Tổng quan về đơn vị Ohm (Ôm, ký hiệu: Ω)
Ohm (ký hiệu: Ω) là đơn vị đo điện trở trong Hệ đo lường quốc tế (SI). Tên gọi này được đặt theo tên của nhà vật lý người Đức Georg Ohm (1789-1854).
Trong giai đoạn đầu của kỹ thuật điện báo, nhiều hệ đơn vị điện trở thực nghiệm đã được sử dụng. Đến năm 1861, Hiệp hội Khoa học Anh (British Association for the Advancement of Science) đã đề xuất một đơn vị đo điện trở dựa trên các đại lượng cơ bản là khối lượng, chiều dài và thời gian, nhằm tạo ra một chuẩn thống nhất và tiện dụng cho các ứng dụng kỹ thuật thực tế.
Sau cuộc cải tổ hệ SI năm 2019, trong đó ampe và kilogram được định nghĩa lại theo các hằng số cơ bản của tự nhiên, đơn vị ôm cũng được xác định lại một cách chính xác tuyệt đối thông qua các hằng số đó.
Định nghĩa về Ohm
Ohm được định nghĩa là điện trở giữa hai điểm của một vật dẫn khi một hiệu điện thế không đổi bằng 1 vôn (V) được đặt giữa hai điểm đó, tạo nên dòng điện 1 ampe (A), và trong vật dẫn không có suất điện động nội sinh.
Định nghĩa này bao gồm các đại lượng có liên quan khác trong hệ SI như: siemens (S) – độ dẫn điện, watt (W) – công suất, giây (s) – thời gian, farad (F) – điện dung, henry (H) – độ tự cảm, weber (Wb) – từ thông, joule (J) – năng lượng, coulomb (C) – điện tích, kilogram (kg) – khối lượng, và meter (m) – độ dài.
Trong nhiều trường hợp, điện trở của vật dẫn gần như không đổi trong một khoảng giá trị nhất định của hiệu điện thế, nhiệt độ hoặc các yếu tố khác — những vật liệu như vậy được gọi là điện trở tuyến tính (linear resistor). Ngược lại, ở một số linh kiện đặc biệt như nhiệt điện trở (thermistor), giá trị điện trở lại thay đổi mạnh theo nhiệt độ, biểu hiện mối quan hệ phi tuyến giữa điện áp và dòng điện.
Quan hệ với độ dẫn điện
Đơn vị siemens (S) là đơn vị dẫn xuất trong hệ SI dùng để đo độ dẫn điện và độ dẫn nạp (admittance). Trước đây, đơn vị này còn được gọi là mho (chữ “ohm” đảo ngược), ký hiệu là ℧. Mối quan hệ giữa hai đơn vị được thể hiện bằng công thức:
1 S = 1 Ω⁻¹
Các đơn vị điện trở trong lịch sử
Đơn vị Định nghĩa (Definition) Giá trị theo B.A. ohm (Value in B.A. ohms) Ghi chú (Remarks) Absolute foot/second × 10⁷ Sử dụng hệ đo lường Imperial 0.3048 Được coi là lỗi thời ngay cả vào năm 1884 Thomson’s unit Sử dụng hệ đo lường Imperial 0.3202 100 triệu ft/s (30.480 km/s), được coi là lỗi thời ngay cả vào năm 1884 Jacobi copper unit Dây đồng tiêu chuẩn dài 25 ft (7,620 m), nặng 345 gr (22,36 g) 0.6367 Được sử dụng trong những năm 1850 Weber’s absolute unit × 10⁷ Dựa trên mét và giây 0.9191 Siemens mercury unit 1860. Một cột thủy ngân tinh khiết 0.9537 Dài 100 cm và tiết diện 1 mm² ở 0 °C British Association (B.A.) “ohm” 1863 1.000 Cuộn dây chuẩn được lưu trữ tại Đài quan sát Kew năm 1863 Dignay, Breguet, Swiss 9.266 – 10.420 Dây sắt dài 1 km và tiết diện 4 mm² Matthiessen 13.59 Dây đồng tinh khiết dài 1 dặm (1,609 km), đường kính 1/16 inch (1,588 mm), ở 15,5 °C Varley 25.61 Dây đồng đặc biệt dài 1 dặm (1,609 km), đường kính 1/16 inch German mile 57.44 1 dặm Đức (8.238 yd hoặc 7.533 m) dây sắt, đường kính 1/6 inch (4,233 mm) Abohm 10⁻⁹ Đơn vị điện từ tuyệt đối trong hệ centimet – gram – giây (CGS) Statohm 8.987 551 787 × 10¹¹ Đơn vị điện tĩnh tuyệt đối trong hệ centimet – gram – giây (CGS)
Phương pháp hiện thực hóa và duy trì chuẩn đo của đơn vị Ôm (Ohm)
Trước đây, tiêu chuẩn vật lý cho đơn vị ôm được xác lập bằng phương pháp cột thủy ngân, trong đó điện trở của một đoạn thủy ngân có kích thước xác định được lấy làm mẫu chuẩn. Tuy nhiên, phương pháp này khó tái tạo chính xác do đường kính ống thủy tinh không hoàn toàn đồng đều.
Để cải thiện tính ổn định, nhiều cuộn điện trở chuẩn (resistance coil) đã được chế tạo bởi Hiệp hội Khoa học Anh và các tổ chức khác, dùng làm chuẩn hiện vật (artifact standard) cho đơn vị điện trở.
Hiện nay, các chuẩn này vẫn được sử dụng, nhưng song song đó, các thí nghiệm đo lường chính xác dựa trên cuộn cảm và tụ điện được thiết kế chuẩn kích thước đã mang lại nền tảng cơ bản hơn cho việc định nghĩa đơn vị ôm.
Từ năm 1990, hiệu ứng Hall lượng tử (quantum Hall effect) được sử dụng để định nghĩa ôm với độ chính xác và khả năng tái lập cực cao. Các thí nghiệm Hall lượng tử được dùng để kiểm tra độ ổn định của các chuẩn làm việc có giá trị tiện lợi hơn cho mục đích so sánh và hiệu chuẩn trong đo lường điện trở.
Ký hiệu
Biểu tượng Ω được đề xuất vào năm 1867 bởi William Henry Preece, do âm đọc của “ohm” tương tự “omega”. Trong các tài liệu in trước Thế chiến II, ký hiệu đơn vị thường là chữ omega thường (ω), ví dụ: 56 Ω được viết là 56ω.
Về mặt hiển thị, một số phần mềm soạn thảo cũ sử dụng phông chữ Symbol để hiển thị ký tự Ω, và nếu phông không được hỗ trợ, ký tự này có thể bị hiển thị sai thành “W” (ví dụ “10 W” thay vì “10 Ω”), gây nhầm lẫn với watt, đơn vị công suất. Vì vậy, nên sử dụng mã Unicode chính xác để tránh sai sót.
Khi hệ thống chỉ hỗ trợ bảng mã ASCII, tiêu chuẩn IEEE 260.1 khuyến nghị sử dụng chữ “ohm” thay thế cho ký hiệu Ω.
Trong ngành điện tử, ký hiệu R thường được dùng thay cho Ω, ví dụ:
- 10 Ω → 10R
- 5.6 Ω → 5R6
- 2.2 kΩ → 2K2
Cách ghi này thuộc mã RKM (RKM code), giúp tránh nhầm dấu thập phân khi in hoặc khắc lên linh kiện.
Trong Unicode, ký hiệu ohm được mã hóa tại U+2126 Ω (OHM SIGN), khác với ký tự omega viết hoa U+03A9 Ω (GREEK CAPITAL LETTER OMEGA). Tuy nhiên, ký tự U+03A9 là lựa chọn được khuyến nghị sử dụng.
Trên MS-DOS hoặc Windows, có thể gõ ký hiệu Ω bằng Alt + 234; trên macOS, dùng ⌥ Option + Z để tạo ký tự này.
