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| オーム | |
|---|---|
 実験室用1オーム標準抵抗器、1917年頃 | |
| 一般情報 | |
| 単位系 | SI |
| 単位 | 電気抵抗 |
| シンボル | Ω |
| にちなんで名付けられました | ゲオルク・オーム |
| 変換 | |
| 1Ω で... | …は…に等しい。 |
| SI基本単位 | kg・m2・s − 3・A −2 |
オーム（記号：Ω、ギリシャ文字の大文字オメガ）は、国際単位系（SI）における電気抵抗の単位です。ドイツの物理学者ゲオルク・オーム（1789～1854）にちなんで名付けられました。初期の電信技術に関連して、電気抵抗に関するさまざまな経験的に導き出された標準単位が開発され、英国科学振興協会は、 1861年にはすでに、質量、長さ、時間の既存の単位から派生し、実用的な作業に適したスケールの単位を提案していました。
2019年のSI単位系の改訂において、アンペアとキログラムが基本定数に基づいて再定義されたことを受け、オームもこれらの定数に基づいて正確な値として定義されるようになった。
オームは、導体の2点間に1ボルト（V）の一定の電位差を印加したときに、導体に1アンペア（A）の電流が流れるときの、導体間の電気抵抗として定義される。ただし、導体には起電力は発生しない。[ 1 ]
多くの場合、導体の抵抗は、一定の電圧、温度、その他のパラメータの範囲内でほぼ一定です。これらは線形抵抗器と呼ばれます。一方、サーミスタのように抵抗値が温度に大きく依存するなど、抵抗値が変化する場合もあります。
米国では、接頭辞「キロオーム」と「メガオーム」の連続する母音は一般的に1つに縮約され、「キロオーム」と「メガオーム」となる。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
交流回路における電気インピーダンスもオームで測定される。
ジーメンス（S）は、電気伝導率とアドミタンスのSI組立単位であり、歴史的には「モー」（オームを逆から綴ったもので、記号は℧）として知られています。これは1オームの逆数です。1 S = 1 Ω −1。
抵抗器で消費される電力は、その抵抗値と、関連する電圧または電流から計算できます。その式は、オームの法則とジュールの法則を組み合わせたものです。
ここで、 Pは電力、Rは抵抗、Vは抵抗にかかる電圧、 Iは抵抗を流れる電流である。
線形抵抗器は、印加される電圧または電流に関わらず抵抗値が一定です。多くの実用的な抵抗器は、有効な電流範囲において線形特性を示します。非線形抵抗器は、印加される電圧（または電流）によって抵抗値が変化する場合があります。回路に交流電流が印加される場合（または抵抗値が時間の関数である場合）、上記の関係はどの瞬間においても成り立ちますが、ある時間間隔における平均電力を計算するには、その時間間隔における「瞬時」電力を積分する必要があります。
オームは一貫性のある単位系に属しているため、これらの各量が対応するSI単位（Pにはワット、 Rにはオーム、Vにはボルト、Iにはアンペア。これらは§定義のように関連している）を持つ場合、これらの単位が使用される場合（そして相殺または省略されると考えられる場合）、この式は数値的に有効のままです。
19世紀後半の電気技術の急速な発展により、電気量のための合理的で一貫性のある国際的な単位系への需要が生じた。19世紀の電信技師やその他の初期の電気利用者は、抵抗の実用的な標準測定単位を必要としていた。抵抗は、標準長さの電信線の抵抗の倍数として表されることが多かったが、異なる機関が標準の基準を異なって使用していたため、単位は容易に交換できなかった。このように定義された電気単位は、エネルギー、質量、長さ、時間の単位と一貫性のあるシステムではなかったため、エネルギーや電力と抵抗の関係を計算する際には変換係数を使用する必要があった。[ 6 ]
電気単位系を確立するには、2つの異なる方法を選択できます。1つは、導線の長さや標準的な電気化学セルなど、抵抗、電圧などの定義済み量を生成する様々な人工物を指定する方法です。もう1つは、例えば、2本の導線間に特定の力を与える電流の単位、または2つの単位電荷間に単位力を与える電荷の単位を定義することによって、電気単位を機械単位と関連付ける方法です。後者の方法は、エネルギーの単位との整合性を確保します。エネルギーと時間の単位と整合性のある抵抗の単位を定義するには、電位と電流の単位も定義する必要があります。1単位の電位が1単位の電気抵抗を通して1単位の電流を流し、1単位の時間で1単位の仕事を行うことが望ましいです。そうでない場合、すべての電気計算で換算係数が必要になります。
電荷と電流のいわゆる「絶対」単位は、質量、長さ、時間の単位の組み合わせで表されるため、電位、電流、抵抗の関係を次元解析すると 、抵抗は長さ/時間、つまり速度で表されることがわかります。例えば、抵抗の単位の初期の定義では、抵抗の単位は地球の1象限を1秒間に移動する距離として定義されていました。
絶対単位系は、磁気量と静電気量を質量、時間、長さのメートル法の基本単位に関連付けた。これらの単位は、電磁気問題の解法に用いられる方程式を簡略化し、電気量の計算における換算係数を排除するという大きな利点があった。しかし、センチメートル・グラム・秒（CGS）単位は、実際の測定には不向きな大きさであることが判明した。
抵抗の単位の定義として、さまざまな人工標準が提案されました。1860年、ヴェルナー・ジーメンス（1816～1892）は、ポッゲンドルフの『物理学と化学の年報』に再現可能な抵抗標準の提案を発表しました。[ 7 ]彼は、断面積が1平方ミリメートル、長さが1メートルの純水銀の柱を提案しました。これがジーメンス水銀単位です。しかし、この単位は他の単位と整合性がありませんでした。ある提案は、水銀柱に基づいて整合性のある単位を考案することでした。つまり、抵抗が1オームになるように長さを調整することです。単位のすべての使用者が、必要な精度で計測実験を行うためのリソースを持っていたわけではないため、物理的な定義に基づいた作業標準が必要でした。
1861年、ラティマー・クラーク（1822–1898）とチャールズ・ブライト卿（1832–1888）は、英国科学振興協会の会合で論文を発表し[ 8 ]、電気単位の標準を確立し、これらの単位に著名な哲学者から「オーマ」、「ファラド」、「ボルト」という名前を付けることを提案した。 1861年、 BAASはマックスウェルとトムソンを含む委員会を任命し、電気抵抗の標準について報告させた[ 9 ] 。彼らの目的は、扱いやすいサイズで、電気測定の完全なシステムの一部であり、エネルギーの単位と整合性があり、安定していて、再現性があり、フランスのメートル法に基づく単位を考案することであった[ 10 ] 。 1864年の委員会の第3次報告書では、抵抗単位は「BA単位、またはオーマド」と呼ばれている[ 11 ] 。1867年までに、この単位は単にオームと呼ばれるようになった。[ 12 ]
BAオームは10⁹CGS単位となるはずだったが、計算ミスにより定義値が1.3%小さくなってしまった。この誤差は作業標準の作成において重大な影響を与えた。
1881年9月21日、国際電気会議は、シーメンスが提案した装置と同様に、断面積1mm²、長さ約104.9cm（0 ℃ ）の水銀柱を用いて、CGS単位系に基づいた抵抗の実用的な単位であるオームを定義した。
再現可能な標準である法定オームは、1884年にパリで開催された国際電気会議で、規定重量で 長さ106cmの水銀柱の抵抗として定義されました。これは、BA単位（104.7cmに相当 ）、ジーメンス単位（ 定義により100cm）、およびCGS単位の間の妥協値でした。[ 13 ]この標準は「法定」と呼ばれていますが、どの国の法律にも採用されませんでした。「国際」オームは、1893年にシカゴで開催された国際電気会議で全会一致の決議により推奨されました。[ 14 ]この単位は、電磁単位系のCGSシステムの抵抗の10⁹単位に等しいオームに基づいています。国際オームは、断面積が一定で 長さ106.3cm、質量14.4521グラム、0 ℃の水銀柱に一定の電流が流れるときの抵抗で表されます。この定義は、いくつかの国でオームの法的定義の基礎となった。1908年、この定義はロンドンで開催された電気単位と標準に関する国際会議で、いくつかの国の科学代表者によって採用された。[ 14 ]水銀柱標準は、1948年の度量衡総会まで維持され、その会議でオームは人工標準ではなく絶対値として再定義された。
19世紀末までに、単位は十分に理解され、一貫性のあるものとなった。定義が変更されても、単位の商業的利用にはほとんど影響がなかった。計測学の進歩により、高い精度と再現性を備えた定義を策定することが可能になった。
水銀柱法によるオームの物理標準の実現は、ガラス管の断面積が一定でないことの影響により、再現が困難であることが判明した。そこで、英国協会などが抵抗の単位の物理的標準として、様々な抵抗コイルを製作した。これらの標準器の長期的な安定性と再現性については、温度、気圧、湿度、時間経過が標準器に及ぼす影響が調査・分析され、継続的な研究対象となった。
人工標準は今でも使用されていますが、正確に寸法が決められたインダクタとコンデンサを関連付ける計測実験により、オームの定義のより根本的な基礎が提供されました。1990年以降、量子ホール効果は高精度かつ再現性高くオームを定義するために使用されています。量子ホール実験は、比較に便利な値を持つ作業標準の安定性を確認するために使用されます。[ 17 ]
2019年のSI単位系の改訂に伴い、アンペアとキログラムが基本定数に基づいて再定義されたのに伴い、オームもこれらの定数に基づいて定義されるようになった。
記号Ωは、オームとオメガの音が似ていることから、1867年にウィリアム・ヘンリー・プリースによって提案されました。 [ 18 ]第二次世界大戦前に印刷された文書では、単位記号はしばしば上付き小文字のオメガ（ω）で構成されており、56Ωは56ω と書かれていました。
歴史的に、一部の文書編集ソフトウェアアプリケーションでは、文字Ωを表示するためにSymbolフォントが使用されてきました。 [ 19 ]このフォントがサポートされていない場合、同じ文書が「W」で表示されることがあります（たとえば、 「10Ω」の代わりに「10W」 ）。Wは電力のSI単位であるワットを表すため、混乱を招く可能性があり、正しいUnicodeコードポイントを使用することが望ましいです。
文字セットがASCIIに限定されている場合、IEEE 260.1規格では、Ωの代わりに単位名「オーム」を記号として使用することを推奨しています。
電子機器業界では、Ω記号の代わりにR記号を使用するのが一般的です。そのため、 10Ωの抵抗器は10Rと表記されることがあります。これはRKMコードの一部です。小数点以下の値が含まれる多くの場面で使用されます。例えば、5.6Ω は5R6、2200Ω は2K2と表記されます。この方法により、部品上や文書の複製時に小数点が正確に表示されない場合があるため、小数点を見落とすことを防ぐことができます。
Unicode では、この記号はU+2126 Ω OHM SIGNとエンコードされ、文字のような記号の中ではギリシャ語のオメガとは異なりますが、標準的にはギリシャ語の大文字オメガ文字U+03A9 Ω GREEK CAPITAL LETTER OMEGA ( & ohm;, & Omega; )と同等であるため、こちらが推奨されます。[ 20 ] MS-DOS および Microsoft Windows では、alt コード+ でΩ 記号を生成できます。Mac OS では、+ で同じことができます。Alt234⌥ OptZ
参考文献
[6]は、
SI 接頭辞の最後の母音が一般的に省略される 3 つのケースがあることを指摘しています。メガオーム (megaohm ではない)、キロオーム (kiloohm ではない)、ヘクタール (hectoare ではない)。ユニット名が母音で始まるその他のすべてのケースでは、接頭辞の最後の母音とユニット名の母音の両方が保持され、両方とも発音されます。
（85ページ）
1893年8月に米国シカゴで電気会議が開催され、検討された……そして1908年10月にロンドンで開催された最後の会議で最終的に採用された。
