Volt
Em 1791, Luigi Galvani tocou uma perna de rã com dois metais diferentes, e a perna estremeceu. Galvani concluiu que a eletricidade vivia na própria rã. Alessandro Volta achava que a causa estava nos metais. Para o mostrar, em 1800 empilhou discos de cobre e de zinco, separados por pano embebido em água salgada. A pilha dava corrente sem rã nenhuma.
Foi a primeira bateria. A unidade de tensão recebeu o nome de Volta em 1881. Um volt é um joule por coulomb: é a energia que cada coulomb de carga ganha ao atravessar a fonte. Uma pilha AA dá 1,5 V, uma tomada 230 V e os cabos das linhas de alta tensão centenas de quilovolts.
| Notação | V |
| Definição | joule por coulomb · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Valores de referência | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · pilha Weston — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Introduzida | 1881, Congresso Internacional de Eletricistas · no SI desde 1960 |
| Normas | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Valores típicos | 1,5 V — pilha · 230 V — tomada · 400 kV — linha de alta tensão |
01 · Definição
Um joule por cada coulomb
A tensão U indica quanta energia uma carga ganha ou cede ao passar de um ponto de um circuito para outro. Um volt é um joule por coulomb. Uma pilha de 1,5 V dá a cada coulomb um joule e meio, e a lâmpada do circuito recebe-os e transforma-os em luz e calor.
A tensão mede-se sempre entre dois pontos. O voltímetro liga-se às duas pontas de um troço, e não intercalado no circuito. A corrente no troço é igual à tensão dividida pela resistência — é a lei de Ohm.
Porque é que as linhas elétricas levam centenas de quilovolts
A chaleira precisa de uma potência de 2 kW. Pode transmitir-se com pouca corrente a alta tensão ou com muita corrente a baixa tensão. A potência é a tensão multiplicada pela corrente. O fio da fonte até à chaleira tem uma resistência de 1 Ω, cerca de 60 m de fio de cobre com 1 mm² de secção. Os pontos azuis são a corrente: quanto mais depressa andam, maior ela é. O fio fica vermelho com o calor que nele se perde.
Um eletrão que atravessa uma tensão de 1 V ganha uma energia de 1 eV — um eletrão-volt. É uma medida cómoda para átomos e partículas. Um fotão de luz verde transporta cerca de 2,3 eV, um fotão de raios X dezenas de milhares e os protões do Grande Colisionador de Hadrões 6,8 TeV.
Par a par, volt a volt
À esquerda, a pilha: de baixo para cima, zinco, cobre e pano embebido em água salgada, par após par. Ao lado, a escada de potencial: cada par sobe-o um degrau, e dentro do pano, com corrente, ele desce um pouco. Um fio vai do topo da pilha, através de um interruptor, até à carga e volta à base. Os pontos azuis são eletrões: vão do zinco ao cobre passando pela carga. À direita, um voltímetro ligado às pontas da pilha. Enquanto passa corrente, acumulam-se bolhas de hidrogénio no cobre e a tensão desce lentamente. Clique na cena para fechar ou abrir o interruptor.
Junte pares e observe o voltímetro.
02 · Conversão
| Unidade | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Um neurónio em repouso mantém cerca de −70 mV através de uma membrana com 5 nm de espessura. O campo nela é de cerca de 14 MV/m.
Uma bateria de automóvel de 12 V dá a cada coulomb 12 J. O motor de arranque puxa centenas de amperes — quilowatts de potência.
O statvolt do sistema CGS vale quase 300 V, mais exatamente 299,792 458 V.
03 · Ordens de grandeza
04 · Instrumentos de medição
05 · Regras de escrita
06 · Unidades vizinhas
07 · Secção histórica
Desde 1990, o volt é conservado com junções de Josephson. Uma junção supercondutora sob micro-ondas de frequência f dá uma tensão em degraus exatos de f/K_J, onde K_J = 2e/h é a constante de Josephson. Desde 2019 é exata: 483 597,848 4 GHz/V. Uma cadeia de dezenas de milhares de junções dá 10 V com um erro de partes por mil milhões.
Antes disso, o padrão era a pilha normal de Weston — um recipiente de cádmio e mercúrio em forma de letra H. A 20 °C dava 1,018 64 V. O volt internacional de 1908 revelou-se 0,034 % maior do que o atual.
Catálogo de grandezas
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Uma gota de ácido muda a cor do sumo, o sal tinge a chama, a água congela com uma pancada. Por baixo, todas as fichas do Simetrium, por disciplina e por ordem alfabética.
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