वोल्ट
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: विभवांतर
01 · परिभाषा
वोल्टा ने जस्ता, ताँबा और भीगा गत्ता एक पर एक रखा — और दिष्ट धारा का पहला स्रोत पा लिया। उससे पहले बिजली को केवल जमा करना और चिंगारी से छोड़ना आता था।
एक वोल्ट वह विभवांतर है जिस पर एक ऐम्पियर की धारा एक वॉट की शक्ति ढोती है। दूसरे शब्दों में, ऐसे खंड से गुज़रा हर कूलॉम आवेश एक जूल काम दे देता है। विभवांतर किसी जगह का गुण नहीं, दो बिंदुओं के बीच का अंतर है: दूसरा बिंदु बताए बिना “तार का विभव” कोई अर्थ नहीं रखता, इसीलिए हर परिपथ में साझा भू-संपर्क होता है। सॉकेट 230 V देता है, पेंसिल सेल 1.5 V, मस्तिष्क की तंत्रिका दसियों मिलिवोल्ट पर काम करती है, और पारेषण लाइन 750 kV थामती है। सैकड़ों किलोवोल्ट की लाइन पर बैठी चिड़िया इसीलिए सही-सलामत रहती है कि उसके दोनों पैर एक ही विभव पर हैं। इसी से यह भी निकलता है कि बिजली का ख़तरा वोल्ट से नहीं नापा जाता: मारती है शरीर से गुज़रती धारा, और वोल्ट केवल यह तय करते हैं कि वह त्वचा के प्रतिरोध से बह पाएगी या नहीं। सूखी हथेली लगभग एक लाख ओम देती है, भीगी हुई एक हज़ार, और वही विभवांतर कभी हानिरहित तो कभी प्राणघातक निकलता है।
दिष्ट धारा का पहला स्रोत जस्ते और ताँबे की बारी-बारी रखी चकतियों का खंभा था, जिनके बीच नमक के घोल में भीगा कपड़ा रखा जाता। हर जोड़ी लगभग वोल्ट का दसवाँ भाग देती थी, और वोल्टा दसियों जोड़ियाँ तब तक चढ़ाता रहा जब तक झटका उँगलियों में महसूस न होने लगा। वही सिद्धांत आज भी चलता है: तीन लिथियम सेलों की बैटरी में विभवांतर जुड़ते जाते हैं, क्योंकि सेल श्रेणीक्रम में हैं। इसी प्रयोग ने “पशु विद्युत” वाले गैल्वानी के सिद्धांत को उलट दिया: धारा भिन्न धातुओं से आ रही थी, और मेंढक की टाँग केवल एक संवेदनशील यंत्र थी।
02 · रूपांतरण
विभवांतर डालिए — पत्रक उसे हर इकाई में खोल देगा
उपसर्ग पूरा फैलाव ढक लेते हैं — तापयुग्म के नैनोवोल्ट संकेतों से लेकर पारेषण लाइनों के मेगावोल्ट तक। तालिका में इलेक्ट्रॉनवोल्ट विभवांतर नहीं, वह ऊर्जा है जो इलेक्ट्रॉन को दिया गया विभवांतर पार करने पर मिलती है।
सॉकेट का विभवांतर प्रत्यावर्ती है, और 230 अंक वर्ग-माध्य-मूल मान बताता है — वह दिष्ट विभवांतर जो उसी प्रतिरोध पर उतनी ही शक्ति देता। ज्या तरंग का शिखर √2 गुना ऊँचा होता है और तीन सौ पच्चीस वोल्ट तक पहुँचता है, और दो शिखरों के बीच का फैलाव छह सौ पचास है। विद्युतरोधन शिखर मान पर ही गिना जाता है, इसीलिए “230 के लिए” सस्ते में जोड़ा यंत्र पहले ही आवर्त में टूट जाता है।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलता है |
|---|---|---|---|
| V | वोल्ट, SI इकाई | 230 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
| mV | मिलिवोल्ट | 230000 | चिकित्सा, मापन तकनीक |
| µV | माइक्रोवोल्ट | 2.3·10⁸ | यंत्रों की सुग्राहिता की सीमा |
| kV | किलोवोल्ट | 0.23 | उच्च विभव तकनीक |
| MV | मेगावोल्ट | 2.3·10⁻⁴ | उच्च ऊर्जा भौतिकी |
| प्रति आवेश eV | इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा, eV | 230 | संख्या में विभवांतर के बराबर |
| statV | CGS स्थिरवैद्युत पद्धति का वोल्ट | 0.7672 | गुणक प्रकाश की चाल का दसवाँ भाग है |
| abV | CGS विद्युतचुंबकीय पद्धति का ऐबवोल्ट | 2.3·10¹⁰ | ऐतिहासिक इकाइयों में सबसे छोटी |
| V (int.) | 1908 का अंतरराष्ट्रीय वोल्ट | 229.92 | पारद स्तंभ और चाँदी से परिभाषित था |
| V₉₀ | 1990 का व्यावहारिक वोल्ट | 230 | एक करोड़वें के चार अंश जितना भिन्न था |
| वेस्टन सेल | मानक सेल की इकाइयों में | 225.79 | तापस्थापी में कैडमियम-पारद सेल |
| V | वोल्ट | 230 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
उपसर्ग नैनो से मेगा तक जाते हैं: तकनीक जिन विभवांतरों से काम करती है उनका फैलाव पंद्रह कोटियों का है। इलेक्ट्रॉनवोल्ट वाली पंक्ति याद दिलाती है कि इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा संख्या में उस विभवांतर के बराबर होती है जिसे वह पार कर आया।
03 · परिमाण की कोटियाँ
नैनोवोल्ट से तड़ित निर्वहन तकयूरोप का सॉकेट: दो सौ तीस वोल्ट
04 · मापक यंत्र
विभवांतर किससे नापते हैं
यह खंड के समांतर जोड़ा जाता है और इसका प्रतिरोध जितना अधिक हो उतना अच्छा, ताकि धारा न खींचे। सूई वाले यंत्रों में यह दसियों किलोओम का होता है, अंकीय में दस मेगाओम या उससे ऊपर; अधिक प्रतिरोध वाले परिपथों पर इतना भी माप को साफ़ बिगाड़ देता है।
जिस विभवांतर को नापना है उसे मानक सेल के विभवांतर के एक अंश से संतुलित किया जाता है और वह क्षण पकड़ा जाता है जब धारामापी शून्य दिखाता है। उस क्षण यंत्र ज़रा भी धारा नहीं लेता, इसलिए यह विधि स्रोत का सच्चा विद्युतवाहक बल देती है, भार पर का विभवांतर नहीं।
दो प्रतिरोध विभवांतर को ज्ञात अनुपात में बाँट देते हैं, जिससे कुछ ही वोल्ट के यंत्र से किलोवोल्ट नापे जा सकें। उच्च दाब की लाइनों पर यही काम विभव ट्रांसफ़ॉर्मर करता है, जो मापने वाले परिपथ को शक्ति परिपथ से वैद्युत रूप में अलग रखता है।
सूक्ष्मतरंगों से विकिरित अतिचालक संधि ठीक आवृत्ति के गुणज में विभवांतर देती है: जोसेफ़सन स्थिरांक हर्ट्ज़ को वोल्ट में बदल देता है। हज़ारों संधियों का जाल दस वोल्ट देता है और उसकी पुनरावृत्ति अरबवें अंशों तक टिकती है — यही आज का मानक है।
05 · लेखन नियम
संकेत V लातिन है — रूसी “В” यहाँ नहीं चलता
रूसी “В” और लातिन V देखने में अलग हैं, पर बताते एक ही चीज़ हैं; अंतरराष्ट्रीय दस्तावेज़ों में केवल V चलता है। इकाई का नाम छोटे अक्षरों में — “दो सौ तीस वोल्ट”, संकेत बड़े अक्षर में। मिलिवोल्ट mV है, और MV मेगावोल्ट: अंतर एक अरब गुना का। प्रत्यावर्ती धारा में 230 V वर्ग-माध्य-मूल मान है; ज्या तरंग का शिखर √2 गुना ऊँचा, यानी 325 V। विद्युतरोधन शिखर मान पर गिना जाता है।
राशि का संकेत तिरछा U या V है, इकाई का सीधा V; सूत्र U = 230 V में तिरछा और सीधा टाइप अर्थ अलग करते हैं। रूसी संकेत В है। उपसर्ग किलो छोटे k से लिखा जाता है: kV, KV नहीं। मिलिवोल्ट और माइक्रोवोल्ट सामान्य उपसर्गों के साथ बनते हैं, पर “वोल्ट-ऐम्पियर” पहले ही दूसरी इकाई है — आभासी शक्ति — और विभवांतर से उसका कोई नाता नहीं। इलेक्ट्रॉनवोल्ट जोड़कर eV लिखा जाता है: यह ऊर्जा की इकाई है।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
वोल्ट ओम के नियम के बीचोंबीच खड़ा है: धारा, विभवांतर और प्रतिरोध ऐसे बँधे हैं कि कोई दो राशियाँ तीसरी को तय कर देती हैं।
Simetrium के पत्रकों में से वोल्ट के पड़ोस में हैं ऐंपियर और ओम ओम के नियम से, वाट उनके गुणनफल के रूप में, कूलॉम s फ़ैरड धारिता की परिभाषा से और इलेक्ट्रॉनवोल्ट — इस इकाई के नाम पर रखी गई ऊर्जा।
07 · ऐतिहासिक भाग
मेंढक की टाँग से क्वांटम सीढ़ी तक
अलेस्सांद्रो वोल्टा ने “पशु विद्युत” के स्वरूप पर गैल्वानी से बहस की और अपनी बात सिद्ध करने के लिए ऐसा स्रोत जोड़ दिया जिसमें जीवविज्ञान का नाम तक नहीं था। भिन्न धातुओं के ढेर ने अटूट धारा दी — इतिहास में पहली बार।
विद्युतविज्ञों की अंतरराष्ट्रीय कांग्रेस ने वोल्ट को ऐम्पियर और ओम के ज़रिये परिभाषित किया और इकाई का नाम वोल्टा के नाम पर रखा। असल में इकाई बनाकर दिखाना रासायनिक सेल के ही ज़िम्मे रहा, जिसकी परिशुद्धता तार-संदेश की माँग से कहीं कम थी।
वेस्टन का कैडमियम-पारद सेल विभवांतर को माइक्रोवोल्ट तक थामे रहता था और नब्बे बरस तक मानक बना रहा। उसे तापस्थापी में रखते, धारा नहीं लेने देते और नाज़ुक यंत्र की तरह सँभालकर ले जाते थे।
बाईस बरस के शोधछात्र ब्रायन जोसेफ़सन ने अतिचालक संधि पर विभवांतर की सीढ़ियों की भविष्यवाणी की। 1990 से वोल्ट ठीक इसी तरह पुनःस्थापित होता है, और रासायनिक सेल मापविज्ञान के संग्रहालयों में चले गए।
वह वोल्ट जो वोल्ट से मेल नहीं खाता
1990 से 2019 तक मापविज्ञान एक साथ दो वोल्टों के साथ जिया। अंतरराष्ट्रीय पद्धति की परिभाषा पहले जैसी ही रही, वॉट और ऐम्पियर के ज़रिये, पर इकाई को जोसेफ़सन प्रभाव से बनाया जाता था और स्थिरांक का मान सहमति से तय था — इस व्यावहारिक इकाई को V₉₀ लिखते थे। उसका और SI वोल्ट का अंतर प्रति वोल्ट माइक्रोवोल्ट के दसवें अंशों जितना आँका गया: तकनीक के लिए नगण्य और मानकों की आपसी तुलना के लिए निर्णायक। 2019 की पुनर्परिभाषा ने यह दरार मिटा दी: इलेक्ट्रॉन का आवेश और प्लांक स्थिरांक ठीक-ठीक संख्याएँ बन गए, जोसेफ़सन स्थिरांक भी, और व्यावहारिक पैमाना परिभाषा से मिल गया। साथ ही तीस बरसों में V₉₀ में जमा हुए सारे मापों को पिछली तारीख़ से संशोधन बताना पड़ा — वह विरला मौक़ा जब बीते बरसों के परिणाम इकाई की परिभाषा बदलने से दोबारा गिने जाते हैं।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 33 भाषाओं में।
अपने नाम वाली SI व्युत्पन्न इकाइयाँ
वोल्ट का पत्रक खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
गेरुए रंग में — वे चार इकाइयाँ जिनसे वोल्ट बनता हैदूसरी पद्धतियों में विभवांतर
पत्रक की भाषा
33 भाषाएँ। संकेत V अंतरराष्ट्रीय है, पर सॉकेट का विभवांतर हर जगह एक-सा नहीं: यूरोप में दो सौ तीस वोल्ट, उत्तरी अमेरिका में एक सौ बीस, भारत में भी दो सौ तीस — पत्रक वहीं का मान रख देता है।