Wolt
W 1791 roku Luigi Galvani dotknął żabiego udka dwoma różnymi metalami i udko drgnęło. Galvani uznał, że elektryczność mieszka w samej żabie. Alessandro Volta uważał, że chodzi o metale. Aby to pokazać, w 1800 roku ułożył stos z krążków miedzianych i cynkowych, przekładając je suknem nasączonym słoną wodą. Stos dawał prąd bez żadnej żaby.
Była to pierwsza bateria. Jednostkę napięcia nazwano na cześć Volty w 1881 roku. Jeden wolt to dżul na kulomb: tyle energii zyskuje każdy kulomb ładunku, przechodząc przez źródło. Bateria typu paluszek daje 1,5 V, gniazdko — 230 V, a przewody linii wysokiego napięcia — setki kilowoltów.
| Oznaczenie | V |
| Definicja | dżul na kulomb · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Wartości odniesienia | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · ogniwo Westona — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Wprowadzona | 1881, Międzynarodowy Kongres Elektryków · w SI od 1960 roku |
| Normy | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Typowe wartości | 1,5 V — bateria · 230 V — gniazdko · 400 kV — linia wysokiego napięcia |
01 · Definicja
Dżul na każdy kulomb
Napięcie U pokazuje, ile energii ładunek zyskuje lub oddaje, przechodząc z jednego punktu obwodu do drugiego. Jeden wolt to jeden dżul na jeden kulomb. Bateria 1,5 V daje każdemu kulombowi półtora dżula, a żarówka w obwodzie je odbiera i zamienia na światło i ciepło.
Napięcie mierzy się zawsze między dwoma punktami. Woltomierz podłącza się do obu końców odcinka, a nie w przerwę obwodu. Prąd płynący przez odcinek jest równy napięciu podzielonemu przez opór — to prawo Ohma.
Dlaczego liniami wysokiego napięcia płyną setki kilowoltów
Czajnik potrzebuje mocy 2 kW. Można ją przesłać małym prądem przy dużym napięciu albo dużym prądem przy małym. Moc to napięcie pomnożone przez natężenie prądu. Przewód od źródła do czajnika ma opór 1 Ω, to około 60 m miedzianej żyły o przekroju 1 mm². Niebieskie kropki to prąd: im szybciej się poruszają, tym jest większy. Przewód czerwienieje od ciepła, które się w nim traci.
Elektron, który przeszedł przez napięcie 1 V, zyskuje energię 1 eV — elektronowolt. To wygodna miara dla atomów i cząstek. Foton światła zielonego niesie około 2,3 eV, foton rentgenowski — dziesiątki tysięcy, a protony w Wielkim Zderzaczu Hadronów — 6,8 TeV.
Para za parą, wolt za woltem
Po lewej stos: od dołu do góry cynk, miedź i sukno nasączone słoną wodą, i tak para za parą. Obok drabina potencjału: każda para podnosi go o jeden szczebel, a w suknie, gdy płynie prąd, trochę spada. Przewód biegnie od szczytu stosu przez łącznik do obciążenia i z powrotem do podstawy. Niebieskie kropki to elektrony: płyną od cynku przez obciążenie do miedzi. Po prawej woltomierz podłączony do końców stosu. Dopóki płynie prąd, na miedzi zbierają się pęcherzyki wodoru i napięcie powoli spada. Kliknij scenę, aby zamknąć lub otworzyć łącznik.
Dodawaj pary i patrz na woltomierz.
02 · Przeliczanie
| Jednostka | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Neuron w spoczynku utrzymuje około −70 mV na błonie grubości 5 nm. Pole w niej wynosi około 14 MV/m.
Akumulator samochodowy 12 V daje każdemu kulombowi 12 J. Rozrusznik pobiera setki amperów — kilowaty mocy.
Statwolt z układu CGS to prawie 300 V, dokładniej 299,792 458 V.
03 · Rzędy wielkości
04 · Przyrządy pomiarowe
05 · Zasady zapisu
06 · Jednostki sąsiednie
07 · Dział historyczny
Od 1990 roku wolt przechowuje się na złączach Josephsona. Nadprzewodzące złącze w polu mikrofal o częstotliwości f daje napięcie ściśle stopniami f/K_J, gdzie K_J = 2e/h to stała Josephsona. Od 2019 roku jest ona dokładna: 483 597,848 4 GHz/V. Łańcuch dziesiątków tysięcy złączy daje 10 V z błędem rzędu miliardowych części.
Wcześniej wzorcem było normalne ogniwo Westona — kadmowo-rtęciowe naczynie w kształcie litery H. W 20 °C dawało 1,018 64 V. Wolt międzynarodowy z 1908 roku okazał się o 0,034 % większy od obecnego.
Katalog wielkości
cały indeks →Siedem jednostek podstawowych SI
Kropla kwasu zmienia kolor soku, sól barwi płomień, woda zamarza od stuknięcia. Pod nimi wszystkie karty Simetrium według dziedzin i alfabetycznie.
Otwórz indeks →