Volt
Származtatott SI-egység · mennyiség: elektromos feszültség
01 · Meghatározás
Volta cinket, rezet és nedves kartont rakott egymásra — és megkapta az egyenáram első forrását. Előtte az elektromosságot csak gyűjteni és szikrával kisütni tudták.
Egy volt az a feszültség, amelynél egy amperes áram egy watt teljesítményt visz át. Más szóval: minden coulomb töltés, amely egy ilyen szakaszon áthalad, egy joule munkát ad le. A feszültség nem egy hely tulajdonsága, hanem két pont különbsége: a „vezeték potenciálja” semmit sem jelent, amíg a második pontot meg nem nevezzük, és ezért van minden kapcsolási rajzon közös test. A konnektor 230 V-ot ad, egy ceruzaelem 1,5 V-ot, az agyban egy idegsejt néhány tíz millivolton dolgozik, a távvezeték pedig 750 kV-ot bír. A madár sértetlenül ül a több száz kilovoltos vezetéken éppen azért, mert mindkét lába azonos potenciálon van. Ebből az is következik, hogy az elektromosság veszélyét nem voltban mérik: a testen átfolyó áram öl, a volt csak azt dönti el, átfolyik-e a bőr ellenállásán. A száraz tenyér mintegy száz kilóohmot ad, a nedves ezret, és ugyanaz a feszültség hol ártalmatlannak, hol halálosnak bizonyul.
Az egyenáram első forrása váltakozó cink- és rézkorongokból álló kis oszlop volt, közöttük sós lébe áztatott posztóval. Minden pár körülbelül egytized voltot adott, és Volta több tucat párt rakott egymásra, amíg a kisülés érezhetővé nem vált az ujjakban. Ugyanez az elv áll ma is: három lítiumcellából álló akkumulátorban a feszültségek összeadódnak, mert a cellák sorba vannak kötve. Éppen ez a kísérlet cáfolta meg az „állati elektromosság” galvanikus elméletét: az áram a különnemű fémekből jött, a békacomb pedig csak érzékeny műszer volt.
02 · Átszámítás
Írjon be egy feszültséget — az adatlap minden egységre lebontja
Az előtagok az egész tartományt lefedik, a hőelem nanovoltos jeleitől a távvezetékek megavoltjaiig. A táblázatban az elektronvolt nem feszültség, hanem az az energia, amelyet egy elektron az adott potenciálkülönbségen áthaladva nyer.
A konnektor feszültsége váltakozó, és a 230-as szám az effektív értéket jelenti — azt az egyenfeszültséget, amely ugyanazon az ellenálláson ugyanakkora teljesítményt adna le. A szinusz csúcsa gyök kettővel nagyobb, és eléri a 325 voltot, a csúcsok közötti kilengés pedig 650. A szigetelést éppen a csúcsra méretezik, és ezért egy „230-ra” összerakott olcsó készülék már az első periódusban átüt.
| Egység | Név | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|---|
| V | volt, SI-egység | 230 | ennek az adatlapnak a kiindulási egysége |
| mV | millivolt | 230000 | orvostudomány, méréstechnika |
| µV | mikrovolt | 2,3·10⁸ | a műszerek érzékenységi határa |
| kV | kilovolt | 0,23 | nagyfeszültségű technika |
| MV | megavolt | 2,3·10⁻⁴ | nagyenergiájú fizika |
| eV töltésenként | egy elektron energiája, eV | 230 | számszerűen egyenlő a feszültséggel |
| statV | a CGS-ES volt | 0,7672 | a szorzó a fénysebesség tizede |
| abV | a CGS-EM abvolt | 2,3·10¹⁰ | a történeti egységek közül a legkisebb |
| V (int.) | 1908-as nemzetközi volt | 229,92 | higanyoszloppal és ezüst kiválásával határozták meg |
| V₉₀ | 1990-es gyakorlati volt | 230 | négy tízmilliomoddal tért el |
| Weston-elem | a normálelem egységeiben | 225,79 | kadmium-higany elem termosztátban |
| V | volt | 230 | ennek az adatlapnak a kiindulási egysége |
Az előtagok a nanótól a megáig futnak: a feszültségek tartománya, amellyel a technika dolgozik, tizenöt nagyságrendet fog át. Az elektronvolt sora arra emlékeztet, hogy egy elektron energiája számszerűen megegyezik azzal a feszültséggel, amelyen áthaladt.
03 · Nagyságrendek
a nanovolttól a villámkisülésigA konnektor Európában: 230 volt
04 · Mérőeszközök
Mivel mérik a feszültséget
A szakaszra párhuzamosan kötik, és a lehető legnagyobb ellenállással kell bírnia, hogy ne vonjon el áramot. Mutatós műszereknél ez néhány tíz kilóohm nagyságrendű, digitálisaknál tíz megaohm és afölött; nagy ellenállású áramkörökben még ez is érezhetően torzítja a mérést.
A mérendő feszültséget a normálelem feszültségének egy részével egyensúlyozzák ki, és elkapják azt a pillanatot, amikor a galvanométer nullát mutat. Abban a pillanatban a műszer egyáltalán nem vesz fel áramot, ezért a módszer a forrás valódi elektromotoros erejét adja, nem a terhelés alatti feszültséget.
Két ellenállás ismert arányban osztja a feszültséget, így kilovoltokat néhány voltos műszerrel is meg lehet mérni. Nagyfeszültségű vezetékeken ugyanezt a szerepet feszültségváltó tölti be, amely galvanikusan elválasztja a mérőkört az erősáramútól.
A mikrohullámmal besugárzott szupravezető érintkezés a frekvenciával szigorúan arányos feszültséget ad: a Josephson-állandó hertzet vált voltra. Több ezer átmenetből álló mátrix tíz voltot ad milliárdodrésznyi ismételhetőséggel — és éppen ez a mai etalon.
05 · Írásszabályok
A V jel latin — az orosz „В” itt nem jó
Az orosz „В” és a latin V máshogy néz ki, de ugyanazt jelenti; nemzetközi iratokban csak a V megengedett. Az egység nevét kis betűvel írjuk — „kétszázharminc volt” —, a jelet naggyal. A millivolt mV, az MV viszont megavolt: milliárdszoros különbség. Váltóáramban a 230 V az effektív érték; a szinusz csúcsa √2-szer magasabb, azaz 325 V. A szigetelést a csúcsra méretezik.
A mennyiség jele dőlt U vagy V, az egységé álló V: az U = 230 V képletben a dőlt és az álló betű hordozza a különbséget. Az orosz jel В. A kilo- előtag kis k-val írandó: kV, nem KV. A millivoltot és a mikrovoltot a szokásos előtagokkal szedjük, a „voltamper” viszont már más egység — a látszólagos teljesítmény —, és semmi köze a feszültséghez. Az elektronvoltot egybeírjuk, eV: ez energiaegység.
06 · Szomszédos egységek
A volt Ohm törvényének közepén áll: az áram, a feszültség és az ellenállás úgy függ össze, hogy bármely kettő megszabja a harmadikat.
A Simetrium adatlapjai közül a volt mellett állnak amper és ohm Ohm törvényéből, watt a szorzatukként, coulomb s a farad a kapacitás meghatározásából, és elektronvolt — az erről az egységről elnevezett energia.
07 · Történeti rész
A békacombtól a kvantumlépcsőig
Alessandro Volta Galvanival vitatkozott az „állati elektromosság” természetéről, és hogy igazát bizonyítsa, biológia nélküli forrást állított össze. A különnemű fémekből rakott oszlop folyamatos áramot adott — az elsőt a történelemben.
A Nemzetközi Villamossági Kongresszus a voltot az amperen és az ohmon keresztül határozta meg, és az egységet Voltáról nevezte el. A gyakorlati megvalósítás egy kémiai elemre maradt, amelynek pontossága messze elmaradt attól, amit a távírás kívánt.
Weston kadmium-higany eleme mikrovolt pontossággal tartotta a feszültségét, és kilencven évre etalon lett. Termosztátban őrizték, nem engedték áramot leadni, és olyan óvatosan szállították, mint egy törékeny műszert.
Brian Josephson, huszonkét éves doktorandusz, feszültséglépcsőket jósolt egy szupravezető érintkezésen. 1990 óta a voltot éppen így állítják elő, a kémiai elemek pedig a metrológia múzeumaiba kerültek.
Egy volt, amely nem egyezik a volttal
1990-től 2019-ig a metrológia két volttal élt egyszerre. A Nemzetközi Rendszerben a meghatározás a régi maradt, a watton és az amperen át, az egységet viszont a Josephson-effektussal állították elő, az állandó megállapodás szerinti értékével — és ezt a gyakorlati egységet jelölték V₉₀-nel. A közte és az SI-volt közötti eltérést voltonként mikrovolt tizedeire becsülték: a technika számára elhanyagolható, az etalonok összehasonlításához döntő mennyiség. A 2019-es újradefiniálás megszüntette a hasadást: az elemi töltés és a Planck-állandó pontos számmá vált, velük együtt a Josephson-állandó is, és a gyakorlati skála egybeesett a meghatározással. Ugyanakkor a harminc év alatt V₉₀-ben felgyűlt méréseket utólag korrigálni kellett — ritka eset, amikor elmúlt évek eredményeit egy egység meghatározásának változása miatt számolják újra.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Az SI hét alapegysége, huszonkét saját nevű származtatott egység és a rendszeren kívüli egységek, amelyek nélkül sem a technika, sem a hétköznapok nem boldogulnak. Mindegyiknek külön lapja van: meghatározás, átszámítás, eszközök, írásszabályok. 23 nyelven.
Saját nevű SI-származtatott egységek
a volt adatlapja nyitvaAz SI alapegységei
terrakottával — az a négy egység, amelyekből a volt összeállA feszültség más rendszerekben
Az adatlap nyelve
23 nyelv. A V jel nemzetközi, a konnektor feszültsége viszont nem: 230 volt Európában, 120 Észak-Amerikában, 100 Japánban — az adatlap a helyi értéket teszi be.