Volt
Satuan turunan SI · besaran: tegangan listrik
01 · Definisi
Volta menyusun seng, tembaga, dan karton basah — dan memperoleh sumber arus searah yang pertama. Sebelum itu listrik hanya bisa dikumpulkan lalu dilepaskan sebagai bunga api.
Satu volt adalah tegangan yang membuat arus satu ampere membawa daya satu watt. Dengan kata lain, setiap coulomb muatan yang melewati bagian itu melepaskan kerja satu joule. Tegangan bukan sifat suatu tempat, melainkan selisih antara dua titik: “potensial kawat” tanpa menyebut titik kedua tidak ada artinya, karena itu setiap rangkaian selalu punya pentanahan bersama. Stopkontak memberi 230 V, baterai AA 1,5 V, sel saraf di otak bekerja pada puluhan milivolt, dan saluran transmisi menahan 750 kV. Burung yang hinggap di saluran ratusan kilovolt tetap selamat justru karena kedua kakinya berada pada potensial yang sama. Dari sini juga menyusul bahwa bahaya listrik tidak diukur dengan volt: yang membunuh adalah arus yang lewat tubuh, sedangkan volt hanya menentukan apakah arus itu akan mengalir menembus hambatan kulit. Telapak tangan kering memberi sekitar seratus kiloohm, tangan basah seribu, dan tegangan yang sama ternyata kadang tak berbahaya, kadang mematikan.
Sumber arus searah yang pertama berupa tiang dari cakram seng dan tembaga yang berselang-seling, disekat kain yang dibasahi air garam. Setiap pasang memberi kira-kira sepersepuluh volt, dan Volta menumpuk berpuluh pasang sampai kejutannya terasa di jari. Asas yang sama masih berlaku sekarang: pada baterai dari tiga sel litium, tegangan bertambah karena sel-selnya terpasang seri. Percobaan inilah yang membantah teori “listrik hewani” Galvani: arus datang dari logam yang berlainan, sedangkan kaki katak hanyalah alat yang peka.
02 · Konversi
Masukkan tegangan — lembar ini akan menguraikannya ke setiap satuan
Awalan menutup seluruh rentang, dari sinyal nanovolt termokopel sampai megavolt saluran transmisi. Elektronvolt dalam tabel bukan tegangan, melainkan energi yang diperoleh elektron setelah melewati beda potensial tersebut.
Tegangan di stopkontak bersifat bolak-balik, dan angka 230 berarti nilai efektif — yaitu tegangan searah yang akan melepaskan daya yang sama pada hambatan yang sama. Nilai puncak gelombang sinus lebih tinggi √2 kali dan mencapai tiga ratus dua puluh lima volt, sedangkan rentang antara kedua puncak adalah enam ratus lima puluh. Isolasi dihitung justru menurut nilai puncak, karena itu alat murah yang dirakit “untuk 230” jebol pada periode pertama juga.
| Satuan | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| V | volt, satuan SI | 230 | satuan awal lembar ini |
| mV | milivolt | 230000 | kedokteran, teknik pengukuran |
| µV | mikrovolt | 2,3·10⁸ | batas kepekaan alat |
| kV | kilovolt | 0,23 | teknik tegangan tinggi |
| MV | megavolt | 2,3·10⁻⁴ | fisika energi tinggi |
| eV per muatan | energi elektron, eV | 230 | secara angka sama dengan tegangan |
| statV | volt sistem CGS elektrostatik | 0,7672 | penggandanya adalah sepersepuluh laju cahaya |
| abV | abvolt sistem CGS elektromagnetik | 2,3·10¹⁰ | yang terkecil di antara satuan lama |
| V (int.) | volt internasional 1908 | 229,92 | didefinisikan lewat kolom raksa dan perak |
| V₉₀ | volt praktis 1990 | 230 | berbeda sebesar empat per sepuluh juta |
| sel Weston | dalam satuan sel standar | 225,79 | sel kadmium-raksa dalam termostat |
| V | volt | 230 | satuan awal lembar ini |
Awalan berjalan dari nano sampai mega: rentang tegangan yang ditangani teknik mencakup lima belas orde. Baris dengan elektronvolt mengingatkan bahwa energi elektron secara angka sama dengan tegangan yang telah dilewatinya.
03 · Orde besaran
dari nanovolt sampai sambaran petirStopkontak di Eropa: dua ratus tiga puluh volt
04 · Alat ukur
Tegangan diukur dengan apa
Ia dipasang paralel dengan bagian rangkaian dan hambatannya harus setinggi mungkin agar tidak menarik arus. Pada alat berjarum hambatan itu puluhan kiloohm, pada alat digital sepuluh megaohm ke atas; pada rangkaian berhambatan tinggi, bahkan itu pun sudah nyata membelokkan hasil ukur.
Tegangan yang hendak diukur diimbangi dengan sebagian tegangan sel standar, lalu ditangkap saat galvanometer menunjuk nol. Pada saat itu alat sama sekali tidak menarik arus, sehingga metode ini memberi gaya gerak listrik sejati dari sumber, bukan tegangan saat berbeban.
Dua hambatan membagi tegangan dalam perbandingan yang diketahui, sehingga kilovolt dapat diukur dengan alat berukuran beberapa volt saja. Pada saluran tegangan tinggi, peran yang sama dipegang trafo tegangan, yang memisahkan rangkaian ukur dari rangkaian daya secara kelistrikan.
Sambungan superkonduktor yang disinari gelombang mikro menghasilkan tegangan yang tepat kelipatan frekuensi: tetapan Josephson menerjemahkan hertz menjadi volt. Larik dari ribuan sambungan memberi sepuluh volt dengan keterulangan sepersemiliar — dan itulah standar masa kini.
05 · Aturan penulisan
Lambang V adalah huruf Latin — “В” Rusia tidak berlaku di sini
Huruf “В” Rusia dan V Latin tampak berbeda, tetapi menunjuk hal yang sama; dalam dokumen internasional hanya V yang berlaku. Nama satuan ditulis dengan huruf kecil — “dua ratus tiga puluh volt”, lambangnya huruf besar. Milivolt adalah mV, sedangkan MV adalah megavolt: selisihnya semiliar kali. Pada arus bolak-balik, 230 V adalah nilai efektif; puncak gelombang sinus lebih tinggi √2 kali, yaitu 325 V. Isolasi dihitung menurut nilai puncak.
Lambang besaran adalah U atau V miring, lambang satuan adalah V tegak; dalam rumus U = 230 V, huruf miring dan tegak membedakan maknanya. Lambang dalam bahasa Rusia adalah В. Awalan kilo ditulis dengan k kecil: kV, bukan KV. Milivolt dan mikrovolt dibentuk dengan awalan biasa, tetapi “volt-ampere” sudah satuan lain — daya semu — dan tidak ada hubungannya dengan tegangan. Elektronvolt ditulis serangkai, eV: itu satuan energi.
06 · Satuan tetangga
Volt berdiri di tengah hukum Ohm: arus, tegangan, dan hambatan terikat sedemikian rupa sehingga dua besaran mana pun sudah menentukan yang ketiga.
Di antara lembar-lembar Simetrium yang berdampingan dengan volt ampere dan ohm dari hukum Ohm, watt sebagai hasil kali keduanya, coulomb s farad dari definisi kapasitansi dan elektronvolt — energi yang dinamai menurut satuan ini.
07 · Bagian sejarah
Dari kaki katak sampai anak tangga kuantum
Alessandro Volta berdebat dengan Galvani tentang hakikat “listrik hewani”, dan untuk membuktikan dirinya benar ia menyusun sebuah sumber yang sama sekali tanpa biologi. Tumpukan logam yang berlainan itu memberi arus yang tak putus — yang pertama dalam sejarah.
Kongres Internasional Para Ahli Listrik mendefinisikan volt lewat ampere dan ohm, dan menamai satuan itu menurut Volta. Perwujudannya secara nyata tetap menjadi urusan sel kimia, yang ketelitiannya jauh di bawah tuntutan telegrafi.
Sel kadmium-raksa Weston menahan tegangan sampai ketelitian mikrovolt dan menjadi standar selama sembilan puluh tahun. Ia disimpan dalam termostat, tidak boleh diambil arusnya, dan diangkut dengan hati-hati seperti alat yang mudah pecah.
Brian Josephson, mahasiswa pascasarjana berusia dua puluh dua tahun, meramalkan adanya anak tangga tegangan pada sambungan superkonduktor. Sejak 1990 volt diwujudkan persis dengan cara itu, dan sel-sel kimia pindah ke museum metrologi.
Volt yang tidak cocok dengan volt
Dari 1990 sampai 2019 metrologi hidup dengan dua volt sekaligus. Definisi dalam Sistem Internasional tetap seperti semula, lewat watt dan ampere, tetapi satuannya diwujudkan lewat efek Josephson dengan nilai tetapan yang disepakati — dan satuan praktis itu ditandai V₉₀. Selisih antara satuan itu dan volt SI ditaksir sebesar beberapa persepuluh mikrovolt per volt: tak berarti bagi teknik, tetapi menentukan bagi pembandingan antarstandar. Pendefinisian ulang 2019 menghapus perpecahan itu: muatan elektron dan tetapan Planck menjadi angka yang eksak, begitu pula tetapan Josephson, dan skala praktis berimpit dengan definisi. Bersamaan dengan itu, semua pengukuran yang selama tiga puluh tahun terkumpul dalam V₉₀ harus diberi koreksi secara surut — kejadian langka ketika hasil tahun-tahun lalu dihitung ulang karena definisi satuan berganti.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan sehari-hari. Masing-masing punya lembarnya: definisi, konversi, alat, aturan penulisan. Dalam 33 bahasa.
Satuan turunan SI bernama sendiri
lembar volt terbukaSatuan dasar SI
berwarna terakota — empat satuan yang menyusun voltTegangan dalam sistem lain
Bahasa lembar
33 bahasa. Lambang V bersifat internasional, tetapi tegangan di stopkontak tidak: dua ratus tiga puluh volt di Eropa, seratus dua puluh di Amerika Utara, dua ratus tiga puluh di Indonesia — lembar ini memasang nilai setempat.