ورنر سیمنز نے مزاحمت کا ایک معیار تجویز کیا — ایک میٹر لمبا اور ایک مربع ملی میٹر مقطع والا پارے کا ستون — اور اسے «سیمنز اکائی» کہا گیا۔ وہ آج کے اوہم کے 0.9536 کے برابر تھی اور پاؤ صدی تک براعظم کے تار برقی والوں کی کام کی پیمائش رہی۔ بیس برس بعد کانگریس نے اس کی جگہ اوہم چنا، جو مقدار میں کچھ مختلف تھا۔ اور 1971 میں چودھویں عمومی کانفرنس نے سیمنز کا نام موصلیت کی اکائی کو دے دیا — یعنی اُسی مقدار کو جو اُس کی الٹی ہے جس پر اُس نے لکھا تھا۔ عجیب بات یہی ہے: ایک کاروباری نے مزاحمت کی اکائی تجویز کی، اور اُس کا نام اُس کی الٹی کو ملا۔
فہرست · پیمائش کی اکائیاں
ہر مقدار کے لیے ایک پرچہ
SI کی سات بنیادی اکائیاں، اپنے ناموں والی بائیس مشتق اکائیاں، اور نظام سے باہر کی وہ اکائیاں جن کے بغیر نہ صنعت چلتی ہے نہ روزمرہ زندگی۔ ہر ایک کا اپنا ورق: تعریف، تبدیلی، آلات، لکھنے کے اصول۔ 36 زبانوں میں۔
اپنے نام والی SI مشتق اکائیاں
سیمنز کا پرچہ کھلا ہےSI کی بنیادی اکائیاں
اینٹ رنگ میں — وہ چار اکائیاں جن سے سیمنز بنتا ہےدوسری تحریروں میں موصلیت
پرچے کی زبان
36 زبانیں۔ نشان S بین الاقوامی ہے، مگر پانی کی سختی نہیں: جرمن درجے، فرانسیسی، انگریزی اور فی لیٹر ملی گرام — پرچہ انھیں وہیں کے چلن پر لے آتا ہے۔