Βολτ
Το 1791 ο Λουίτζι Γκαλβάνι άγγιξε το πόδι ενός βατράχου με δύο διαφορετικά μέταλλα, και το πόδι τινάχτηκε. Ο Γκαλβάνι συμπέρανε ότι ο ηλεκτρισμός βρίσκεται μέσα στον ίδιο τον βάτραχο. Ο Αλεσάντρο Βόλτα πίστευε ότι η αιτία ήταν τα μέταλλα. Για να το αποδείξει, το 1800 έστησε μια στήλη από δίσκους χαλκού και ψευδαργύρου, βάζοντας ανάμεσά τους ύφασμα βρεγμένο σε αλμυρό νερό. Η στήλη έδινε ρεύμα χωρίς κανέναν βάτραχο.
Ήταν η πρώτη μπαταρία. Η μονάδα της τάσης πήρε το όνομα του Βόλτα το 1881. Ένα βολτ είναι ένα τζάουλ ανά κουλόμπ: τόση ενέργεια αποκτά κάθε κουλόμπ φορτίου όταν περνά μέσα από την πηγή. Μια μπαταρία AA δίνει 1,5 V, η πρίζα 230 V και τα καλώδια των γραμμών μεταφοράς εκατοντάδες κιλοβόλτ.
| Σύμβολο | V |
| Ορισμός | τζάουλ ανά κουλόμπ · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Τιμές αναφοράς | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · στοιχείο Γουέστον — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Εισήχθη | 1881, Διεθνές Συνέδριο Ηλεκτρολόγων · στο SI από το 1960 |
| Πρότυπα | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Τυπικές τιμές | 1,5 V — μπαταρία · 230 V — πρίζα · 400 kV — γραμμή μεταφοράς |
01 · Ορισμός
Ένα τζάουλ για κάθε κουλόμπ
Η τάση U δείχνει πόση ενέργεια αποκτά ή αποδίδει ένα φορτίο όταν μετακινείται από ένα σημείο του κυκλώματος σε άλλο. Ένα βολτ είναι ένα τζάουλ ανά ένα κουλόμπ. Μια μπαταρία 1,5 V δίνει σε κάθε κουλόμπ ενάμισι τζάουλ, και ο λαμπτήρας του κυκλώματος τα παίρνει και τα μετατρέπει σε φως και θερμότητα.
Η τάση μετριέται πάντα ανάμεσα σε δύο σημεία. Το βολτόμετρο συνδέεται στα δύο άκρα ενός τμήματος, όχι σε μια διακοπή του κυκλώματος. Το ρεύμα μέσα από το τμήμα ισούται με την τάση διαιρεμένη με την αντίσταση — αυτός είναι ο νόμος του Ωμ.
Γιατί οι γραμμές μεταφοράς έχουν εκατοντάδες κιλοβόλτ
Ο βραστήρας χρειάζεται ισχύ 2 kW. Μπορεί να μεταφερθεί με μικρό ρεύμα σε υψηλή τάση ή με μεγάλο ρεύμα σε χαμηλή. Η ισχύς είναι τάση επί ρεύμα. Το καλώδιο από την πηγή έως τον βραστήρα έχει αντίσταση 1 Ω, περίπου όσο 60 m χάλκινου αγωγού διατομής 1 mm². Οι μπλε κουκκίδες είναι το ρεύμα: όσο πιο γρήγορα κινούνται, τόσο μεγαλύτερο είναι. Το καλώδιο κοκκινίζει από τη θερμότητα που χάνεται μέσα του.
Ένα ηλεκτρόνιο που περνά μέσα από τάση 1 V αποκτά ενέργεια 1 eV — ένα ηλεκτρονιοβόλτ. Είναι βολικό μέτρο για άτομα και σωματίδια. Ένα φωτόνιο πράσινου φωτός φέρει περίπου 2,3 eV, ένα φωτόνιο ακτίνων Χ δεκάδες χιλιάδες, και τα πρωτόνια στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων 6,8 TeV.
Ζεύγος με ζεύγος, βολτ με βολτ
Αριστερά είναι η στήλη: από κάτω προς τα πάνω ψευδάργυρος, χαλκός και ύφασμα βρεγμένο σε αλμυρό νερό, και ούτω καθεξής, ζεύγος με ζεύγος. Δίπλα της είναι η σκάλα του δυναμικού: κάθε ζεύγος το ανεβάζει κατά ένα σκαλί, ενώ μέσα στο ύφασμα, όσο περνά ρεύμα, πέφτει λίγο. Ένα σύρμα πηγαίνει από την κορυφή της στήλης μέσω ενός διακόπτη στον καταναλωτή και πίσω στη βάση. Οι μπλε κουκκίδες είναι ηλεκτρόνια: πηγαίνουν από τον ψευδάργυρο μέσω του καταναλωτή στον χαλκό. Δεξιά είναι ένα βολτόμετρο συνδεδεμένο στα άκρα της στήλης. Όσο περνά ρεύμα, στον χαλκό μαζεύονται φυσαλίδες υδρογόνου και η τάση πέφτει αργά. Κάντε κλικ στη σκηνή για να κλείσετε ή να ανοίξετε τον διακόπτη.
Προσθέστε ζεύγη και παρακολουθήστε το βολτόμετρο.
02 · Μετατροπή
| Μονάδα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Ένας νευρώνας σε ηρεμία διατηρεί περίπου −70 mV σε μια μεμβράνη πάχους 5 nm. Το πεδίο μέσα της είναι περίπου 14 MV/m.
Ένας συσσωρευτής αυτοκινήτου 12 V δίνει σε κάθε κουλόμπ 12 J. Η μίζα τραβά εκατοντάδες αμπέρ — κιλοβάτ ισχύος.
Το στατβόλτ του συστήματος CGS είναι σχεδόν 300 V, ακριβέστερα 299,792 458 V.
03 · Τάξεις μεγέθους
04 · Όργανα μέτρησης
05 · Κανόνες γραφής
06 · Γειτονικές μονάδες
07 · Ιστορικό μέρος
Από το 1990 το βολτ διατηρείται με επαφές Τζόζεφσον. Μια υπεραγώγιμη επαφή υπό μικροκύματα συχνότητας f δίνει τάση αυστηρά σε βήματα f/K_J, όπου K_J = 2e/h είναι η σταθερά Τζόζεφσον. Από το 2019 είναι ακριβής: 483 597,848 4 GHz/V. Μια αλυσίδα από δεκάδες χιλιάδες επαφές δίνει 10 V με σφάλμα δισεκατομμυριοστών.
Πριν από αυτό πρότυπο ήταν το κανονικό στοιχείο Γουέστον — ένα δοχείο καδμίου και υδραργύρου σε σχήμα H. Στους 20 °C έδινε 1,018 64 V. Το διεθνές βολτ του 1908 αποδείχθηκε κατά 0,034 % μεγαλύτερο από το σημερινό.
Κατάλογος μεγεθών
όλο το ευρετήριο →Οι επτά θεμελιώδεις μονάδες του SI
Μια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.
Άνοιγμα ευρετηρίου →