Ohm

ohm
Una resistencia estándar de laboratorio de un ohmio, alrededor de  1917
información general
Sistema de unidades	SI
Unidad de	resistencia eléctrica
Símbolo	Ohmio
Llamado en honor a	Georg Ohm
Conversiones
1 Ω en...	... es igual a...
Unidades básicas del SI	kg ⋅ metro 2 ⋅ s −3 ⋅ A −2

El ohmio (símbolo: Ω , la letra griega mayúscula omega ) es la unidad de resistencia eléctrica del Sistema Internacional de Unidades (SI) . Recibe su nombre del físico alemán Georg Ohm . Se desarrollaron varias unidades estándar derivadas empíricamente para la resistencia eléctrica en relación con la práctica telegráfica temprana , y la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia propuso una unidad derivada de unidades existentes de masa, longitud y tiempo, y de una escala conveniente para el trabajo práctico ya en 1861.

Tras la revisión del SI de 2019 , en la que se redefinieron el amperio y el kilogramo en términos de constantes fundamentales, el ohmio ahora también se define como un valor exacto en términos de estas constantes.

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

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

en el que aparecen las siguientes unidades adicionales: siemens (S), vatio (W), segundo (s), faradio (F), henrio (H), weber (Wb), julio (J), culombio (C), kilogramo (kg) y metro (m).

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.

En los EE. UU., una vocal doble en las unidades prefijadas "kiloohm" y "megaohm" se simplifica comúnmente, produciendo "kilohm" y "megohm". ^{[2] [3] [4] [5]}

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

El siemens (S) es la unidad derivada del SI de conductancia y admitancia eléctrica , históricamente conocida como "mho" ( ohm escrito al revés, el símbolo es ℧); es el recíproco del ohmio: 1 S = 1 Ω ⁻¹ .

La potencia disipada por una resistencia se puede calcular a partir de su resistencia y del voltaje o la corriente involucrados. La fórmula es una combinación de la ley de Ohm y la ley de Joule :$${\displaystyle P=VI={\frac {V^{2}}{R}}=I^{2}R,}$$

donde P es la potencia, R es la resistencia, V es el voltaje a través de la resistencia e I es la corriente a través de la resistencia.

Una resistencia lineal tiene un valor de resistencia constante en 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 según el 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 en un intervalo de tiempo requiere la integración de la potencia "instantánea" en ese intervalo.

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

El rápido ascenso de la electrotecnología en la segunda mitad del siglo XIX creó una demanda de un sistema racional, coherente, consistente e internacional de unidades para magnitudes 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 se expresaba a menudo 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 que se utilizaran factores de conversión en los cálculos que relacionaban la energía o la potencia con la resistencia. ^[6]

Se pueden elegir dos métodos diferentes para establecer un sistema de unidades eléctricas. Se pueden especificar diversos artefactos, como un trozo de cable o una celda electroquímica estándar , para que produzcan cantidades definidas de resistencia, voltaje, etc. Alternativamente, las unidades eléctricas se pueden relacionar con las unidades mecánicas definiendo, por ejemplo, una unidad de corriente que dé una fuerza específica entre dos cables, o una unidad de carga que dé una unidad de fuerza entre dos unidades de carga. Este último método garantiza 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, realizando una unidad de trabajo en una unidad de tiempo; de lo contrario, todos los cálculos eléctricos requerirán factores de conversión.

Dado que las unidades de carga y corriente denominadas "absolutas" se expresan como combinaciones de unidades de masa, longitud y tiempo, el análisis dimensional de las relaciones entre el potencial, la corriente y la resistencia muestra que la resistencia se expresa en unidades de longitud por tiempo (una velocidad). Algunas de las primeras definiciones 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 magnitudes magnéticas y electrostáticas con 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 eliminaban los factores de conversión en los cálculos sobre magnitudes eléctricas. Sin embargo, las unidades centímetro-gramo-segundo (CGS) resultaron tener tamaños poco prácticos para las mediciones prácticas.

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

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

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

El 21 de septiembre de 1881 el Congreso Eléctrico Internacional definió una unidad práctica de ohmio para la resistencia, basada en unidades CGS , utilizando una columna de mercurio de 1 ^mm2 de sección transversal y aproximadamente 104,9 cm de longitud a 0 °C, similar al aparato sugerido por Siemens.

El ohmio legal , un estándar reproducible, fue definido por la conferencia internacional de electricistas en París en 1884 como la resistencia de una columna de mercurio de peso específico y 106 cm de largo; este era un valor de compromiso entre la unidad BA (equivalente a 104,7 cm), la unidad Siemens (100 cm por definición) y la unidad CGS. ^[13] Aunque se lo llamó "legal", este estándar no fue adoptado por ninguna legislación nacional. El ohmio "internacional" fue recomendado por resolución unánime en el Congreso Eléctrico Internacional de 1893 en Chicago. ^[14] La unidad se basó en el ohmio igual a 10 ⁹ 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 de masa 14,4521 gramos y 0 °C. Esta definición se convirtió en la base para 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 Patrones Eléctricos en Londres. ^[14] El estándar de columna de mercurio se mantuvo hasta la Conferencia General de Pesas y Medidas de 1948 , en la que el ohmio se redefinió en términos absolutos en lugar de como un estándar de artefacto.

A finales del siglo XIX, las unidades se entendían bien y eran uniformes. Las definiciones cambiaban sin apenas afectar a los usos comerciales de las unidades. Los avances en metrología permitieron formular definiciones con un alto grado de precisión y repetibilidad.

El método de la columna de mercurio para obtener un ohmio estándar físico resultó 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 que sirvieran como patrones físicos de artefactos 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 patrones.

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

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

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

Históricamente, algunas aplicaciones de software de edición de documentos han utilizado la tipografía Symbol para representar el carácter Ω. ^[19] Cuando la fuente no es compatible, el mismo documento puede mostrarse con una "W" ("10 W" en lugar de "10 Ω", por ejemplo). Como W representa el vatio , la unidad de potencia del SI , esto puede generar confusión, por lo que es preferible utilizar el punto de código Unicode correcto.

Cuando el conjunto de caracteres está limitado a ASCII , el estándar IEEE 260.1 recomienda utilizar el nombre de la unidad "ohm" como símbolo en lugar de Ω.

En la industria electrónica, es común utilizar el carácter R en lugar del símbolo Ω, por lo que una resistencia de 10 Ω puede representarse como 10R. Esto es parte del código RKM . Se utiliza en muchos casos en los que el valor tiene un decimal. Por ejemplo, 5,6 Ω se muestra como 5R6, o 2200 Ω se muestra como 2K2. Este método evita pasar por alto el punto decimal, que puede no reproducirse de manera confiable en los componentes o al duplicar documentos.

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

• Código de color electrónico , utilizado para indicar el valor de las resistencias.
• Historia de la medición
• Comité Internacional de Pesas y Medidas
• Órdenes de magnitud (resistencia)
• Resistividad

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