Ohm

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Ohm
Um resistor padrão de laboratório de um ohm, por volta de 1917.
Informação geral
Sistema de unidades	Unidade derivada de SI
Unidade de	Resistência elétrica
Símbolo	Ω
Nomeado após	Georg Ohm
Em unidades de base SI :	kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −2

O ohm (símbolo: Ω ) é a unidade de resistência elétrica derivada do SI , em homenagem ao físico alemão Georg Ohm . Várias unidades padrão empiricamente derivadas para resistência elétrica foram desenvolvidas em conexão com a prática telegráfica inicial, e a Associação Britânica para o Avanço da Ciência propôs uma unidade derivada de unidades existentes de massa, comprimento e tempo, e de uma escala conveniente para trabalho prático desde o início como 1861. Em 2020, a definição do ohm é expressa em termos do efeito Hall quântico .

Definição [ editar ]

O ohm é definido como uma resistência elétrica entre dois pontos de um condutor quando uma diferença de potencial constante de um volt , aplicada a esses pontos, produz no condutor uma corrente de um ampere , não sendo o condutor sede de nenhuma força eletromotriz . ^[1]

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

em que as seguintes unidades aparecem: volt (V), ampere (A), siemens (S), watt (W), segundo (s), farad (F), Henry (H), joule (J), coulomb (C ), quilograma (kg) e metro (m).

Após a redefinição das unidades de base do SI em 2019 , em que o ampere e o quilograma foram redefinidos em termos de constantes fundamentais , o ohm é afetado por uma escala muito pequena na medição.

Em muitos casos, a resistência de um condutor é aproximadamente constante dentro de uma certa faixa de tensões, temperaturas e outros parâmetros. Eles são chamados de resistores lineares . Em outros casos, a resistência varia, como no caso do termistor , que apresenta uma forte dependência de sua resistência com a temperatura.

Uma vogal das unidades prefixadas kiloohm e megaohm é comumente omitida, produzindo kilohm e megohm. ^{[2] [3] [4] [5]}

Em circuitos de corrente alternada, a impedância elétrica também é medida em ohms.

Conversões [ editar ]

O siemens (símbolo: S) é a unidade derivada do SI de condutância e admitância elétrica , também conhecida como mho (ohm escrito ao contrário, o símbolo é ℧); é o recíproco da resistência em ohms (Ω).

De potência em função da resistência [ editar ]

A potência dissipada por um resistor pode ser calculada a partir de sua resistência e da tensão ou corrente envolvida. A fórmula é uma combinação de lei de Ohm e lei de Joule :

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

Onde:

P é o poder

R é a resistência

V é a tensão através do resistor

I é a corrente através do resistor

Um resistor linear tem um valor de resistência constante sobre todas as tensões ou correntes aplicadas; muitos resistores práticos são lineares em uma faixa útil de correntes. Os resistores não lineares têm um valor que pode variar dependendo da tensão (ou corrente) aplicada. Onde a corrente alternada é aplicada ao circuito (ou onde o valor da resistência é uma função do tempo), a relação acima é verdadeira em qualquer instante, mas o cálculo da potência média em um intervalo de tempo requer a integração da potência "instantânea" nesse intervalo.

Uma vez que o ohm pertence a um sistema coerente de unidades , quando cada uma dessas quantidades tem sua unidade SI correspondente ( watt para P , ohm para R , volt para V e ampere para I , que estão relacionados como em § Definição , esta fórmula permanece válida numericamente quando essas unidades são usadas (e consideradas como canceladas ou omitidas).

História [ editar ]

O rápido crescimento da eletrotecnologia na última metade do século 19 criou uma demanda por um sistema racional, coerente, consistente e internacional de unidades para grandezas elétricas. Telegrafistas e outros primeiros usuários de eletricidade no século 19 precisavam de uma unidade de medida padrão prática para resistência. A resistência era frequentemente expressa como um múltiplo da resistência de um comprimento padrão de fios telegráficos; agências diferentes usavam bases diferentes para um padrão, então as unidades não eram prontamente intercambiáveis. As unidades elétricas assim definidas não eram um sistema coerente com as unidades de energia, massa, comprimento e tempo, exigindo que fatores de conversão fossem usados ​​em cálculos que relacionassem energia ou potência com resistência. ^[6]

Podem ser escolhidos dois métodos diferentes para estabelecer um sistema de unidades elétricas. Vários artefatos, como um comprimento de fio ou um eletroquímico padrãocélula, poderia ser especificada como produzindo quantidades definidas para resistência, voltagem e assim por diante. Alternativamente, as unidades elétricas podem ser relacionadas às unidades mecânicas definindo, por exemplo, uma unidade de corrente que fornece uma força especificada entre dois fios, ou uma unidade de carga que fornece uma unidade de força entre duas unidades de carga. Este último método garante coerência com as unidades de energia. Definir uma unidade de resistência que seja coerente com unidades de energia e tempo em vigor também requer a definição de unidades de potencial e corrente. É desejável que uma unidade de potencial elétrico force uma unidade de corrente elétrica através de uma unidade de resistência elétrica, fazendo uma unidade de trabalho em uma unidade de tempo, caso contrário, todos os cálculos elétricos exigirão fatores de conversão.

Uma vez que as chamadas unidades "absolutas" de carga e corrente são expressas como combinações de unidades de massa, comprimento e tempo, a análise dimensional das relações entre potencial, corrente e resistência mostram que a resistência é expressa em unidades de comprimento por tempo - uma velocidade. Algumas definições iniciais de unidade de resistência, por exemplo, definiam uma resistência unitária como um quadrante da Terra por segundo.

O sistema de unidades absolutas relacionava as grandezas magnéticas e eletrostáticas às unidades básicas métricas de massa, tempo e comprimento. Essas unidades tinham a grande vantagem de simplificar as equações usadas na solução de problemas eletromagnéticos e eliminar fatores de conversão nos cálculos das grandezas elétricas. No entanto, as unidades de centímetro-grama-segundo, CGS, revelaram ter tamanhos impraticáveis ​​para medições práticas.

Vários padrões de artefatos foram propostos como a definição da unidade de resistência. Em 1860, Werner Siemens (1816–1892) publicou uma sugestão para um padrão de resistência reproduzível em Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie . ^[7] Ele propôs uma coluna de mercúrio puro, de seção transversal de um milímetro quadrado e um metro de comprimento: unidade de mercúrio da Siemens . No entanto, esta unidade não era coerente com outras unidades. Uma proposta era conceber uma unidade baseada em uma coluna de mercúrio que fosse coerente - na verdade, ajustando o comprimento para tornar a resistência um ohm. Nem todos os usuários das unidades possuíam recursos para realizar metrologia experimentos com a precisão necessária, portanto, eram necessários padrões de trabalho baseados teoricamente na definição física.

Em 1861, Latimer Clark (1822-1898) e Sir Charles Bright (1832-1888) apresentaram um artigo na reunião da Associação Britânica para o Avanço da Ciência ^[8] sugerindo que os padrões para unidades elétricas fossem estabelecidos e sugerindo nomes para essas unidades derivadas dos filósofos eminentes, 'Ohma', 'Farad' e 'Volt'. O BAAS em 1861 nomeou um comitê incluindo Maxwell e Thomson para relatar os padrões de resistência elétrica. ^[9]Seus objetivos eram conceber uma unidade de tamanho conveniente, parte de um sistema completo de medidas elétricas, coerente com as unidades de energia, estável, reproduzível e baseado no sistema métrico francês. ^[10] No terceiro relatório do comitê, 1864, a unidade de resistência é referida como "unidade BA, ou Ohmad". ^[11] Em 1867, a unidade era conhecida simplesmente como ohm . ^[12]

O BA ohm foi planejado para ser de 10 ⁹ unidades CGS, mas devido a um erro nos cálculos, a definição foi 1,3% pequena. O erro foi significativo para a preparação de padrões de trabalho.

Em 21 de setembro de 1881, o Congrès internationale des électriciens (conferência internacional de eletricistas) definiu uma unidade prática de ohm para a resistência, baseada em unidades CGS , usando uma coluna de mercúrio de 1 mm². em seção transversal, aproximadamente 104,9 cm de comprimento a 0 ° C, ^[13] semelhante ao aparelho sugerido pela Siemens.

Um ohm legal , um padrão reproduzível, foi definido pela conferência internacional de eletricistas em Paris em 1884 ^{[ carece de fontes? ]} Como a resistência de uma coluna de mercúrio de peso especificado e 106 cm de comprimento; este foi um valor de compromisso entre a unidade BA (equivalente a 104,7 cm), a unidade Siemens (100 cm por definição) e a unidade CGS. Embora chamada de "legal", essa norma não foi adotada por nenhuma legislação nacional. O ohm "internacional" foi recomendado por resolução unânime no Congresso Elétrico Internacional de 1893 em Chicago. ^[14] A unidade foi baseada no ohm igual a 10 ⁹ unidades de resistência do sistema CGS de unidades eletromagnéticas. O ohm internacional é representado pela resistência oferecida a uma corrente elétrica invariável em uma coluna de mercúrio de área transversal constante de 106,3 cm de comprimento, massa de 14,4521 gramas e 0 ° C. Essa definição tornou-se a base para a definição legal de ohm em diversos países. Em 1908, essa definição foi adotada por representantes científicos de vários países na Conferência Internacional de Unidades e Padrões Elétricos em Londres. ^[14] O padrão da coluna de mercúrio foi mantido até a Conferência Geral de Pesos e Medidas de 1948 , na qual o ohm foi redefinido em termos absolutos em vez de um padrão de artefato.

No final do século 19, as unidades eram bem compreendidas e consistentes. As definições mudariam com pouco efeito sobre os usos comerciais das unidades. Os avanços da metrologia permitiram que as definições fossem formuladas com alto grau de precisão e repetibilidade.

Unidades históricos de resistência [ editar ]

Realização de normas [ editar ]

O método da coluna de mercúrio para realizar um ohm padrão físico tornou-se difícil de reproduzir, devido aos efeitos da seção transversal não constante do tubo de vidro. Várias bobinas de resistência foram construídas pela British Association e outros, para servir como padrões de artefatos físicos para a unidade de resistência. A estabilidade e reprodutibilidade a longo prazo desses artefatos era um campo de pesquisa em andamento, pois os efeitos da temperatura, pressão do ar, umidade e tempo nos padrões eram detectados e analisados.

Padrões de artefatos ainda são usados, mas experimentos de metrologia relacionando indutores e capacitores dimensionados com precisão forneceram uma base mais fundamental para a definição do ohm. Desde 1990, o efeito Hall quântico tem sido usado para definir o ohm com alta precisão e repetibilidade. Os experimentos quânticos Hall são usados ​​para verificar a estabilidade de padrões de trabalho que possuem valores convenientes para comparação. ^[17]

Após a redefinição das unidades de base do SI em 2019 , em que o ampere e o quilograma foram redefinidos em termos de constantes fundamentais , o ohm agora também é definido em termos dessas constantes.

Símbolo [ editar ]

O símbolo Ω foi sugerido, por causa do som semelhante de ohm e ômega, por William Henry Preece em 1867. ^[18] Em documentos impressos antes da Segunda Guerra Mundial, o símbolo da unidade geralmente consistia no ômega minúsculo em relevo (ω), de modo que 56 Ω era escrito como 56 ^ω .

Historicamente, alguns aplicativos de software de edição de documentos usaram o tipo de letra Symbol para renderizar o caractere Ω. ^[19] Onde a fonte não é suportada, um W é exibido ("10 W" em vez de "10 Ω", por exemplo). Como W representa o watt , a unidade SI de potência , isso pode causar confusão, tornando preferível o uso do ponto de código Unicode correto.

Onde o conjunto de caracteres é limitado a ASCII , o padrão IEEE 260.1 recomenda substituir o símbolo ohm por Ω.

Na indústria eletrônica é comum usar o caractere R em vez do símbolo Ω, portanto, um resistor de 10 Ω pode ser representado como 10R. Este é o código BS 1852 do padrão britânico . É usado em muitos casos em que o valor tem uma casa decimal. Por exemplo, 5,6 Ω é listado como 5R6. Este método evita negligenciar a vírgula decimal, que pode não ser renderizada de forma confiável em componentes ou ao duplicar documentos.

Unicode codifica o símbolo como U + 2126 Ω SINAL DE OHM , distinto do grego ômega entre os símbolos semelhantes a letras , mas é incluído apenas para compatibilidade com versões anteriores e o caractere grego maiúsculo ômega U + 03A9 Ω LETRA GREGA MAIÚSCULA OMEGA (HTML  · ) é o preferido. ^[20] No DOS e no Windows, o código alternativo ALT 234 pode produzir o símbolo Ω. No Mac OS, + faz o mesmo. Ω  Ω, Ω⌥ OptZ

Veja também [ editar ]

• Código de cor eletrônico
• História de medição
• Comitê Internacional de Pesos e Medidas
• Ordens de magnitude (resistência)
• Resistividade

Notas e referências [ editar ]

Ligações externas [ editar ]

• Livros digitalizados de Georg Simon Ohm na biblioteca da Universidade de Ciências Aplicadas de Nuernberg
• Folheto oficial do SI
• Publicação especial 811 do NIST
• História do ohm em Tamanhos.com
• História das unidades elétricas.