Введение

Ом (символ: Ω, большая греческая буква омега) — производная единица измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ). Она названа в честь немецкого физика Георга Ома. Различные эмпирически выведенные стандартные единицы электрического сопротивления были разработаны в связи с ранней практикой телеграфии, а Британская ассоциация содействия развитию науки предложила единицу, основанную на существующих единицах массы, длины и времени, и удобную для практической работы еще в 1861 году. После переопределения основных единиц СИ в 2019 году, в ходе которого ампер и килограмм были переопределены через фундаментальные константы, ом теперь также определяется как точное значение, выраженное через эти константы.

Определение

Ом определяется как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, при котором постоянная разность потенциалов в один вольт (V), приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток в один ампер (A), при условии, что проводник не является источником какой-либо электродвижущей силы. Было предложено установить стандарты для электрических единиц и присвоить им названия в честь выдающихся философов: «Ом», «Фарада» и «Вольт». В 1861 году Британская ассоциация содействия науке (BAAS) назначила комитет, включавший Максвелла и Томсона, для подготовки доклада о стандартах электрического сопротивления. Их целью было разработать единицу удобного размера, являющуюся частью полной системы электрических измерений, согласованной с единицами энергии, стабильной, воспроизводимой и основанной на французской метрической системе. В третьем докладе комитета, опубликованном в 1864 году, единица сопротивления упоминалась как «единица БААС, или Оммад». К 1867 году эта единица стала называться просто омом. Ом БААС должен был равняться 109 единицам СГС, однако из-за ошибки в расчетах его определение оказалось на 1,3% меньше. Эта ошибка была существенной при подготовке рабочих эталонов. 21 сентября 1881 года Международный электрический конгресс определил практическую единицу сопротивления – ом, основанную на единицах СГС, используя ртутную колонку сечением 1 мм² и длиной около 104,9 см при 0 °C, аналогичную аппарату, предложенному Зименсом. «Юридический ом», воспроизводимый эталон, был определен на международной конференции электриков в Париже в 1884 году как сопротивление ртутной колонки определенного веса и длиной 106 см; это было компромиссное значение между единицей БААС (эквивалентной 104,7 см), единицей Зименса (100 см по определению) и единицей СГС. Несмотря на название «юридический», этот стандарт не был принят ни одним национальным законодательством. «Международный» ом был рекомендован единогласным решением на Международном электрическом конгрессе 1893 года в Чикаго. Эталон ртутного столба использовался до 1948 года на Генеральной конференции по мерам и весам, на которой ом был переопределен в абсолютных величинах, а не как эталон-артефакт. К концу XIX века единицы измерения были хорошо поняты и согласованы. Изменения в определениях оказывали незначительное влияние на коммерческое использование единиц. Достижения в метрологии позволили формулировать определения с высокой степенью точности и воспроизводимости.

Исторические единицы сопротивления

Значение определения единицы в B. А. омах Примечания Абсолютная фут/секунду × 107 с использованием имперских единиц 0,3048 считается устаревшей даже в 1884 году Единица Томсона с использованием имперских единиц 0,3202, считается устаревшей даже в 1884 году Медная единица Якоби Определенный медный провод длиной 7,62 м весом 0,6367 Использовалась в 1850-х годах Абсолютная единица Вебера × 107 Основана на метре и секунде 0,9191 Ртутная единица Сименса 1860. Колонка чистой ртути 0,9537 длиной 100 см и поперечным сечением 1 мм² при 0 °C "Ом" Британской ассоциации (B. А.) 1863 1,000 Стандартные катушки, изготовленные в обсерватории Кью в 1863 году Дигни, Бреге, Швейцария 9,266–10,420 Железный провод длиной 1 км и поперечным сечением 4 мм² Маттиссен 13,59 из чистого отпущенного медного провода при 15,5 °C Варли 25,61 Одна миля специального медного провода диаметром 1/16 дюйма Немецкая миля 57,44 Немецкая миля железного провода диаметром Abohm 10−9 Электромагнитная абсолютная единица в системе сантиметр-грамм-секунда Statohm 8,987551787 Электростатическая абсолютная единица в системе сантиметр-грамм-секунда

Создание стандартов

Метод ртутного столба для реализации физического эталона Ома оказался трудновоспроизводимым из-за влияния непостоянного поперечного сечения стеклянной трубки. Британской ассоциацией и другими организациями были созданы различные резистивные катушки, предназначенные для использования в качестве физических эталонов единицы сопротивления. Долгосрочная стабильность и воспроизводимость этих эталонов оставались предметом постоянных исследований, поскольку обнаруживались и анализировались влияния температуры, атмосферного давления, влажности и времени на эти стандарты. Эталоны-артефакты до сих пор используются, однако метрологические эксперименты с точно измеренными индуктивностями и ёмкостями предоставили более фундаментальную основу для определения Ома. С 1990 года квантовый эффект Холла используется для определения Ома с высокой точностью и повторяемостью. Эксперименты по квантовому эффекту Холла применяются для проверки стабильности рабочих эталонов, имеющих удобные значения для сравнения. После переопределения основных единиц СИ в 2019 году, в рамках которого ампер и килограмм были переопределены через фундаментальные константы, Ом также теперь определяется на основе этих констант.

Символ

Символ Ω был предложен Уильямом Генри Прейсом в 1867 году из-за созвучия слов «ом» и «омега». В документах, изданных до Второй мировой войны, символ единицы часто представлял собой строчную омегу в верхнем индексе (ω), так что 56 Ω писалось как 56ω. Исторически некоторые программы для редактирования документов использовали шрифт Symbol для отображения символа Ω. Если шрифт не поддерживается, тот же документ может отображаться с буквой «W» («10 W» вместо «10 Ω», например). Поскольку «W» обозначает ватт, единицу измерения мощности в системе СИ, это может привести к путанице, поэтому предпочтительнее использовать правильный символ Unicode. Если набор символов ограничен ASCII, стандарт IEEE 260.1 рекомендует использовать название единицы измерения «ohm» вместо символа Ω. В электронной промышленности часто используют символ R вместо Ω, поэтому резистор 10 Ω может быть представлен как 10R. Это часть кодировки RKM. Она используется во многих случаях, когда значение имеет десятичную часть. Например, 5,6 Ω обозначается как 5R6, а 2200 Ω — как 2K2. Этот метод позволяет избежать пропусков десятичной точки, которая может отображаться некорректно на компонентах или при копировании документов. Unicode кодирует этот символ как , отличающийся от греческой омеги среди буквенных символов, но он включен только для обратной совместимости, и предпочтительнее использовать греческую заглавную омегу. В MS DOS и Microsoft Windows альтернативный код ALT 234 может генерировать символ Ω. В Mac OS то же самое достигается с помощью .