Volt
In 1791 raakte Luigi Galvani een kikkerpoot aan met twee verschillende metalen, en de poot trok samen. Galvani dacht dat de elektriciteit in de kikker zelf zat. Alessandro Volta meende dat het aan de metalen lag. Om dat te bewijzen stapelde hij in 1800 een zuil van koperen en zinken schijven, met daartussen doek gedrenkt in zout water. De zuil gaf stroom zonder enige kikker.
Dat was de eerste batterij. In 1881 werd de eenheid van spanning naar Volta genoemd. Eén volt is een joule per coulomb: zoveel energie wint elke coulomb lading als hij door de bron gaat. Een AA-batterij geeft 1,5 V, een stopcontact 230 V en de draden van een hoogspanningslijn honderden kilovolts.
| Aanduiding | V |
| Definitie | joule per coulomb · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Referentiewaarden | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · westonelement — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Ingevoerd | 1881, Internationaal Congres van Elektriciens · sinds 1960 in het SI |
| Normen | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Typische waarden | 1,5 V — batterij · 230 V — stopcontact · 400 kV — hoogspanningslijn |
01 · Definitie
Een joule voor elke coulomb
De spanning U geeft aan hoeveel energie een lading wint of afstaat als hij van het ene punt van een stroomkring naar het andere gaat. Eén volt is één joule per coulomb. Een batterij van 1,5 V geeft elke coulomb anderhalve joule mee, en een lampje in de kring neemt die op en zet ze om in licht en warmte.
Spanning meet je altijd tussen twee punten. Een voltmeter sluit je aan op beide uiteinden van een deel van de kring, niet in een onderbreking van de kring. De stroom door dat deel is de spanning gedeeld door de weerstand — dat is de wet van Ohm.
Waarom hoogspanningslijnen honderden kilovolts voeren
De waterkoker heeft een vermogen van 2 kW nodig. Dat kun je overbrengen met een kleine stroom bij hoge spanning of met een grote stroom bij lage spanning. Vermogen is spanning maal stroom. De draad van de bron naar de waterkoker heeft een weerstand van 1 Ω, ongeveer 60 m koperdraad met een doorsnede van 1 mm². De blauwe stippen zijn de stroom: hoe sneller ze gaan, hoe groter hij is. De draad kleurt rood van de warmte die erin verloren gaat.
Een elektron dat een spanning van 1 V doorloopt, wint een energie van 1 eV — een elektronvolt. Dat is een handige maat voor atomen en deeltjes. Een foton van groen licht draagt ongeveer 2,3 eV, een röntgenfoton tienduizenden en protonen in de Large Hadron Collider 6,8 TeV.
Paar na paar, volt na volt
Links de zuil: van onder naar boven zink, koper en doek gedrenkt in zout water, paar na paar. Ernaast de potentiaaltrap: elk paar tilt de potentiaal één tree hoger, en in het doek zakt hij onder stroom wat in. Een draad loopt van de top van de zuil via een schakelaar naar de belasting en terug naar de voet. De blauwe stippen zijn elektronen: ze gaan van het zink door de belasting naar het koper. Rechts een voltmeter op de uiteinden van de zuil. Zolang er stroom loopt, verzamelen zich waterstofbelletjes op het koper en daalt de spanning langzaam. Klik op de scène om de schakelaar te sluiten of te openen.
Voeg paren toe en kijk naar de voltmeter.
02 · Omrekening
| Eenheid | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Een neuron in rust houdt ongeveer −70 mV over een membraan van 5 nm dik. Het veld daarin is ongeveer 14 MV/m.
Een auto-accu van 12 V geeft elke coulomb 12 J mee. De startmotor trekt honderden ampères — kilowatts aan vermogen.
De statvolt uit het cgs-stelsel is bijna 300 V, preciezer 299,792 458 V.
03 · Ordes van grootte
04 · Meetinstrumenten
05 · Schrijfregels
06 · Naburige eenheden
07 · Historisch deel
Sinds 1990 wordt de volt bewaard met josephsonjuncties. Een supergeleidende junctie onder microgolven met frequentie f geeft een spanning in strikte stappen f/K_J, waarbij K_J = 2e/h de josephsonconstante is. Sinds 2019 is die exact: 483 597,848 4 GHz/V. Een keten van tienduizenden juncties geeft 10 V met een fout van miljardsten.
Daarvoor was het westonnormaalelement de standaard — een cadmium-kwikvat in de vorm van de letter H. Bij 20 °C gaf het 1,018 64 V. De internationale volt van 1908 bleek 0,034 % groter dan de huidige.
Catalogus van grootheden
de hele index →De zeven SI-basiseenheden
Een druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.
Index openen →