Ôm
Đơn vị dẫn xuất SI · đại lượng: điện trở
01 · Định nghĩa
Một ôm là điện trở của đoạn mà ở đó dòng điện một ampe tạo ra độ sụt một vôn. Đại lượng này quen thuộc từ cả hai phía: dây đồng tiết diện một milimét vuông cho 17 miliôm mỗi mét, dây đốt cho hàng chục ôm, điện trở trên bo mạch từ vài ôm tới mêgaôm, còn cách điện thì hàng gigaôm. Điện trở phụ thuộc vật liệu, hình học và nhiệt độ: ở kim loại nó tăng khi nóng lên, ở bán dẫn nó giảm, còn ở siêu dẫn dưới nhiệt độ tới hạn nó thành đúng bằng không.
Điện trở của vật dẫn gồm ba thứ: điện trở suất của vật liệu, chiều dài và diện tích tiết diện. Dài gấp đôi thì nhiều gấp đôi; dày gấp đôi theo đường kính thì ít đi bốn lần, vì diện tích tăng theo bình phương. Dải giá trị trong tự nhiên rộng hơn bất kỳ đại lượng điện nào khác: giữa đồng và thủy tinh thạch anh cách nhau hai mươi bốn bậc. Định luật Ohm thì còn lâu mới luôn đúng: nó đúng với kim loại ở nhiệt độ không đổi, nhưng không đúng với điốt, bóng đèn dây tóc hay phóng điện trong chất khí, nơi điện trở phụ thuộc chính dòng điện.
Đường thẳng trên đồ thị chỉ có được với điện trở kim loại ở nhiệt độ không đổi. Sợi tóc bóng đèn nóng lên theo dòng, điện trở của nó tăng gấp mười và đường cong gãy xuống. Điốt hoàn toàn không dẫn cho tới khi điện áp đạt ngưỡng, sau đó dòng tăng theo hàm mũ. Phóng điện trong chất khí còn kỳ lạ hơn: nó có đoạn điện trở âm, ở đó dòng tăng lại đi kèm điện áp giảm — và chính vì thế đèn huỳnh quang cần một chấn lưu để hạn dòng.
02 · Quy đổi
Nhập một điện trở — phiếu sẽ lật nó thành độ dẫn điện
Siemens là ôm nghịch đảo, và bảng lật đại lượng chứ không nhân nó. Các ôm trong lịch sử lệch khỏi ôm ngày nay vài phần trăm của một phần trăm, nhưng chừng ấy đã đủ để phép tính điện báo giữa các nước lệch nhau.
Giá trị của điện trở được mã hóa bằng các vòng màu, bởi trên một linh kiện to bằng hạt gạo chẳng có chỗ nào in chữ số, còn vòng thì đọc được từ mọi phía. Hai vòng đầu cho các chữ số có nghĩa, vòng thứ ba cho hệ số nhân, vòng thứ tư cho dung sai. Bản thân các giá trị cũng không lấy liên tiếp mà lấy từ dãy E24: hai mươi bốn giá trị mỗi thập kỷ, chọn sao cho hai giá trị kề nhau lệch nhau chừng mười phần trăm và dải dung sai của chúng chồng lên nhau.
| Đơn vị | Tên | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|---|
| Ω | ôm, đơn vị SI | 1 | đơn vị xuất phát của phiếu này |
| mΩ | miliôm | 1000 | nơi điện trở gây vướng |
| µΩ | micrôôm | 1000000 | đo bằng cách đấu bốn dây |
| kΩ | kilôôm | 0,001 | đoạn quen thuộc nhất của thang |
| MΩ | mêgaôm | 10⁻⁶ | cao hơn nữa là bắt đầu cách điện |
| GΩ | gigaôm | 10⁻⁹ | dòng này thì dụng cụ thường không còn đo được |
| S | siemens, độ dẫn điện | 1 | một đại lượng nghịch đảo, không phải đơn vị khác |
| statΩ | ôm của hệ CGS tĩnh điện | 1,113·10⁻¹² | gần chín trăm gigaôm trong một đơn vị |
| abΩ | abohm của hệ CGS điện từ | 10⁹ | nhỏ hơn ôm một tỉ lần |
| Ω (int.) | ôm quốc tế 1908 | 0,9995 | cột thủy ngân dài 106,3 cm |
| Ω₉₀ | ôm thực dụng 1990 | 1 | lệch mười bảy phần tỉ |
| h/e² | điện trở lượng tử | 3,874·10⁻⁵ | là số chính xác từ năm 2019 |
| Ω | ôm | 1 | đơn vị xuất phát của phiếu này |
Ôm và siemens là nghịch đảo của nhau: cùng một vật lý, viết thành điện trở hay thành độ dẫn điện
03 · Bậc độ lớn
từ siêu dẫn đến cách điệnMột ôm: một mét dây nicrom mảnh hơn que diêm
04 · Dụng cụ đo
Điện trở được đo bằng gì
Nó cho dòng điện của chính mình đi qua linh kiện và đo độ sụt áp. Nó chỉ làm việc trên mạch đã cắt điện: điện áp lạ làm sai số đọc hoặc làm hỏng máy. Máy cũng nhìn thấy các nhánh song song của mạch, vì thế điện trở cần kiểm tra thường được tháo hàn ra.
Bốn nhánh và một điện kế trên đường chéo: điện trở cần đo được cân bằng với một điện trở đã biết cho tới khi kim đứng ở số không. Độ chính xác chỉ phụ thuộc các điện trở chuẩn và độ nhạy của bộ chỉ không, không phụ thuộc nguồn nuôi — từ đó mới có phần triệu ở các cầu phòng thí nghiệm.
Dòng điện được đưa vào bằng một cặp dây, còn điện áp lấy ra bằng cặp khác — và điện trở của chính dây với tiếp điểm rơi khỏi kết quả. Không có mẹo này thì miliôm không đo nổi: riêng que đo của đồng hồ vạn năng đã cho chừng một phần mười ôm.
Khí electron hai chiều trong từ trường mạnh, ở khoảng một kelvin, cho điện trở đúng bằng hằng số von Klitzing chia cho một số nguyên. Giá trị không phụ thuộc vào vật liệu cũng không phụ thuộc hình dạng mẫu — độ lặp lại đạt tới phần tỉ.
05 · Quy tắc viết
Ω là chữ omega Hy Lạp, không phải chữ O và cũng không phải «Ohm»
Unicode dành cho ký hiệu này một vị trí riêng, U+03A9; chữ «Ω» trong khối Letterlike Symbols về hình thức đã bị bỏ, dù trông vẫn y hệt. Kilôôm viết là kΩ, mêgaôm viết là MΩ. Trên sơ đồ, tiền tố thường thay cho dấu phẩy: 4k7 nghĩa là 4,7 kΩ.
Chữ m nhỏ là mili-, chữ M hoa là mêga-, và lẫn miliôm với mêgaôm cho ra chênh lệch chín bậc. Ký hiệu tiếng Nga là Ом, với chữ О hoa.
06 · Các đơn vị lân cận
Ôm và siemens mô tả cùng một tính chất từ hai phía. Trong dòng xoay chiều, điện trở được cộng thêm phần kháng, và đại lượng đầy đủ gọi là trở kháng — vẫn đo bằng chính những ôm ấy.
ôm nghịch đảo
điện trở
điện trở suất
Trở kháng sóng của chân không không phải là tính chất của chất nào cả, mà là hằng số nối điện trường với từ trường của một sóng đang chạy. Trong số các phiếu của Simetrium kề bên ôm là vôn và ampe ra từ định luật Ohm, simen như đại lượng nghịch đảo, watt và henry s fara, những đơn vị định ra phần kháng của trở kháng.
07 · Phần lịch sử
Định luật thoạt đầu bị chê cười
Ohm công bố định luật của mình năm 1827 và nhận lại những lời buộc tội lang băm: đồng nghiệp cho rằng điện không tuân theo những tỉ lệ giản đơn như vậy. Sự thừa nhận đến sau đó hai mươi năm.
Cáp xuyên Đại Tây Dương buộc các kỹ sư phải thống nhất một thước đo điện trở. Ủy ban của Hội Anh Quốc phát hành các cuộn dây chuẩn, nhưng giá trị của chúng về sau hóa ra thấp hơn một phần trăm rưỡi.
Ôm quốc tế được định nghĩa là điện trở của một cột thủy ngân khối lượng 14,4521 gam, dài 106,3 xentimét, ở nhiệt độ nóng chảy của nước đá. Đơn vị này có thể dựng lại ở bất kỳ phòng thí nghiệm nào có thủy ngân tinh khiết và cân chính xác.
Klaus von Klitzing phát hiện rằng điện trở Hall của khí hai chiều nhận những giá trị rời rạc nghiêm ngặt, không phụ thuộc vào mẫu. Mười năm sau người ta dựng trên hiệu ứng ấy một chuẩn, còn chính ông nhận giải Nobel.
Suốt bốn mươi năm ôm là một cột thủy ngân — cho tới khi người ta tìm thấy những bậc thang trong khí hai chiều
Ôm quốc tế được cho bằng thủy ngân trong ống thủy tinh với chiều dài, khối lượng và nhiệt độ đã thỏa thuận: độ lặp lại giữ được tới chữ số thứ tư, còn ống thì phải hiệu chuẩn lại. Năm 1980 von Klitzing phát hiện rằng điện trở của khí electron hai chiều trong từ trường mạnh đậu lên những bình nguyên là bội của h/e², với độ chính xác không vật liệu nào với tới. Mười năm sau điều đó thành chuẩn thực dụng, và năm 2019 h cùng e được ấn định là những con số chính xác — thế là điện trở Hall lượng tử từ một đại lượng đo được biến thành đại lượng được định nghĩa.
Danh mục · đơn vị đo
Mỗi đại lượng một phiếu
Bảy đơn vị cơ bản của SI, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng, và những đơn vị ngoài hệ mà cả kỹ thuật lẫn đời thường đều không thể thiếu. Mỗi đơn vị một tờ riêng: định nghĩa, quy đổi, dụng cụ, quy tắc viết. Bằng 32 ngôn ngữ.
Đơn vị dẫn xuất SI có tên riêng
phiếu của ôm đang mởĐơn vị cơ bản của SI
màu đất nung — bốn đơn vị làm nên ômĐiện trở trong các hệ khác
Ngôn ngữ của phiếu
32 ngôn ngữ. Ký hiệu Ω mang tính quốc tế, còn tiết diện dây dẫn thì được ghi khác nhau: bằng milimét vuông ở châu Âu và theo cỡ AWG ở Bắc Mỹ — trong các bản dịch, bảng được đưa về thông lệ địa phương.