Ohm (Italiano)

La rapida ascesa dell’elettrotecnica nell’ultima metà del 19° secolo creò una domanda per un sistema razionale, coerente e internazionale di unità per le quantità elettriche. I telegrafisti e altri primi utenti dell’elettricità nel 19° secolo avevano bisogno di un’unità di misura standard pratica per la resistenza. La resistenza era spesso espressa come un multiplo della resistenza di una lunghezza standard di fili telegrafici; diverse agenzie usavano basi diverse per uno standard, quindi le unità non erano facilmente intercambiabili. Le unità elettriche così definite non erano un sistema coerente con le unità per l’energia, la massa, la lunghezza e il tempo, richiedendo fattori di conversione da utilizzare nei calcoli che mettono in relazione l’energia o la potenza con la resistenza.

Si possono scegliere due metodi diversi per stabilire un sistema di unità elettriche. Vari artefatti, come una lunghezza di filo o una cella elettrochimica standard, potrebbero essere specificati per produrre quantità definite di resistenza, tensione e così via. In alternativa, le unità elettriche possono essere correlate alle unità meccaniche definendo, per esempio, un’unità di corrente che dà una forza specificata tra due fili, o un’unità di carica che dà un’unità di forza tra due unità di carica. Quest’ultimo metodo assicura la coerenza con le unità di energia. Definire un’unità di resistenza che sia coerente con le unità di energia e di tempo in effetti richiede anche la definizione di unità di potenziale e di corrente. È auspicabile che un’unità di potenziale elettrico forzi un’unità di corrente elettrica attraverso un’unità di resistenza elettrica, facendo un’unità di lavoro in un’unità di tempo, altrimenti tutti i calcoli elettrici richiederanno fattori di conversione.

Siccome le cosiddette unità “assolute” di carica e corrente sono espresse come combinazioni di unità di massa, lunghezza e tempo, l’analisi dimensionale delle relazioni tra potenziale, corrente e resistenza mostra che la resistenza è espressa in unità di lunghezza per tempo – una velocità. Alcune prime definizioni di un’unità di resistenza, per esempio, definivano una resistenza unitaria come un quadrante della Terra al secondo.

Il sistema delle unità assolute metteva in relazione le quantità magnetiche ed elettrostatiche con unità di base metriche di massa, tempo e lunghezza. Queste unità avevano il grande vantaggio di semplificare le equazioni utilizzate nella soluzione dei problemi elettromagnetici, ed eliminavano i fattori di conversione nei calcoli sulle quantità elettriche. Tuttavia, le unità centimetro-grammo-secondo, CGS, si rivelarono avere dimensioni impraticabili per le misurazioni pratiche.

Varie norme artefatte furono proposte come definizione dell’unità di resistenza. Nel 1860 Werner Siemens (1816-1892) pubblicò un suggerimento per uno standard di resistenza riproducibile in Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. Egli propose una colonna di mercurio puro, di un millimetro quadrato di sezione, lunga un metro: Unità di mercurio Siemens. Tuttavia, questa unità non era coerente con altre unità. Una proposta era di concepire un’unità basata su una colonna di mercurio che fosse coerente – in effetti, aggiustando la lunghezza per rendere la resistenza un ohm. Non tutti gli utenti delle unità avevano le risorse per effettuare esperimenti di metrologia con la precisione richiesta, quindi erano necessari standard di lavoro basati teoricamente sulla definizione fisica.

Nel 1861, Latimer Clark (1822-1898) e Sir Charles Bright (1832-1888) presentarono un documento alla riunione della British Association for the Advancement of Science suggerendo di stabilire degli standard per le unità elettriche e suggerendo nomi per queste unità derivati da eminenti filosofi, ‘Ohma’, ‘Farad’ e ‘Volt’. Il BAAS nel 1861 nominò un comitato che includeva Maxwell e Thomson per riferire sugli standard di resistenza elettrica. I loro obiettivi erano di concepire un’unità che fosse di dimensioni convenienti, parte di un sistema completo per le misure elettriche, coerente con le unità per l’energia, stabile, riproducibile e basata sul sistema metrico francese. Nel terzo rapporto del comitato, 1864, l’unità di resistenza è indicata come “unità B.A., o Ohmad”. Nel 1867 l’unità è indicata semplicemente come ohm.

L’ohm di B.A. doveva essere 109 unità CGS ma a causa di un errore di calcolo la definizione era troppo piccola dell’1,3%. L’errore era significativo per la preparazione degli standard di lavoro.

Il 21 settembre 1881 il Congrès internationale des électriciens (conferenza internazionale degli elettricisti) definì un’unità pratica di ohm per la resistenza, basata sulle unità CGS, utilizzando una colonna di mercurio di 1 mmq di sezione, circa 104,9 cm di lunghezza a 0 °C, simile all’apparato suggerito da Siemens.

Un ohm legale, uno standard riproducibile, fu definito dalla conferenza internazionale degli elettricisti a Parigi nel 1884 come la resistenza di una colonna di mercurio di peso specificato e lunga 106 cm; questo era un valore di compromesso tra l’unità B. A. (equivalente a 104,7 cm), l’unità Siemens (100 cm per definizione), e l’unità CGS. Anche se chiamato “legale”, questo standard non fu adottato da nessuna legislazione nazionale. L’ohm “internazionale” fu raccomandato da una risoluzione unanime al Congresso elettrico internazionale del 1893 a Chicago. L’unità era basata sull’ohm uguale a 109 unità di resistenza del sistema C.G.S. di unità elettromagnetiche. L’ohm internazionale è rappresentato dalla resistenza offerta a una corrente elettrica invariata in una colonna di mercurio di sezione trasversale costante lunga 106,3 cm di massa 14,4521 grammi e 0 °C. Questa definizione divenne la base per la definizione legale dell’ohm in diversi paesi. Nel 1908, questa definizione fu adottata dai rappresentanti scientifici di diversi paesi alla Conferenza internazionale sulle unità e gli standard elettrici a Londra. Lo standard della colonna di mercurio fu mantenuto fino alla Conferenza generale dei pesi e delle misure del 1948, durante la quale l’ohm fu ridefinito in termini assoluti invece che come uno standard artefatto.

Dalla fine del XIX secolo, le unità erano ben comprese e coerenti. Le definizioni sarebbero cambiate con poco effetto sugli usi commerciali delle unità. I progressi nella metrologia hanno permesso di formulare definizioni con un alto grado di precisione e ripetibilità.

Unità storiche di resistenzaModifica