Volt
I 1791 rørte Luigi Galvani ved et froskelår med to forskellige metaller, og låret trak sig sammen. Galvani mente, at elektriciteten boede i selve frøen. Alessandro Volta mente, at det skyldtes metallerne. For at vise det byggede han i 1800 en søjle af kobber- og zinkskiver med klæde vædet i saltvand imellem. Søjlen gav strøm helt uden frø.
Det var det første batteri. Spændingens enhed blev opkaldt efter Volta i 1881. Én volt er én joule pr. coulomb: så meget energi får hver coulomb ladning, når den passerer gennem kilden. Et AA-batteri giver 1,5 V, en stikkontakt 230 V og højspændingsledninger flere hundrede kilovolt.
| Betegnelse | V |
| Definition | joule pr. coulomb · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Referenceværdier | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · Westonelement — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Indført | 1881, Den Internationale Elektrikerkongres · i SI siden 1960 |
| Standarder | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiske værdier | 1,5 V — batteri · 230 V — stikkontakt · 400 kV — højspændingsledning |
01 · Definition
En joule for hver coulomb
Spændingen U viser, hvor meget energi en ladning får eller afgiver, når den bevæger sig fra ét punkt i et kredsløb til et andet. Én volt er én joule pr. coulomb. Et batteri på 1,5 V giver hver coulomb halvanden joule, og en pære i kredsløbet tager dem og omdanner dem til lys og varme.
Spænding måles altid mellem to punkter. Et voltmeter forbindes til begge ender af en strækning, ikke indskudt i kredsløbet. Strømmen gennem strækningen er spændingen divideret med modstanden — det er Ohms lov.
Hvorfor højspændingsledninger fører hundredvis af kilovolt
Elkedlen skal bruge en effekt på 2 kW. Den kan overføres med lille strøm ved høj spænding eller med stor strøm ved lav spænding. Effekt er spænding gange strøm. Ledningen fra kilden til elkedlen har en modstand på 1 Ω, det svarer til omkring 60 m kobberleder med et tværsnit på 1 mm². De blå prikker er strømmen: jo hurtigere de bevæger sig, jo større er den. Ledningen bliver rød af den varme, der går tabt i den.
En elektron, der passerer en spænding på 1 V, får energien 1 eV — én elektronvolt. Det er et praktisk mål for atomer og partikler. En foton af grønt lys bærer omkring 2,3 eV, en røntgenfoton titusinder, og protonerne i Large Hadron Collider 6,8 TeV.
Par for par, volt for volt
Til venstre står søjlen: nedefra og op zink, kobber og klæde vædet i saltvand, par efter par. Ved siden af er potentialtrappen: hvert par løfter potentialet ét trin, og inde i klædet falder det lidt, mens der går strøm. En ledning går fra toppen af søjlen gennem en kontakt til belastningen og tilbage til bunden. De blå prikker er elektroner: de går fra zinken gennem belastningen til kobberet. Til højre er et voltmeter forbundet til søjlens ender. Mens der går strøm, samler der sig brintbobler på kobberet, og spændingen falder langsomt. Klik på scenen for at slutte eller bryde kontakten.
Tilføj par, og hold øje med voltmeteret.
02 · Omregning
| Enhed | Værdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
En nervecelle i hvile holder omkring −70 mV over en membran, der er 5 nm tyk. Feltet i den er omkring 14 MV/m.
Et bilbatteri på 12 V giver hver coulomb 12 J. Starteren trækker hundredvis af ampere — flere kilowatt.
Statvolt fra CGS-systemet er næsten 300 V, mere præcist 299,792 458 V.
03 · Størrelsesordener
04 · Måleinstrumenter
05 · Skriveregler
06 · Naboenheder
07 · Historisk afsnit
Siden 1990 er volten blevet opretholdt med Josephson-overgange. En superledende overgang i mikrobølger med frekvensen f giver spænding i nøjagtige trin på f/K_J, hvor K_J = 2e/h er Josephson-konstanten. Siden 2019 har den været eksakt: 483 597,848 4 GHz/V. En kæde af titusinder af overgange giver 10 V med en usikkerhed på milliardtedele.
Før da var normalen Westons normalelement — en cadmium-kviksølv-beholder formet som bogstavet H. Ved 20 °C gav det 1,018 64 V. Den internationale volt fra 1908 viste sig at være 0,034 % større end nutidens.
Katalog over størrelser
hele registret →SI-systemets syv grundenheder
En dråbe syre ændrer saftens farve, salt farver flammen, vand fryser ved et bank. Under dem alle Simetriums ark, efter fagområde og alfabetisk.
Åbn registret →