Unidad eléctrica convencional

Unidades de medida históricas de alta precisión

Una unidad eléctrica convencional (o unidad convencional donde no hay riesgo de ambigüedad) es una unidad de medida en el campo de la electricidad que se basa en los llamados "valores convencionales" de la constante de Josephson , la constante de von Klitzing acordada por el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) en 1988, así como Δ ν _Cs utilizado para definir el segundo . Estas unidades son muy similares en escala a sus unidades SI correspondientes , pero no son idénticas debido a los diferentes valores utilizados para las constantes. Se distinguen de las unidades SI correspondientes al establecer el símbolo en cursiva y agregar un subíndice "90" - p. ej., el voltio convencional tiene el símbolo V ₉₀ - ya que entraron en uso internacional el 1 de enero de 1990.

Este sistema se desarrolló para aumentar la precisión de las mediciones: las constantes de Josephson y von Klitzing se pueden realizar con gran precisión, repetibilidad y facilidad, y se definen exactamente en términos de las constantes universales e y h . Las unidades eléctricas convencionales representan un paso significativo hacia el uso de la física fundamental "natural" para fines prácticos de medición. Lograron la aceptación como un estándar internacional en paralelo al sistema SI de unidades y se usan comúnmente fuera de la comunidad de la física, tanto en ingeniería como en la industria. Se necesitaría la adición de la constante c para definir unidades para todas las dimensiones utilizadas en física, como en el SI.

El sistema SI pasó a tener definiciones equivalentes 29 años después, pero con valores de las constantes definidos de forma más precisa para que coincidieran con las antiguas unidades del SI. En consecuencia, las unidades eléctricas convencionales difieren ligeramente de las unidades SI correspondientes, ahora con proporciones definidas con exactitud.

Desarrollo histórico

En el último medio siglo se han dado varios pasos importantes para aumentar la precisión y la utilidad de las unidades de medida:

• En 1967, la decimotercera Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) definió el segundo de tiempo atómico en el Sistema Internacional de Unidades como la duración de9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133. ^[1]
• En 1983, la decimoséptima CGPM redefinió el metro en términos del segundo y la velocidad de la luz, fijando así la velocidad de la luz exactamente en299 792 458  m/s [ ^2]
• En 1988, el CIPM recomendó la adopción de valores convencionales para la constante de Josephson como exactamente K _J-90 =483 597 .9 × 10 ⁹  Hz/V ^[3] y para la constante de von Klitzing exactamente como R _K-90 =25 812 .807 Ω ^[4] al 1 de enero de 1990.
• En 1991, la decimoctava CGPM tomó nota de los valores convencionales para la constante de Josephson y la constante de von Klitzing. ^[5]
• En 2000, el CIPM aprobó el uso del efecto Hall cuántico , con el valor de R _K-90 para ser utilizado para establecer un estándar de referencia de resistencia. ^[6]
• En 2018, la vigésimo sexta CGPM resolvió derogar los valores convencionales de las constantes de Josephson y von Klitzing con la revisión de 2019 del SI . ^[7]

Definición

Las unidades eléctricas convencionales se basan en valores definidos de la frecuencia de transición hiperfina del cesio-133 , la constante de Josephson y la constante de von Klitzing , las dos primeras que permiten una medición práctica muy precisa del tiempo y la fuerza electromotriz , y la última que permite una medición práctica muy precisa de la resistencia eléctrica . ^[8]

• El voltio convencional , V ₉₀ , es la fuerza electromotriz (o diferencia de potencial eléctrico) medida contra un estándar de efecto Josephson utilizando el valor definido de la constante de Josephson, K _J-90 ; es decir, por la relación K _J =483 597 .9 GHz/ V ₉₀ . Véase el estándar de voltaje de Josephson .
• El ohmio convencional , Ω ₉₀ , es la resistencia eléctrica medida contra un estándar de efecto Hall cuántico utilizando el valor definido de la constante de von Klitzing, R _K-90 ; es decir, por la relación R _K =25 812 .807  Ω ₉₀ .
• Otras unidades eléctricas convencionales se definen mediante las relaciones normales entre unidades paralelas a las del SI, como en la siguiente tabla de conversión.

Conversión a unidades del SI

La revisión de 2019 del SI define todas estas unidades de una manera que fija los valores numéricos de K _J , R _K y Δ ν _Cs con exactitud, aunque con valores de las dos primeras que difieren ligeramente de los valores convencionales. En consecuencia, todas estas unidades convencionales tienen valores exactos conocidos en términos de las unidades SI redefinidas. Debido a esto, no hay ningún beneficio en cuanto a precisión al mantener los valores convencionales.

Véase también

• ITS-90

Referencias

1. «Resolución 1 de la 13.ª CGPM (1967) – Unidad de tiempo del SI (segundo)». Archivado desde el original el 11 de abril de 2021. Consultado el 18 de febrero de 2019 .
2. «Resolución 1 de la 17ª CGPM (1983) – Definición del metro». Archivado desde el original el 29 de marzo de 2019 . Consultado el 18 de febrero de 2019 .
3. «CIPM, 1988: Recomendación 1 – Representación del voltio mediante el efecto Josephson». Archivado desde el original el 21 de enero de 2021. Consultado el 18 de febrero de 2019 .
4. «CIPM, 1988: Recomendación 2 – Representación del ohmio mediante el efecto Hall cuántico». Archivado desde el original el 21 de enero de 2021. Consultado el 18 de febrero de 2019 .
5. «Resolución 2 de la 19ª CGPM (1991) – Los efectos Josephson y Hall cuántico». Archivado desde el original el 26 de enero de 2021. Consultado el 18 de febrero de 2019 .
6. «CIPM, 2000 – uso de la constante de von Klitzing para expresar el valor de un patrón de referencia de resistencia en función del efecto Hall cuántico». Archivado desde el original el 21 de enero de 2021. Consultado el 18 de febrero de 2019 .
7. "Resoluciones de la 26.ª CGPM" (PDF) . BIPM . Consultado el 18 de febrero de 2019 .
8. Mohr, Peter J.; Newell, David B.; Taylor, Barry N. (2015). "Valores recomendados por CODATA de las constantes físicas fundamentales: 2014". Zenodo . arXiv : 1507.07956 . doi :10.5281/zenodo.22826.
9. "Valor CODATA 2022: frecuencia de transición hiperfina de Cs-133". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
10. "Valor CODATA 2022: valor convencional de la constante de Josephson". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
11. "Valor CODATA 2022: valor convencional de la constante de von Klitzing". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
12. "Valor CODATA 2022: valor convencional de voltio-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
13. "Valor CODATA 2022: valor convencional de ohm-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
14. "Valor CODATA 2022: valor convencional de amperio-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
15. "Valor CODATA 2022: valor convencional de coulomb-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
16. "Valor CODATA 2022: valor convencional de vatio-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
17. "Valor CODATA 2022: valor convencional de faradio-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
18. "Valor CODATA 2022: valor convencional de henry-90". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .

Enlaces externos

• Historia de las unidades eléctricas.