Volt
1791-ben Luigi Galvani két különböző fémmel érintett meg egy békacombot, és a comb megrándult. Galvani úgy vélte, hogy az elektromosság magában a békában lakik. Alessandro Volta szerint a fémeken múlt a dolog. Hogy ezt bebizonyítsa, 1800-ban oszlopot rakott réz- és cinkkorongokból, közéjük sós vízbe áztatott posztót téve. Az oszlop béka nélkül is áramot adott.
Ez volt az első elem. A feszültség egységét 1881-ben nevezték el Voltáról. Egy volt egy joule coulombonként: ennyi energiát kap minden coulomb töltés, amikor áthalad a forráson. Egy ceruzaelem 1,5 V-ot ad, a konnektor 230 V-ot, a távvezetékek pedig több száz kilovoltot.
| Jelölés | V |
| Meghatározás | joule coulombonként · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Viszonyítási értékek | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · Weston-elem — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Bevezetve | 1881, Nemzetközi Elektrotechnikai Kongresszus · az SI-ben 1960 óta |
| Szabványok | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Jellemző értékek | 1,5 V — elem · 230 V — konnektor · 400 kV — távvezeték |
01 · Meghatározás
Egy joule minden coulombra
Az U feszültség megmutatja, mennyi energiát kap vagy ad le a töltés, miközben az áramkör egyik pontjából a másikba jut. Egy volt egy joule egy coulombonként. Egy 1,5 V-os elem minden coulombnak másfél joule-t ad, az áramkörben lévő izzó pedig átveszi és fénnyé meg hővé alakítja.
A feszültséget mindig két pont között mérik. A voltmérőt a szakasz két végére kötik, nem az áramkör megszakításába. A szakaszon átfolyó áram a feszültség osztva az ellenállással — ez Ohm törvénye.
Miért több száz kilovolt a távvezetékeken
A vízforralónak 2 kW teljesítmény kell. Ezt át lehet vinni kis árammal nagy feszültségen vagy nagy árammal kis feszültségen. A teljesítmény a feszültség és az áram szorzata. A forrástól a vízforralóig tartó vezeték ellenállása 1 Ω, ez nagyjából 60 m, 1 mm² keresztmetszetű rézvezeték. A kék pöttyök az áramot jelzik: minél gyorsabban mozognak, annál nagyobb. A vezeték vörösödni kezd a benne elvesző hőtől.
Az az elektron, amely 1 V feszültségen halad át, 1 eV energiát kap — egy elektronvoltot. Ez kényelmes mérték atomokhoz és részecskékhez. A zöld fény fotonja körülbelül 2,3 eV-ot visz, a röntgenfoton több tízezret, a Nagy Hadronütköztető protonjai pedig 6,8 TeV-ot.
Párról párra, voltról voltra
Balra az oszlop: alulról felfelé cink, réz és sós vízbe áztatott posztó, és így tovább, párról párra. Mellette a potenciállépcső: minden pár egy lépcsőfokkal emeli a potenciált, a posztó belsejében pedig áram alatt kissé visszaesik. Egy vezeték fut az oszlop tetejéről egy kapcsolón át a fogyasztóhoz, majd vissza az aljára. A kék pöttyök elektronok: a cinktől a fogyasztón át a rézhez haladnak. Jobbra az oszlop két végére kötött voltmérő. Amíg áram folyik, a rézen hidrogénbuborékok gyűlnek, és a feszültség lassan csökken. A jelenetre kattintva zárhatja vagy nyithatja a kapcsolót.
Adjon hozzá párokat, és figyelje a voltmérőt.
02 · Átszámítás
| Egység | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Egy nyugalmi állapotú idegsejt körülbelül −70 mV-ot tart fenn egy 5 nm vastag membránon. A térerősség benne körülbelül 14 MV/m.
Egy 12 V-os autóakkumulátor minden coulombnak 12 J-t ad. Az önindító több száz ampert vesz fel — kilowattnyi teljesítményt.
A CGS-rendszer statvoltja majdnem 300 V, pontosabban 299,792 458 V.
03 · Nagyságrendek
04 · Mérőeszközök
05 · Írásszabályok
06 · Szomszédos egységek
07 · Történeti rész
1990 óta a voltot Josephson-átmenetekkel őrzik. Egy f frekvenciájú mikrohullámmal besugárzott szupravezető átmenet szigorúan f/K_J nagyságú lépcsőkben ad feszültséget, ahol K_J = 2e/h a Josephson-állandó. 2019 óta értéke pontos: 483 597,848 4 GHz/V. Több tízezer átmenetből álló lánc 10 V-ot ad milliárdod részes bizonytalansággal.
Előtte a Weston-féle normálelem volt az etalon — egy H betű alakú kadmium-higany edény. 20 °C-on 1,018 64 V-ot adott. Az 1908-as nemzetközi volt 0,034 %-kal nagyobbnak bizonyult a mainál.
Mennyiségek katalógusa
a teljes mutató →Az SI hét alapegysége
Egy csepp sav megváltoztatja a lé színét, a só megfesti a lángot, a víz egy koppintásra megfagy. Alattuk a Simetrium összes lapja, szakterület és ábécé szerint.
A mutató megnyitása →