Ohm

Unidad derivada del SI de resistencia eléctrica

Este artículo trata sobre la unidad derivada del SI. Para otros usos, consulte Ohm (desambiguación) .

Ohm
Una resistencia estándar de laboratorio de un ohmio, alrededor de 1917.
Información general
Unidad de sistema	Unidad derivada del SI
Unidad de	Resistencia eléctrica
Símbolo	Ω
Lleva el nombre de	Georg Ohm
Derivación	Ω = V / A
Conversiones
1 Ω en ...	... es igual a ...
Unidades base SI	kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −2

El ohmio (símbolo: Ω ) es la unidad de resistencia eléctrica derivada del SI , que lleva el nombre del físico alemán Georg Ohm . Se desarrollaron varias unidades estándar derivadas empíricamente para la resistencia eléctrica en conexión con la práctica temprana de la telegrafía, y la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia propuso una unidad derivada de las unidades existentes de masa, longitud y tiempo, y de una escala conveniente para el trabajo práctico tan temprano como 1861. A partir de 2020, la definición de ohmios se expresa en términos del efecto Hall cuántico .

Definición

Una de las funciones de muchos tipos de multímetros es la medición de la resistencia en ohmios.

El ohmio se define como una resistencia eléctrica entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de un voltio , aplicada a estos puntos, produce en el conductor una corriente de un amperio , no siendo el conductor el asiento de ninguna fuerza electromotriz . ^[1]

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

en el que aparecen las siguientes unidades: voltio (V), amperio (A), siemens (S), vatio (W), segundo (s), faradio (F), henry (H), joule (J), culombio (C ), kilogramo (kg) y metro (m).

Tras la redefinición de las unidades base del SI en 2019 , en la que el amperio y el kilogramo se redefinieron en términos de constantes fundamentales , el ohmio se ve afectado por una escala muy pequeña en la medición.

En muchos casos, la resistencia de un conductor es aproximadamente constante dentro de un cierto rango de voltajes, temperaturas y otros parámetros. Estos se denominan resistencias lineales . En otros casos, la resistencia varía, como en el caso del termistor , que muestra una fuerte dependencia de su resistencia con la temperatura.

Una vocal de las unidades prefijadas kiloohm y megaohm se omite comúnmente, produciendo kilohm y megaohm. ^{[2] [3] [4] [5]}

En los circuitos de corriente alterna, la impedancia eléctrica también se mide en ohmios.

Conversiones

El siemens (símbolo: S) es la unidad derivada del SI de conductancia y admitancia eléctrica , también conocida como mho (ohm al revés, el símbolo es ℧); es el recíproco de la resistencia en ohmios (Ω).

El poder en función de la resistencia

La potencia disipada por una resistencia se puede calcular a partir de su resistencia y el voltaje o la corriente involucrados. La fórmula es una combinación de la ley de Ohm y la ley de Joule :

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

dónde:

P es el poder

R es la resistencia

V es el voltaje a través de la resistencia

Yo es la corriente a través de la resistencia

Una resistencia lineal tiene un valor de resistencia constante sobre todos los voltajes o corrientes aplicados; muchas resistencias prácticas son lineales en un rango útil de corrientes. Las resistencias no lineales tienen un valor que puede variar dependiendo del voltaje (o corriente) aplicado. Cuando se aplica corriente alterna al circuito (o cuando el valor de la resistencia es una función del tiempo), la relación anterior es verdadera en cualquier instante, pero el cálculo de la potencia promedio durante un intervalo de tiempo requiere la integración de la potencia "instantánea" en ese intervalo.

Dado que el ohmio pertenece a un sistema coherente de unidades , cuando cada una de estas cantidades tiene su correspondiente unidad SI ( vatios para P , ohmios para R , voltios para V y amperios para I , que están relacionados como en § Definición , esta fórmula sigue siendo válida numéricamente cuando se utilizan estas unidades (y se piensa que se cancelan u omiten).

Historia

El rápido aumento de la electrotecnología en la última mitad del siglo XIX creó una demanda de un sistema racional, coherente, consistente e internacional de unidades para cantidades eléctricas. Los telegrafistas y otros usuarios tempranos de la electricidad en el siglo XIX necesitaban una unidad de medida estándar práctica para la resistencia. La resistencia a menudo se expresaba como un múltiplo de la resistencia de una longitud estándar de cables telegráficos; diferentes agencias usaban bases diferentes para un estándar, por lo que las unidades no eran fácilmente intercambiables. Las unidades eléctricas así definidas no eran un sistema coherente con las unidades de energía, masa, longitud y tiempo, lo que requería el uso de factores de conversión en los cálculos que relacionan la energía o la potencia con la resistencia. ^[6]

Se pueden elegir dos métodos diferentes para establecer un sistema de unidades eléctricas. Varios artefactos, como una longitud de cable o un electroquímico estándarcelda, podría especificarse que produce cantidades definidas de resistencia, voltaje, etc. Alternativamente, las unidades eléctricas pueden relacionarse con las unidades mecánicas definiendo, por ejemplo, una unidad de corriente que da una fuerza específica entre dos cables, o una unidad de carga que da una unidad de fuerza entre dos cargas unitarias. Este último método asegura la coherencia con las unidades de energía. Definir una unidad de resistencia que sea coherente con las unidades de energía y tiempo en efecto también requiere definir unidades de potencial y corriente. Es deseable que una unidad de potencial eléctrico fuerce una unidad de corriente eléctrica a través de una unidad de resistencia eléctrica, haciendo una unidad de trabajo en una unidad de tiempo; de lo contrario, todos los cálculos eléctricos requerirán factores de conversión.

Dado que las llamadas unidades "absolutas" de carga y corriente se expresan como combinaciones de unidades de masa, longitud y tiempo, el análisis dimensional de las relaciones entre potencial, corriente y resistencia muestra que la resistencia se expresa en unidades de longitud por tiempo: una velocidad. Algunas definiciones tempranas de una unidad de resistencia, por ejemplo, definían una unidad de resistencia como un cuadrante de la Tierra por segundo.

El sistema de unidades absolutas relacionaba las cantidades magnéticas y electrostáticas con las unidades métricas básicas de masa, tiempo y longitud. Estas unidades tenían la gran ventaja de simplificar las ecuaciones utilizadas en la solución de problemas electromagnéticos y eliminar los factores de conversión en los cálculos de magnitudes eléctricas. Sin embargo, las unidades CGS de centímetro-gramo-segundo resultaron tener tamaños poco prácticos para medidas prácticas.

Se propusieron varios estándares de artefactos como la definición de la unidad de resistencia. En 1860 Werner Siemens (1816-1892) publicó una sugerencia para un estándar de resistencia reproducible en Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie . ^[7] Propuso una columna de mercurio puro, de un milímetro cuadrado de sección transversal, un metro de largo: unidad de mercurio Siemens . Sin embargo, esta unidad no era coherente con otras unidades. Una propuesta fue diseñar una unidad basada en una columna de mercurio que fuera coherente; de ​​hecho, ajustando la longitud para hacer que la resistencia fuera de un ohmio. No todos los usuarios de las unidades tenían los recursos para realizar metrología experimentos con la precisión requerida, por lo que se requerían estándares de trabajo basados ​​teóricamente en la definición física.

En 1861, Latimer Clark (1822-1898) y Sir Charles Bright (1832-1888) presentaron un artículo en la reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia ^[8] sugiriendo que se establezcan estándares para las unidades eléctricas y sugiriendo nombres para estas unidades derivadas de eminentes filósofos, 'Ohma', 'Farad' y 'Volt'. La BAAS en 1861 nombró un comité que incluía a Maxwell y Thomson para informar sobre los estándares de resistencia eléctrica. ^[9]Sus objetivos eran idear una unidad de tamaño conveniente, parte de un sistema completo de medidas eléctricas, coherente con las unidades de energía, estable, reproducible y basado en el sistema métrico francés. ^[10] En el tercer informe del comité, 1864, se hace referencia a la unidad de resistencia como "unidad BA, u Ohmad". ^[11] En 1867, la unidad se conoce simplemente como ohmios . ^[12]

Se pretendía que el BA ohm fuera 10 ⁹ unidades CGS, pero debido a un error en los cálculos, la definición era un 1,3% demasiado pequeña. El error fue significativo para la preparación de estándares de trabajo.

El 21 de septiembre de 1881, el Congrès internationale des électriciens (conferencia internacional de electricistas) definió una unidad práctica de ohmios para la resistencia, basada en unidades CGS , utilizando una columna de mercurio de 1 mm2. en sección transversal, aproximadamente 104,9 cm de longitud a 0 ° C, ^[13] similar al aparato sugerido por Siemens.

Un ohmio legal , un estándar reproducible, fue definido por la conferencia internacional de electricistas en París en 1884 ^{[ cita requerida ]} como la resistencia de una columna de mercurio de peso especificado y 106 cm de largo; este fue un valor de compromiso entre la unidad BA (equivalente a 104,7 cm), la unidad Siemens (100 cm por definición) y la unidad CGS. Aunque se llama "legal", esta norma no fue adoptada por ninguna legislación nacional. El ohmio "internacional" fue recomendado por resolución unánime en el Congreso Internacional de Electricidad de 1893 en Chicago. ^[14] La unidad se basó en el ohmio igual a ¹⁰⁹ unidades de resistencia del sistema CGS de unidades electromagnéticas.. El ohmio internacional está representado por la resistencia ofrecida a una corriente eléctrica invariable en una columna de mercurio de área de sección transversal constante de 106,3 cm de largo y masa de 14,4521 gramos y 0 ° C. Esta definición se convirtió en la base de la definición legal del ohmio en varios países. En 1908, esta definición fue adoptada por representantes científicos de varios países en la Conferencia Internacional sobre Unidades y Estándares Eléctricos en Londres. ^[14] El estándar de la columna de mercurio se mantuvo hasta la Conferencia General de Pesos y Medidas de 1948 , en la que se redefinió el ohmio en términos absolutos en lugar de como un estándar de artefacto.

A finales del siglo XIX, las unidades se entendían bien y eran coherentes. Las definiciones cambiarían con poco efecto sobre los usos comerciales de las unidades. Los avances en metrología permitieron formular definiciones con un alto grado de precisión y repetibilidad.

Unidades históricas de resistencia

Unidad [15]	Definición	Valor en BA ohmios	Observaciones
Pie absoluto / segundo × 10 7	usando unidades imperiales	0.3048	considerado obsoleto incluso en 1884
Unidad de Thomson	usando unidades imperiales	0.3202	100 millones de pies / segundo, considerado obsoleto incluso en 1884
Unidad de cobre Jacobi	Un alambre de cobre especificado de 25 pies de largo que pesa 345 granos	0,6367	Utilizado en la década de 1850
Unidad absoluta de Weber × 10 7	Basado en el medidor y el segundo	0.9191
Unidad de mercurio Siemens	1860. Una columna de mercurio puro	0,9537	Sección transversal de 100 cm y 1 mm 2 a 0 ° C
Asociación Británica (BA) "ohm"	1863	1.000	Bobinas estándar depositadas en el Observatorio Kew en 1863 [16]
Digney, Breguet, Suiza		9.266–10.420	Alambre de hierro de 1 km de largo y 4 mm de sección transversal
Matthiessen		13.59	Una milla de alambre de cobre recocido puro de 1/16 de pulgada de diámetro a 15,5 ° C
Varley		25,61	Una milla de alambre de cobre especial de 1/16 de pulgada de diámetro
Milla alemana		57,44	Una milla alemana (8.238 yardas) de alambre de hierro de 1/6 de pulgada de diámetro
Abohm		10 −9	Unidad absoluta electromagnética en unidades centímetro-gramo-segundo
Statohm		8,987551787 × 10 11	Unidad absoluta electrostática en unidades centímetro-gramo-segundo

Realización de estándares

El método de la columna de mercurio para obtener un ohmio estándar físico resultó ser difícil de reproducir, debido a los efectos de la sección transversal no constante del tubo de vidrio. La Asociación Británica y otros construyeron varias bobinas de resistencia para servir como estándares de artefactos físicos para la unidad de resistencia. La estabilidad y reproducibilidad a largo plazo de estos artefactos fue un campo de investigación en curso, ya que se detectaron y analizaron los efectos de la temperatura, la presión del aire, la humedad y el tiempo en los estándares.

Los estándares de artefactos todavía se utilizan, pero los experimentos de metrología que relacionan inductores y condensadores dimensionados con precisión proporcionaron una base más fundamental para la definición del ohmio. Desde 1990, el efecto Hall cuántico se ha utilizado para definir el ohmio con alta precisión y repetibilidad. Los experimentos de Quantum Hall se utilizan para comprobar la estabilidad de los estándares de trabajo que tienen valores convenientes para la comparación. ^[17]

Tras la redefinición de 2019 de las unidades básicas del SI , en la que el amperio y el kilogramo se redefinieron en términos de constantes fundamentales , el ohmio ahora también se define en términos de estas constantes.

Símbolo

El símbolo Ω fue sugerido, debido al sonido similar de ohm y omega, por William Henry Preece en 1867. ^[18] En documentos impresos antes de la Segunda Guerra Mundial, el símbolo de la unidad a menudo consistía en el omega en minúscula elevado (ω), de modo que 56 Ω era escrito como 56 ^ω .

Históricamente, algunas aplicaciones de software de edición de documentos han utilizado el tipo de letra Symbol para representar el carácter Ω. ^[19] Cuando no se admite la fuente, se muestra una W en su lugar ("10 W" en lugar de "10 Ω", por ejemplo). Como W representa el vatio , la unidad SI de potencia , esto puede generar confusión, por lo que es preferible el uso del punto de código Unicode correcto.

Cuando el juego de caracteres se limita a ASCII , el estándar IEEE 260.1 recomienda sustituir el símbolo ohmio por Ω.

En la industria electrónica es común usar el carácter R en lugar del símbolo Ω, por lo tanto, una resistencia de 10 Ω puede representarse como 10R. Este es el código estándar británico BS 1852 . Se utiliza en muchos casos en los que el valor tiene un decimal. Por ejemplo, 5,6 Ω aparece como 5R6. Este método evita pasar por alto el punto decimal, que puede no reproducirse de forma fiable en los componentes o al duplicar documentos.

Unicode codifica el símbolo como U + 2126 Ω OHM SIGN , distinto del griego omega entre los símbolos similares a letras , pero solo se incluye por compatibilidad con versiones anteriores y se prefiere el carácter griego omega mayúscula U + 03A9 Ω LETRA GRIEGA MAYÚSCULA OMEGA (HTML  · ). ^[20] En DOS y Windows, el código alternativo ALT 234 puede producir el símbolo Ω. En Mac OS, + hace lo mismo. Ω  Ω, Ω⌥ OptZ

Ver también

• Código de color electrónico
• Historia de la medición
• Comité Internacional de Pesas y Medidas
• Órdenes de magnitud (resistencia)
• Resistividad

Notas y referencias

1. Folleto de BIPM SI: Apéndice 1, p. 144
2. SASB / SCC14 - SCC14 - Cantidades, unidades y símbolos de letras (30 de diciembre de 2002). IEEE / ASTM SI 10-2002: Estándar IEEE / ASTM para el uso del sistema internacional de unidades (SI): el sistema métrico moderno .
3. Thompson, Ambler; Taylor, Barry N. (noviembre de 2008) [marzo de 2008]. "Capítulo 9.3 Nombres de unidades ortográficas con prefijos". Guía para el uso del sistema internacional de unidades (SI) (PDF) (segunda impresión corregida, edición de 2008). Gaithersburg, Maryland, EE. UU.: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , Departamento de Comercio de EE. UU. CODEN NSPUE3 . Publicación especial NIST 811. Archivado (PDF) desde el original el 2021-01-31 . Consultado el 31 de enero de 2021 . pag. 31: Referencia [6]   señala que hay tres casos en los que la vocal final de un prefijo SI se omite comúnmente: megohm (no megaohm), kilohm (no kiloohm) y hectárea (no hectoare). En todos los demás casos en los que el nombre de la unidad comienza con una vocal, tanto la vocal final del prefijo como la vocal del nombre de la unidad se conservan y ambas se pronuncian. (85 páginas)
4. "Guía NIST para el SI" . Gaithersburg, Maryland, EE. UU .: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), Laboratorio de medición física. 2016-08-25 [2016-01-28]. Capítulo 9: Reglas y convenciones de estilo para los nombres de unidades ortográficas, 9.3: Nombres de unidades ortográficas con prefijos. Publicación especial 811. Archivado desde el original el 31 de enero de 2021 . Consultado el 31 de enero de 2021 . [1]
5. Aubrecht II, Gordon J .; Francés, Anthony P .; Iona, Mario (20 de enero de 2012). "Sobre el Sistema Internacional de Unidades (SI) Parte IV. Escritura, Ortografía y Matemáticas". El profesor de física . 50 (2): 77–79. Código bibliográfico : 2012PhTea..50 ... 77A . doi : 10.1119 / 1.3677278 .
6. Hunt, Bruce J. (1994). "El ohmio es donde está el arte: ingenieros de telégrafos británicos y el desarrollo de estándares eléctricos" (PDF) . Osiris . 2. 9 : 48–63. doi : 10.1086 / 368729 . S2CID 145557228 . Archivado desde el original el 8 de marzo de 2014 . Consultado el 27 de febrero de 2014 .  
7. Siemens, Werner (1860). "Vorschlag eines reproducirbaren Widerstandsmaaßes" . Annalen der Physik und Chemie (en alemán). 186 (5): 1–20. Código Bibliográfico : 1860AnP ... 186 .... 1S . doi : 10.1002 / yp.18601860502 .
8. Clark, Latimer ; Bright, Sir Charles (9 de noviembre de 1861). "Medición de cantidades eléctricas y resistencias" . El electricista . 1 (1): 3–4 . Consultado el 27 de febrero de 2014 .
9. Informe de la trigésima primera reunión de la Asociación británica para el avance de la ciencia; celebrada en Manchester en septiembre de 1861 . Septiembre de 1861. págs. Xxxix – xl.
10. Williamson, A .; Wheatstone, C .; Thomson, W .; Miller, WH ; Matthiessen, A .; Jenkin, Fleeming (septiembre de 1862). Informe Provisional del Comité designado por la Asociación Británica de Estándares de Resistencia Eléctrica . Trigésima segunda reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. Londres: John Murray. págs. 125-163 . Consultado el 27 de febrero de 2014 .
11. Williamson, A .; Wheatstone, C .; Thomson, W .; Miller, WH ; Matthiessen, A .; Jenkin, Fleeming ; Brillante, Charles ; Maxwell, James Clerk ; Siemens, Carl Wilhelm ; Stewart, Balfour ; Joule, James Prescott ; Varley, CF (septiembre de 1864). Informe de la Comisión de Normas de Resistencia Eléctrica . Trigésima cuarta reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. Londres: John Murray. pag. Desplegable hacia la página 349 . Consultado el 27 de febrero de 2014 .
12. Williamson, A .; Wheatstone, C .; Thomson, W .; Miller, WH ; Matthiessen, A .; Jenkin, Fleeming ; Brillante, Charles ; Maxwell, James Clerk ; Siemens, Carl Wilhelm ; Stewart, Balfour ; Varley, CF ; Foster, GC; Clark, Latimer ; Forbes, D .; Hockin, Charles; Joule, James Prescott (septiembre de 1867). Informe de la Comisión de Normas de Resistencia Eléctrica . Trigésima séptima reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. Londres: John Murray. pag. 488. Consultado el 27 de febrero de 2014 .
13. "Sistema de unidades de medida" . Wiki de Historia de la Ingeniería y la Tecnología . Consultado el 13 de abril de 2018 .
14. "Unidades, físicas". Encyclopædia Britannica . 27 (11ª ed.). 1911. p. 742.
15. Gordon Wigan (trans. Y ed.), Libro de bolsillo del electricista , Cassel and Company, Londres, 1884
16. Estudios históricos en negocios corporativos internacionales. Teich p34
17. R. Dzuiba y otros, Estabilidad de resistencias de maganina de doble pared en Actas de publicación especial del NIST de SPIE , The Institute, 1988 págs. 63-64
18. Preece, William Henry (1867), "La unidad de BA para medidas eléctricas" , Revista filosófica , 33 , p. 397 , consultado el 26 de febrero de 2017
19. Por ejemplo, recomendado en HTML 4.01: "Especificación HTML 4.01" . W3C . 1998. Sección 24.1 "Introducción a las referencias a entidades de carácter" . Consultado el 22 de noviembre de 2018 .
20. Extractos de The Unicode Standard, versión 4.0 , consultado el 11 de octubre de 2006

Enlaces externos

• Libros escaneados de Georg Simon Ohm en la biblioteca de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Nuernberg
• Folleto oficial de SI
• Publicación especial NIST 811
• Historia del ohmio en tamaños.com
• Historia de las unidades eléctricas.