Unidad eléctrica convencional

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Una unidad eléctrica convencional (o unidad convencional donde no hay riesgo de ambigüedad) es una unidad de medida en el campo de la electricidad que se basa en los llamados "valores convencionales" de la constante de Josephson , la constante de von Klitzing acordada por el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) en 1988, así como Δ ν _Cs utilizados para definir el segundo . Estas unidades son muy similares en escala a sus correspondientes unidades SI., pero no son idénticos debido a los diferentes valores utilizados para las constantes. Se distinguen de las unidades SI correspondientes colocando el símbolo en cursiva y agregando un subíndice "90" - por ejemplo, el voltio convencional tiene el símbolo V ₉₀ - ya que entraron en uso internacional el 1 de enero de 1990.

Este sistema fue desarrollado para aumentar la precisión de las mediciones: El Josephson y von Klitzing constantes se pueden realizar con gran precisión, repetibilidad y facilidad, y se definen exactamente en términos de constantes universales e y h . Las unidades eléctricas convencionales representan un paso significativo hacia el uso de la física fundamental "natural" con fines prácticos de medición. Alcanzaron la aceptación como estándar internacional en paralelo al sistema SI de unidades y se utilizan comúnmente fuera de la comunidad física tanto en la ingeniería como en la industria. Se necesitaría la adición de la constante c para definir unidades para todas las dimensiones utilizadas en física, como en el SI.

El sistema SI hizo la transición a definiciones equivalentes 29 años después, pero con valores de las constantes definidos para coincidir con las antiguas unidades SI con mayor precisión. En consecuencia, las unidades eléctricas convencionales difieren ligeramente de las unidades SI correspondientes, ahora con relaciones exactamente definidas.

Desarrollo histórico

Se han dado varios pasos importantes en el último medio siglo para aumentar la precisión y la utilidad de las unidades de medida:

• En 1967, la decimotercera Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) definió el segundo de tiempo atómico en el Sistema Internacional de Unidades como la duración de9 192 631 770 periodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. ^[1]
• En 1983, la decimoséptima CGPM redefinió el metro en términos del segundo y la velocidad de la luz, fijando así la velocidad de la luz exactamente en299 792 458  m / s . ^[2]
• En 1988, el CIPM recomendó la adopción de valores convencionales para la constante de Josephson exactamente como K _J-90 =483 597 0,9 × 10 ⁹  Hz / V ^[3] y de la constante de von Klitzing como exactamente R _K-90 =25 812 .807 Ω ^{[4] a} 1 de enero de 1990.
• En 1991, la decimoctava CGPM anotó los valores convencionales para la constante de Josephson y la constante de von Klitzing. ^[5]
• En 2000, el CIPM aprobó el uso del efecto Hall cuántico , con el valor de R _K-90 para ser utilizado para establecer un estándar de referencia de resistencia. ^[6]
• En 2018, la vigésimo sexta CGPM resolvió derogar los valores convencionales de las constantes de Josephson y von Klitzing con la redefinición de las unidades base del SI en 2019 . ^[7]

Definición

Las unidades eléctricas convencionales se basan en valores definidos de la frecuencia de transición hiperfina de cesio-133 , la constante de Josephson y la constante de von Klitzing , las dos primeras que permiten una medición práctica muy precisa del tiempo y la fuerza electromotriz , y la última que permite una práctica muy precisa. medición de resistencia eléctrica . ^[8]

Constante	Conventional exact value (CIPM, 1988; until 2018)	Empirical value (in SI units) (CODATA, 2014[8])	Exact value (SI units, 2019)
133Cs hyperfine transition frequency	Δν(133Cs)hfs = 9192631770 Hz		Δν(133Cs)hfs = 9192631770 Hz[9]
Josephson constant	KJ-90 = 483597.9 GHz/V[10]	KJ = 483597.8525(30) GHz/V	KJ = 2 × 1.602176634×10−19 C/6.62607015×10−34 J⋅s
von Klitzing constant	RK-90 = 25812.807 Ω[11]	RK = 25812.8074555(59) Ω	RK = 6.62607015×10−34 J⋅s/(1.602176634×10−19 C)2

• The conventional volt, V₉₀, is the electromotive force (or electric potential difference) measured against a Josephson effect standard using the defined value of the Josephson constant, K_J-90; that is, by the relation K_J = 483597.9 GHz/V₉₀. See Josephson voltage standard.
• The conventional ohm, Ω₉₀, is the electrical resistance measured against a quantum Hall effect standard using the defined value of the von Klitzing constant, R_K-90; that is, by the relation R_K = 25812.807 Ω₉₀.
• Other conventional electrical units are defined by the normal relationships between units paralleling those of SI, as in the conversion table below.

Conversion to SI units

Unit	Symbol	Definition	Related to SI	SI value (CODATA 2014)	SI value (2019)
conventional volt	V90	see above	KJ-90/KJ V	1.0000000983(61) V	1.00000010666... V[12]
conventional ohm	Ω90	see above	RK/RK-90 Ω	1.00000001765(23) Ω	1.00000001779... Ω[13]
conventional ampere	A90	V90/Ω90	KJ-90/KJ⋅RK-90/RK A	1.0000000806(61) A	1.00000008887... A[14]
conventional coulomb	C90	s⋅A90 = s⋅V90/Ω90	KJ-90/KJ⋅RK-90/RK C	1.0000000806(61) C	1.00000008887... C[15]
conventional watt	W90	A90V90 = V902/Ω90	(KJ-90/KJ)2  ⋅RK-90/RK W	1.000000179(12) W	1.00000019553... W[16]
conventional farad	F90	C90/V90 = s/Ω90	RK-90/RK F	0.99999998235(23) F	0.99999998220... F[17]
conventional henry	H90	s⋅Ω90	RK/RK-90 H	1.00000001765(23) H	1.00000001779... H[18]

The 2019 redefinition of SI base units defines all these units in a way that fixes the numeric values of K_J, R_K and Δν_Cs exactly, albeit with values of the first two that differ slightly from the conventional values. Consequently, these conventional units all have known exact values in terms of the redefined SI units. Because of this, there is no accuracy benefit from maintaining the conventional values.

See also

• Centimetre–gram–second system of units
• ITS-90

References

• Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006" (PDF). Reviews of Modern Physics. 80 (2): 633–730. arXiv:0801.0028. Bibcode:2008RvMP...80..633M. doi:10.1103/RevModPhys.80.633. Archived from the original (PDF) on 1 October 2017.

1. "Resolution 1 of the 13th CGPM (1967) – SI unit of time (second)". Retrieved 18 February 2019.
2. "Resolution 1 of the 17th CGPM (1983) – Definition of the metre". Retrieved 18 February 2019.
3. "CIPM, 1988: Recommendation 1 – Representation of the volt by means of the Josephson effect". Retrieved 18 February 2019.
4. "CIPM, 1988: Recommendation 2 – Representation of the ohm by means of the quantum Hall effect". Retrieved 18 February 2019.
5. "Resolution 2 of the 19th CGPM (1991) – The Josephson and quantum-Hall effects". Retrieved 18 February 2019.
6. "CIPM, 2000 – use of the von Klitzing constant to express the value of a reference standard of resistance as a function of the quantum Hall effect". Retrieved 18 February 2019.
7. "26th CGPM Resolutions" (PDF). BIPM. Retrieved 18 February 2019.
8. Mohr, Peter J.; Newell, David B.; Taylor, Barry N. (2015). "CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2014". Zenodo. arXiv:1507.07956. doi:10.5281/zenodo.22826.
9. "2018 CODATA Value: hyperfine transition frequency of Cs-133". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 18 August 2019.
10. "2018 CODATA Value: conventional value of Josephson constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 20 May 2019.
11. "2018 CODATA Value: conventional value of von Klitzing constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 20 May 2019.
12. "2018 CODATA Value: conventional value of volt-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.
13. "2018 CODATA Value: conventional value of ohm-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.
14. "2018 CODATA Value: conventional value of ampere-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.
15. "2018 CODATA Value: conventional value of coulomb-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.
16. "2018 CODATA Value: conventional value of watt-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.
17. "2018 CODATA Value: conventional value of farad-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.
18. "2018 CODATA Value: conventional value of henry-90". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 1 June 2019.

External links

• History of the electrical units.