Ohm

Ohm
1917 civarında bir laboratuvar standart standart dirençi.
Birim bilgileri
Birim sistemi	SI türevi birimler
Birim	Elektrik direnci
Sembol	Ω
Adlı sonra	Georg Ohm
SI temel birimlerinde:	kg⋅m2⋅s−3⋅A−2

Ohm (sembolü: Ω) Alman fizikçi Georg Simon Ohm'un ismini taşıyan SI kaynaklı elektriksel direnç birimidir. Her ne kadar erken telgraf uygulamaları ile ilgili olarak elektriksel direnci ifade etmek için ampirik olarak türetilmiş birkaç standart birim geliştirilmiş olsa da, İngiliz Bilim Geliştirme Derneği, 1861 gibi erken bir zamanda pratik çalışma için uygun kütle, uzunluk ve zaman birimlerinden türetilen ve pratik çalışmalar için uygun büyüklükte bir birim önerdi. Ohm'un tanımı birkaç kez revize edildi. Bugün, ohm'un tanımı kuantum Hall etkisinden ifade edilir.

Tanım

Ohm'daki direnci ölçmek için bir multimetre kullanılabilir.

Ohm, bir voltluk sabit bir potansiyel fark olduğunda, bir iletkenin iki noktası arasındaki elektriksel direnç olarak tanımlanır, bu noktalara tatbik edildiğinde, iletkende bir amperlik bir akım meydana getirir, iletken herhangi bir elektromotor kuvvetinin yeri değildir.

$\Omega ={\dfrac {\text{V}}{\text{A}}}={\dfrac {1}{\text{S}}}={\dfrac {\text{W}}{{\text{A}}^{2}}}={\dfrac {{\text{V}}^{2}}{\text{W}}}={\dfrac {\text{s}}{\text{F}}}={\dfrac {\text{H}}{\text{s}}}={\dfrac {{\text{J}}{\cdot }{\text{s}}}{{\text{C}}^{2}}}={\dfrac {{\text{kg}}{\cdot }{\text{m}}^{2}}{{\text{s}}{\cdot }{\text{C}}^{2}}}={\dfrac {\text{J}}{{\text{s}}{\cdot }{\text{A}}^{2}}}={\dfrac {{\text{kg}}{\cdot }{\text{m}}^{2}}{{\text{s}}^{3}{\cdot }{\text{A}}^{2}}}$

yukardaki birimlerin ifade edilişi: volt (V), amper (A), siemens (S), watt (W), saniye (s), farad (F), henry (H), joule (J), kilogram (kg), metre (m), ve coulomb (C).

Çoğu durumda, bir iletkenin ohm'daki direnci, belirli bir voltaj, sıcaklık ve diğer parametreler aralığında yaklaşık olarak sabittir. Bunlara doğrusal dirençler denir. Diğer durumlarda direnç değişebilir (örneğin termistörler).

Ön ekli birimlerin kiloohm ve megaohm sesli harfleri yaygın olarak ihmal edilir, kilohm ve megohm söylenebilir.

Alternatif akım devrelerinde, elektrik empedansı da ohm olarak ölçülür.

Amper ve kilogramın temel sabitler olarak yeniden tanımlandığı SI temel birimlerinin 2019 yeniden tanımlanmasından sonra, ohm şimdiki bu sabitler olarak da tanımlanmaktadır.

Dönüşümler

Siemens (sembolü: S), mho (ohm geriye doğru yazıldığından, sembol ℧) olarak da bilinen SI türetilmiş elektriksel iletkenlik ve giriş birimidir; ohmdaki direncin tersidir (Ω).

Direnç fonksiyonu olarak güç

Bir direnç tarafından dağıtılan güç, direnci ve ilgili voltaj veya akımdan hesaplanabilir. Formül, Ohm yasası ile Joule yasasının bir birleşimidir:

$P=V\cdot I={\frac {V^{2}}{R}}=I^{2}\cdot R$

burda:

P güç

R direnç

V direnç boyunca voltaj

IDirençten geçen akım

Doğrusal bir direnç, uygulanan tüm gerilimler veya akımlar üzerinde sabit bir direnç değerine sahiptir; Birçok pratik direnç, yararlı bir akım aralığında doğrusaldır. Doğrusal olmayan dirençler, uygulanan gerilime (veya akıma) bağlı olarak değişebilecek bir değere sahiptir. Devreye alternatif akım uygulandığında (veya direnç değerinin zamanın bir fonksiyonu olduğu durumlarda), yukarıdaki ilişki herhangi bir anda doğrudur, ancak bir zaman aralığı boyunca ortalama gücün hesaplanması bu aralık boyunca "anlık" gücün entegrasyonunu gerektirir.

Ohm tutarlı bir birimler sistemine ait olduğu için, bu miktarların her biri karşılık gelen SI birimini (P için watt, R için ohm, V için volt ve I için amper, § Tanımda olduğu gibi) geçerli kılar. Sayısal olarak bu birimler kullanıldığında (ve iptal edildiği veya ihmal edildiği düşünülür).

Tarihçe

Elektroteknolojinin 19. yüzyılın son yarısındaki hızlı yükselişi rasyonel, tutarlı ve elektriksel büyüklükler için uluslararası birimler sistemi talebinde bulundu. 19. yüzyılda telgrafçılar ve diğer erken elektrik kullananlar, direnç için pratik bir standart ölçü birimine ihtiyaç duyuyorlardı. Direnç sıklıkla standart uzunluktaki telgraf tellerinin direncinin bir katı olarak ifade edildi; farklı kurumlar bir standart için farklı tabanlar kullandılar, bu nedenle birimler kolayca birbirleriyle değiştirilemedi. Bu şekilde tanımlanan elektrik birimleri enerji, kütle, uzunluk ve zaman için ünitelerle uyumlu bir sistem değildi ve enerji ya da direnç ile ilgili hesaplamalarda kullanılan dönüşüm faktörlerini gerektiriyordu.

Bir elektrik birimleri sistemi kurmak için iki farklı yöntem seçilebilir. Bir tel uzunluğu veya standart bir elektrokimyasal hücre gibi çeşitli eserler, direnç, voltaj vb. İçin tanımlanmış miktarları üretmek olarak tanımlanabilir. Alternatif olarak, elektrik birimleri örneğin iki tel arasında belirli bir kuvvet veren bir akım birimi veya iki birim yük arasında bir kuvvet birimi veren bir yük birimi tanımlayarak mekanik birimlerle ilişkilendirilebilir. Bu son yöntem enerji birimleriyle tutarlılık sağlar. Enerji ve zamanla etkin birimlerle uyumlu direnç için bir birim tanımlamak ayrıca potansiyel ve akım için birimler tanımlamayı gerektirir. Bir elektrik potansiyelinin bir biriminin, bir elektriksel direnç birimi boyunca bir elektrik akımı birimi zorlaması, bir birim birimde bir birim iş yapması istenmektedir, aksi halde tüm elektriksel hesaplamalar dönüşüm faktörlerini gerektirecektir.

"Mutlak" olarak adlandırılan yük ve akım birimleri, kütle, uzunluk ve zaman birimlerinin birleşimi olarak ifade edildiğinden, potansiyel, akım ve direnç arasındaki ilişkilerin boyutsal analizi, direncin zaman —hız başına uzunluk birimi olarak ifade edildiğini gösterir. Bir direnç biriminin bazı erken tanımları, örneğin, bir birimin direncini saniyenin bir çeyreği olarak tanımladı.

Mutlak birimler sistemi, manyetik ve elektrostatik büyüklükleri, kütle, zaman ve uzunluktaki metrik taban birimlerine bağlar. Bu birimler elektromanyetik problemlerin çözümünde kullanılan denklemleri basitleştirme ve elektriksel büyüklüklerle ilgili hesaplamalarda dönüşüm faktörlerini elimine etme avantajına sahipti. Bununla birlikte, santimetre-gram-saniye CGS birimlerinin pratik ölçümler için pratik boyutlara sahip olmadığı ortaya çıktı.

Direnç biriminin tanımı olarak çeşitli yapay standartlar önerildi. 1860'da Werner Siemens (1816-1892), Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie'de tekrarlanabilir bir direnç standardı için bir öneri yayınladı. Bir metre kare uzunluğunda, bir metre uzunluğunda saf bir cıva sütunu önerdi: Siemens cıva birimi. Ancak, bu birim diğer birimlerle uyumlu değildi. Bir öneri, uyumlu olacak bir cıva sütununa dayanan bir birm geliştirmekti - aslında, direnci bir ohm olacak şekilde ayarlayarak. Tüm birimler kullanıcıları, metroloji deneylerini gerekli hassasiyetle yapmak için gerekli kaynaklara sahip olmadıklarından, fiziki tanımı temel alarak çalışma standartlarına ihtiyaç duyuyorlardı.

1861'de, Latimer Clark (1822-1898) ve Sir Charles Bright (1832-1888), İngiliz İlerleme Derneği toplantısında, elektrik birimleri için standartlar oluşturulduğunu ve seçkin filozoflardan türetilen , 'Ohma', 'Farad' ve 'Volt', bu birimler için isimler önerildiğini öne süren bir bildiri sundu. 1861'de BAAS, elektriksel direnç standartlarını rapor etmek üzere Maxwell ve Thomson'u içeren bir komite atadı. Amaçları, uygun bir büyüklükte bir birim, elektriksel ölçümler için komple bir sistemin parçası, enerji birimleriyle uyumlu, kararlı, tekrarlanabilir ve Fransız metrik sistemine dayanmaktı. Komitenin üçüncü raporunda, 1864, direnç birimi "B.A. birimi veya Ohmad" olarak adlandırılır. 1867 itibariyle, birime basitçe ohm denir.

B.A. ohm 109 CGS birimi olarak düşünülmüştü, ancak hesaplamalardaki bir hata nedeniyle tanım %1.3 çok küçüktü. Çalışma standartlarının hazırlanmasında hata anlamlıydı.

21 Eylül 1881'de, Kongrelerin uluslararası seçmenleri (uluslararası elektrikçiler konferansı), 1 metrekarelik bir cıva sütun kullanarak, CGS birimlerine dayanarak direnç için pratik bir ohm birimi tanımladı. Kesitte, Siemens tarafından önerilen cihaza benzer şekilde 0° C'de yaklaşık 104.9 cm uzunluğunda.

Yeniden üretilebilir bir standart olan yasal bir ohm, Paris'teki uluslararası elektrikçiler konferansı tarafından 1884'te belirtilen ağırlıktaki ve 106 cm uzunluğundaki cıva kolonunun direnci olarak tanımlandı; bu, B. A. birimi (104.7 cm'ye eşdeğer), Siemens birimi (tanım gereği 100 cm) ve CGS birimi arasında bir uzlaşma değeriydi. "Yasal" olarak adlandırılmasına rağmen, bu standart herhangi bir ulusal mevzuat tarafından kabul edilmedi. "Uluslararası" ohm, Chicago'daki 1893 Uluslararası Elektrik Kongresi'nde oybirliği ile kabul edildi. Birim ohm'a dayanıyordu C.G.S.’nin direnci elektromanyetik birimler sistemi 10⁹ birime eşitti. Uluslar arası ohm, 106.3 cm kütle 14.4521 gram ve 0° C uzunluğundaki sabit kesit alanı olan bir cıva sütununda değişmeyen bir elektrik akımına sunulan direnç ile temsil edilmektedir. Bu tanım, bazı ülkelerde ohmun yasal tanımının temeli oldu. 1908'de, bu tanım Londra'daki Uluslararası Elektrik Birimleri ve Standartları Konferansında birkaç ülkeden gelen bilimsel temsilciler tarafından kabul edildi. Civa sütunu standardı, ohm'un yapay bir standart yerine mutlak terimlerle yeniden tanımlandığı 1948 Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansına kadar sürdürüldü.

19. yüzyılın sonunda, birimler iyi anlaşılmış ve tutarlıydı. Tanımlar, birimlerin ticari kullanımına çok az etki ederek değişecektir. Metrolojideki gelişmeler, tanımların yüksek derecede hassasiyet ve tekrarlanabilirlik ile formüle edilmesine olanak sağlamıştır.