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欧姆 (Ω) 单位定义

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欧姆 (Ω) 是 电阻SI 派生单位,以德国物理学家 Georg Simon Ohm 命名。尽管在早期的电报实践中开发了几个用于表示电阻的经验派生标准单位,但英国科学促进会早在早期就提出了一个从现有的质量、长度和时间单位派生出来的单位,并且尺寸适合于实际工作。如 1861 年。欧姆的定义已多次修订。截至 2020 年,该定义以量子霍尔效应的形式表达。

概述

The ohm is defined as an electrical resistance between two points of a conductor when a constant potential difference of one volt, applied to these points, produces in the conductor a current of one ampere, the conductor not being the seat of any electromotive force.

The ohm is equal to: Ω = VA = 1S = WA2 = V2W = sF = Hs = J ∙ sC2 = kg ∙ m2s ∙ A2 = kg ∙ m2s3 ∙ A2. Where the following units appear: volt (V), ampere (A), siemens (S), watt (W), second (s), farad (F), henry (H), joule (J), coulomb (C), kilogram (kg), and meter (m).

在许多情况下,以欧姆为单位的导体电阻在一定的电压、温度和其他参数范围内大致恒定。这些被称为线性电阻器。在其他情况下,电阻会有所不同(例如热敏电阻)。前缀单位千欧和兆欧的元音通常被省略,产生千欧和兆欧。在交流电路中,电阻抗也以欧姆为单位。继 2019 年重新定义国际单位制基本单位(其中安培和千克根据基本常数重新定义)之后,欧姆现在也根据这些常数进行定义。

历史

19 世纪下半叶,电工技术的迅速崛起催生了对电量单位的合理、连贯、一致和国际化系统的需求。 19 世纪的电报员和其他早期电力用户需要一个实用的标准电阻测量单位。电阻通常表示为标准长度的电报线电阻的倍数。不同的机构对标准使用不同的基础,因此单位不易互换。以这种方式定义的电气单位不是具有各种能量、质量、长度和时间单位的连贯系统的一部分,需要在将能量或功率与电阻相关的计算中使用转换因子。

可以选择两种不同的方法来建立电气单元系统。各种人工制品,例如一段电线或一个标准电化学电池,可以指定为产生定义的电阻、电压等量。或者,可以通过定义例如在两根导线之间给出指定力的电流单位或在两个单位电荷之间给出力的单位的电荷单位来将电气单位与机械单位相关联。后一种方法确保与能量单位的一致性。定义与有效能量和时间单位一致的电阻单位还需要定义电位和电流单位。理想的是,一单位电势将迫使一单位电流通过一单位电阻,在一单位时间内做一单位功,否则所有电学计算都需要转换因子。

由于所谓的电荷和电流的绝对单位是用质量单位、长度单位和时间单位的组合来表示的,所以对电位、电流和电阻之间关系的维度分析表明电阻是用单位表示的每次的长度(速度)。例如,电阻单位的一些早期定义将单位电阻定义为每秒地球的一个象限。绝对单位系统将磁量和静电量与质量、时间和长度的公制基本单位相关联。这些单位的巨大优势在于简化了用于解决电磁问题的方程,并消除了有关电量的计算中的转换因子。然而,厘米-克-秒,CGS,单位被证明具有不切实际的尺寸用于实际测量。

提出了各种人工制品标准作为电阻单位的定义。 1860 年,Werner Siemens (1816-1892) 在 Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie 中发表了关于可重现电阻标准的建议。他提出了一种纯水银柱,横截面为一平方毫米,长一米:西门子水银单元。然而,这个单位与其他单位并不连贯。一项提议是设计一个基于连贯的汞柱的单元。实际上,调整长度以使电阻为 1 欧姆。并非所有单位用户都有资源以所需的精度进行计量实验,因此需要理论上基于物理定义的工作标准。

1861 年,拉蒂默·克拉克 (1822-1898) 和查尔斯·布莱特爵士 (1832-1888) 在英国科学促进会会议上发表了一篇论文,建议建立电气单位的标准,并建议这些单位的名称来自著名哲学家、Ohma、法拉和伏特。 1861 年,BAAS 任命了一个包括 Maxwell 和 Thomson 在内的委员会来报告电阻标准。他们的目标是设计一个尺寸合适的单位,作为完整电气测量系统的一部分,与能量单位一致,稳定,可重复,并基于法国公制系统。在 1864 年委员会的第三次报告中,抵抗单位被称为 BA 单位,或 Ohmad。到 1867 年,该单位被简称为欧姆。 BA ohm 原定为 109 CGS 单位,但由于计算错误,定义太小了 1.3%。该错误对于工作标准的准备工作是显着的。 1881 年 9 月 21 日,Congrès internationale des électriciens(国际电工会议)根据 CGS 单位,使用 1 平方毫米的水银柱定义了电阻的实用单位欧姆。在横截面中,在 0 °C 时长约 104.9 厘米,类似于西门子建议的设备。

1884 年在巴黎举行的国际电工会议将法定欧姆(一种可重复的标准)定义为指定重量和 106 厘米长的水银柱的电阻。这是 BA 单位(相当于 104.7 厘米)、西门子单位(定义为 100 厘米)和 CGS 单位之间的折衷值。尽管被称为合法,但该标准并未被任何国家立法采用。国际欧姆在 1893 年芝加哥国际电气大会上获得一致决议推荐。该单位是基于欧姆等于 109 单位的 CGS 系统的电磁单位的电阻。国际欧姆由对恒定横截面积 106.3 厘米长、质量 14.4521 克和 0°C 的汞柱中不变电流提供的电阻表示。这个定义成为几个国家欧姆的法律定义的基础。 1908 年,该定义在伦敦举行的国际电气单位和标准会议上被多个国家的科学代表采用。汞柱标准一直保持到 1948 年度量衡大会,在大会上,欧姆被重新定义为绝对值,而不是人工标准。到 19 世纪末,单位被很好地理解和一致。定义会改变,但对单位的商业用途影响不大。计量学的进步允许以高度的精度和可重复性制定定义。

下表列出了一些历史阻力单位:

单元

定义

BA 欧姆值

评论

绝对英尺/秒 × 107

使用英制单位

0.3048

即使在 1884 年也被认为已经过时

汤姆逊单位

使用英制单位

0.3202

亿英尺/秒,即使在 1884 年也被认为已经过时

雅可比铜单元

一根 25 英尺长、重 345 格令的指定铜线

0.6367

用于 1850 年代

韦伯绝对单位×107

基于米和秒

0.9191

西门子水银装置

1860. 纯水银柱

0.9537

100 厘米和 1 毫米2 横截面在 0 °C

英国协会 (B.A.) "欧姆"

1863

1.000

1863 年存放在邱天文台的标准线圈

迪格尼,宝玑,瑞士

9.266–10.420

铁丝长 1 公里,横截面 4 平方毫米

马蒂森

13.59

一英里长的 1/16 英寸直径纯退火铜线,温度为 15.5 °C

瓦利

25.61

一英里的特殊 1/16 英寸直径铜线

德国英里

57.44

一德国英里(8,238 码)直径为 1/6 英寸的铁丝

阿博姆

10-9

以厘米-克-秒为单位的电磁绝对单位

Statohm

8.987551787 × 1011

以厘米-克-秒为单位的静电绝对单位

标准的实现

由于玻璃管的非恒定横截面的影响,实现物理标准欧姆的汞柱方法结果难以重现。英国协会和其他人构建了各种电阻线圈,作为电阻单位的物理工件标准。这些工件的长期稳定性和可重复性是一个持续的研究领域,因为温度、气压、湿度和时间对标准的影响被检测和分析。工件标准仍在使用,但与精确尺寸的电感器和电容器相关的计量实验为欧姆的定义提供了更基本的基础。自 1990 年以来,量子霍尔效应已被用于定义具有高精度和可重复性的欧姆。量子霍尔实验用于检查具有方便比较值的工作标准的稳定性。继 2019 年重新定义国际单位制基本单位(其中安培和千克根据基本常数重新定义)之后,欧姆现在也根据这些常数定义。

象征

符号 Ω由于 ohm 和 omega 的发音相似,William Henry Preece 在 1867 年提出了建议。在二战之前印刷的文件中,单位符号通常由凸起的小写 omega (ω) 组成,例如 56 Ω写成 56ω。历史上,一些文档编辑软件应用程序使用符号字体来呈现字符 Ω。如果不支持该字体,则会显示 W(例如,10 W 而不是 10 Ω)。由于 W 代表瓦特,即 power 的 SI 单位,这可能会导致混淆,因此最好使用正确的符号。

在字符集仅限于 ASCII 的情况下,IEEE 260.1 标准建议将符号 ohm 替换为 Ω。在电子行业中,通常使用字符 R 而不是 Ω符号,因此,一个 10 Ω电阻可以表示为10R。这是英国标准 BS 1852 代码。它在值有小数位的许多情况下使用。例如,5.6 Ω列为5R6。此方法可避免忽略小数点,因为小数点在组件上或复制文档时可能无法可靠呈现。

转换

The siemens (S) is the SI derived unit of electric conductance and admittance, also known as the mho (ohm spelled backwards, symbol is ℧). It is the reciprocal of resistance in ohms (Ω).

功率作为电阻的函数

The power dissipated by a resistor may be calculated from its resistance, and the voltage or current involved. The formula is a combination of Ohm's law and Joule's law where: P = V ∙ I = V2R = I2 ∙ R. Where:

  • P是

  • R是电阻

  • 是电阻两端的电压

  • 是通过电阻器的电流

A linear resistor has a constant resistance value over all applied voltages or currents. Many practical resistors are linear over a useful range of currents. Non-linear resistors have a value that may vary depending on the applied voltage (or current). Where alternating current is applied to the circuit (or where the resistance value is a function of time), the relation above is true at any instant but calculation of average power over an interval of time requires integration of instantaneous power over that interval.

由于欧姆属于相关的单位系统,当这些量中的每一个都有其对应的SI单位(P代表瓦特,R代表欧姆,V代表伏特,I代表安培时,这个公式在数值上仍然有效当这些单位被使用时(并被认为被取消或省略)。

Other Electric Resistance Unit Definitions

转换为另一个电阻单位

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相关定义

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来源

“Ohm.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 4 June. 2020, en.wikipedia.org/wiki/Ohm.

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