Volt
Unidade derivada do SI · grandeza: tensão elétrica
01 · Definição
Volta empilhou zinco, cobre e cartão molhado — e obteve a primeira fonte de corrente contínua. Antes dele só se sabia acumular a eletricidade e descarregá-la numa faísca.
Um volt é a tensão sob a qual uma corrente de um ampere transporta uma potência de um watt. Por outras palavras, cada coulomb de carga que atravessa esse troço cede um joule de trabalho. A tensão não é propriedade de um lugar mas diferença entre dois pontos: o «potencial de um fio» nada significa enquanto o segundo ponto não for nomeado, e por isso todo o esquema tem uma massa comum. A tomada dá 230 V, uma pilha pequena 1,5 V, um neurónio do cérebro trabalha com dezenas de milivolts, e uma linha de transporte aguenta 750 kV. Um pássaro pousa ileso numa linha de centenas de quilovolts justamente porque as duas patas estão ao mesmo potencial. Daqui decorre também que o perigo da eletricidade não se mede em volts: o que mata é a corrente através do corpo, e os volts apenas decidem se ela passará pela resistência da pele. Uma palma seca oferece cerca de cem quilo-ohms, uma molhada mil, e a mesma tensão revela-se ora inofensiva, ora mortal.
A primeira fonte de corrente contínua era uma colunazinha de discos alternados de zinco e cobre, separados por pano embebido em salmoura. Cada par dava cerca de um décimo de volt, e Volta juntava dezenas de pares até a descarga começar a sentir-se nos dedos. O mesmo princípio vale ainda hoje: numa bateria de três células de lítio as tensões somam-se porque os elementos estão em série. Foi esta experiência que refutou a teoria galvânica da «eletricidade animal»: a corrente vinha dos metais diferentes, e a perna de rã era apenas um aparelho sensível.
02 · Conversão
Introduza uma tensão e a ficha desdobra-a em todas as unidades
Os prefixos cobrem toda a gama, dos sinais em nanovolts de um termopar aos megavolts das linhas de transporte. O eletrão-volt da tabela não é uma tensão mas a energia que um eletrão ganha ao percorrer a diferença de potencial dada.
A tensão da tomada é alterna, e o número 230 significa o valor eficaz: aquela tensão contínua que libertaria a mesma potência na mesma resistência. O pico da sinusoide é maior em raiz de dois e atinge 325 volts, enquanto a amplitude entre picos é de 650. O isolamento calcula-se precisamente para o pico, e por isso um aparelho barato montado «para 230» fura logo no primeiro período.
| Unidade | Nome | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| V | volt, unidade do SI | 230 | a unidade de partida desta ficha |
| mV | milivolt | 230000 | medicina, instrumentação |
| µV | microvolt | 2,3·10⁸ | o limite de sensibilidade dos aparelhos |
| kV | quilovolt | 0,23 | técnica de alta tensão |
| MV | megavolt | 2,3·10⁻⁴ | física de altas energias |
| eV por carga | energia de um eletrão, eV | 230 | numericamente igual à tensão |
| statV | volt do sistema CGS-UES | 0,7672 | o fator é um décimo da velocidade da luz |
| abV | abvolt do sistema CGS-UEM | 2,3·10¹⁰ | a mais pequena das unidades históricas |
| V (int.) | volt internacional de 1908 | 229,92 | definia-se por uma coluna de mercúrio e o depósito de prata |
| V₉₀ | volt prático de 1990 | 230 | diferia em quatro décimos de milionésimo |
| pilha Weston | em unidades da pilha padrão | 225,79 | uma pilha de cádmio e mercúrio num termóstato |
| V | volt | 230 | a unidade de partida desta ficha |
Os prefixos vão de nano- a mega-: a gama de tensões com que a técnica trabalha abrange quinze ordens de grandeza. A linha do eletrão-volt lembra que a energia de um eletrão é numericamente igual à tensão que ele percorreu.
03 · Ordens de grandeza
do nanovolt à descarga de trovoadaA tomada na Europa: 230 volts
04 · Instrumentos de medição
Com que se mede a tensão
Liga-se em paralelo com o troço e deve ter a maior resistência possível para não desviar corrente. Nos aparelhos de ponteiro é da ordem de dezenas de quilo-ohms, nos digitais de dez megaohms e mais; em circuitos de alta resistência mesmo isso falseia a medição de forma notória.
A tensão a medir é equilibrada contra uma parte da tensão de uma pilha padrão e apanha-se o instante em que o galvanómetro marca zero. Nesse instante o aparelho não consome corrente alguma, pelo que o método dá a força eletromotriz verdadeira da fonte e não a tensão em carga.
Duas resistências dividem a tensão numa razão conhecida, permitindo medir quilovolts com um aparelho de poucos volts. Nas linhas de alta tensão o mesmo papel cabe a um transformador de tensão, que separa galvanicamente o circuito de medida do de potência.
Um contacto supercondutor irradiado com micro-ondas entrega uma tensão estritamente proporcional à frequência: a constante de Josephson converte hertz em volts. Uma matriz de milhares de junções dá dez volts com uma reprodutibilidade da ordem do milionésimo de milésimo, e é esse o padrão atual.
05 · Regras de escrita
O símbolo V é latino: o «В» russo não serve aqui
O «В» russo e o V latino parecem diferentes mas designam o mesmo; em documentos internacionais só V é admissível. O nome da unidade escreve-se em minúscula — «duzentos e trinta volts» — e o símbolo em maiúscula. Milivolt é mV, ao passo que MV é megavolt: uma diferença de mil milhões de vezes. Em corrente alterna, 230 V é o valor eficaz; o pico da sinusoide é maior em √2, ou seja 325 V. O isolamento calcula-se para o pico.
O símbolo da grandeza é um U ou um V itálico, o da unidade um V direito: em U = 230 V o itálico e o direito carregam a distinção. O símbolo russo é В. O prefixo quilo- escreve-se com k minúsculo: kV, e não KV. Milivolt e microvolt compõem-se com os prefixos habituais, ao passo que o «volt-ampere» já é outra unidade — a potência aparente — e nada tem que ver com a tensão. O eletrão-volt escreve-se junto, eV: é uma unidade de energia.
06 · Unidades vizinhas
O volt está no meio da lei de Ohm: corrente, tensão e resistência ligam-se de tal modo que quaisquer duas fixam a terceira.
De entre as fichas do Simetrium ficam ao lado do volt ampere e ohm da lei de Ohm, watt como o seu produto, coulomb s o farad da definição de capacidade, e electrão-volt — a energia que leva o nome desta unidade.
07 · Secção histórica
Da perna de rã ao degrau quântico
Alessandro Volta discutia com Galvani sobre a natureza da «eletricidade animal» e, para provar que tinha razão, montou uma fonte sem biologia nenhuma. A pilha de metais diferentes dava uma corrente contínua — a primeira da história.
O Congresso Internacional de Eletricistas definiu o volt pelo ampere e pelo ohm, dando à unidade o nome de Volta. A realização prática continuou a cargo de uma pilha química, cuja exatidão ficava bem aquém do que a telegrafia exigia.
A pilha de cádmio e mercúrio de Weston mantinha a tensão com exatidão de microvolts e foi padrão durante noventa anos. Guardava-se num termóstato, não se lhe deixava tirar corrente e transportava-se com o cuidado devido a um aparelho frágil.
Brian Josephson, doutorando de vinte e dois anos, previu degraus de tensão num contacto supercondutor. Desde 1990 o volt realiza-se precisamente assim, e as pilhas químicas seguiram para os museus da metrologia.
Um volt que não coincide com o volt
De 1990 a 2019 a metrologia viveu com dois volts ao mesmo tempo. A definição no Sistema Internacional continuou a mesma, pelo watt e pelo ampere, mas a unidade realizava-se pelo efeito Josephson com um valor convencionalmente adotado da constante, e essa unidade prática escrevia-se V₉₀. A discrepância entre ela e o volt do SI estimava-se em décimos de microvolt por volt: grandeza desprezável para a técnica e decisiva para as comparações entre padrões. A redefinição de 2019 acabou com a cisão: a carga do eletrão e a constante de Planck passaram a números exatos, e com elas a constante de Josephson, de modo que a escala prática coincidiu com a definição. Ao mesmo tempo foi preciso aplicar retroativamente uma correção a trinta anos de medições acumuladas em V₉₀ — caso raro em que se recalculam resultados de anos passados por ter mudado a definição de uma unidade.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e as unidades fora do sistema sem as quais não passam nem a técnica nem o dia a dia. Cada uma tem a sua folha: definição, conversão, instrumentos, regras de escrita. Em 11 idiomas.
Unidades derivadas do SI com nome próprio
ficha do volt abertaUnidades de base do SI
a terracota: as quatro unidades de que se compõe o voltA tensão noutros sistemas
Idioma da ficha
11 línguas. O símbolo V é internacional, mas a tensão da tomada não: 230 volts na Europa, 120 na América do Norte, 100 no Japão — a ficha insere o valor local.