Volt
Unitate SI derivată · mărime: tensiune electrică
01 · Definiție
Volta a stivuit zinc, cupru și carton umed — și a obținut prima sursă de curent continuu. Înaintea lui, electricitatea se știa doar aduna și descărca într-o scânteie.
Un volt este tensiunea la care un curent de un amper transportă o putere de un watt. Cu alte cuvinte, fiecare coulomb de sarcină care trece printr-o asemenea porțiune cedează un joule de lucru mecanic. Tensiunea nu este o proprietate a unui loc, ci o diferență între două puncte: „potențialul unui fir” nu înseamnă nimic până nu este numit al doilea punct, și de aceea orice schemă are o masă comună. Priza dă 230 V, o baterie de tip creion 1,5 V, un neuron din creier lucrează la zeci de milivolți, iar o linie de transport ține 750 kV. O pasăre stă nevătămată pe o linie de sute de kilovolți tocmai pentru că ambele ei picioare se află la același potențial. De aici rezultă și că pericolul electricității nu se măsoară în volți: ucide curentul prin corp, iar volții hotărăsc doar dacă el va trece prin rezistența pielii. O palmă uscată dă vreo sută de kiloohmi, una udă o mie, și una și aceeași tensiune se dovedește când inofensivă, când mortală.
Prima sursă de curent continuu a fost o coloniță de discuri alternate de zinc și cupru, despărțite de postav înmuiat în saramură. Fiecare pereche dădea cam o zecime de volt, iar Volta aduna zeci de perechi până când descărcarea începea să se simtă în degete. Același principiu ține și azi: într-o baterie de trei celule cu litiu tensiunile se adună, fiindcă elementele sunt legate în serie. Tocmai acest experiment a răsturnat teoria galvanică a „electricității animale”: curentul venea de la metalele diferite, iar piciorul de broască era doar un aparat sensibil.
02 · Conversie
Introduceți o tensiune — fișa o desface în toate unitățile
Prefixele acoperă întreaga gamă, de la semnalele de nanovolți ale unui termocuplu la megavolții liniilor de transport. Electronvoltul din tabel nu este o tensiune, ci energia pe care o capătă un electron parcurgând diferența de potențial dată.
Tensiunea din priză este alternativă, iar numărul 230 înseamnă valoarea efectivă — acea tensiune continuă care ar degaja aceeași putere pe aceeași rezistență. Vârful sinusoidei este mai mare cu rădăcina din doi și atinge 325 de volți, iar diferența dintre vârfuri este de 650. Izolația se calculează tocmai pentru vârf, și de aceea un aparat ieftin montat „pentru 230” se străpunge chiar din prima perioadă.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| V | volt, unitate SI | 230 | unitatea de pornire a acestei fișe |
| mV | milivolt | 230000 | medicină, aparatură de măsură |
| µV | microvolt | 2,3·10⁸ | limita de sensibilitate a aparatelor |
| kV | kilovolt | 0,23 | tehnica înaltei tensiuni |
| MV | megavolt | 2,3·10⁻⁴ | fizica energiilor înalte |
| eV pe sarcină | energia unui electron, eV | 230 | numeric egală cu tensiunea |
| statV | volt al sistemului CGS-UES | 0,7672 | factorul este a zecea parte din viteza luminii |
| abV | abvolt al sistemului CGS-UEM | 2,3·10¹⁰ | cea mai mică dintre unitățile istorice |
| V (int.) | volt internațional din 1908 | 229,92 | se definea printr-o coloană de mercur și depunerea argintului |
| V₉₀ | volt practic din 1990 | 230 | diferea cu patru zecimi de milionime |
| pila Weston | în unități ale pilei etalon | 225,79 | o pilă cu cadmiu și mercur în termostat |
| V | volt | 230 | unitatea de pornire a acestei fișe |
Prefixele merg de la nano- la mega-: gama de tensiuni cu care lucrează tehnica acoperă cincisprezece ordine de mărime. Rândul cu electronvoltul amintește că energia unui electron este numeric egală cu tensiunea pe care a parcurs-o.
03 · Ordine de mărime
de la nanovolt la descărcarea de furtunăPriza în Europa: 230 de volți
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară tensiunea
Se leagă în paralel cu porțiunea și trebuie să aibă o rezistență cât mai mare, ca să nu ia curent. La aparatele cu ac este de ordinul zecilor de kiloohmi, la cele digitale de zece megaohmi și peste; în circuitele cu rezistență mare până și atât falsifică sensibil măsurarea.
Tensiunea de măsurat se echilibrează cu o parte din tensiunea unei pile etalon și se prinde clipa în care galvanometrul arată zero. În acea clipă aparatul nu consumă deloc curent, așa că metoda dă tensiunea electromotoare adevărată a sursei, nu tensiunea sub sarcină.
Două rezistențe împart tensiunea într-un raport cunoscut, îngăduind măsurarea kilovolților cu un aparat de câțiva volți. Pe liniile de înaltă tensiune același rol îl are un transformator de tensiune, care separă galvanic circuitul de măsură de cel de forță.
Un contact supraconductor iradiat cu microunde dă o tensiune strict proporțională cu frecvența: constanta Josephson preface hertzii în volți. O matrice de mii de joncțiuni dă zece volți cu o reproductibilitate de ordinul miliardimilor — și acesta este etalonul de azi.
05 · Reguli de scriere
Simbolul V este latin — „В” rusesc nu merge aici
„В” rusesc și V latin arată diferit, dar înseamnă același lucru; în documentele internaționale este admis doar V. Numele unității se scrie cu literă mică — „două sute treizeci de volți” — iar simbolul cu majusculă. Milivoltul este mV, pe când MV este megavoltul: o diferență de un miliard de ori. În curent alternativ, 230 V este valoarea efectivă; vârful sinusoidei este mai mare de √2 ori, adică 325 V. Izolația se calculează pentru vârf.
Simbolul mărimii este un U sau un V cursiv, al unității un V drept: în U = 230 V cursivul și dreptul poartă deosebirea. Simbolul rusesc este В. Prefixul kilo- se scrie cu k mic: kV, nu KV. Milivoltul și microvoltul se compun cu prefixele obișnuite, pe când „voltamperul” este deja altă unitate — puterea aparentă — și nu are legătură cu tensiunea. Electronvoltul se scrie legat, eV: este o unitate de energie.
06 · Unități vecine
Voltul stă la mijlocul legii lui Ohm: curentul, tensiunea și rezistența se leagă astfel încât oricare două o fixează pe a treia.
Dintre fișele Simetrium stau alături de volt amper și ohm din legea lui Ohm, watt ca produs al lor, coulomb s faradul din definiția capacității, și electronvolt — energia numită după această unitate.
07 · Secțiune istorică
De la piciorul de broască la treapta cuantică
Alessandro Volta se certa cu Galvani asupra naturii „electricității animale” și, ca să-și dovedească dreptatea, a asamblat o sursă fără nicio biologie. Pila din metale diferite dădea un curent neîntrerupt — primul din istorie.
Congresul Internațional al Electricienilor a definit voltul prin amper și ohm, dând unității numele lui Volta. Realizarea practică a rămas la o pilă chimică, a cărei exactitate era cu mult sub ce cerea telegrafia.
Pila cu cadmiu și mercur a lui Weston își ținea tensiunea cu exactitate de microvolți și a fost etalon nouăzeci de ani. Se păstra în termostat, nu i se îngăduia să dea curent și se transporta cu grija cuvenită unui aparat fragil.
Brian Josephson, doctorand de douăzeci și doi de ani, a prezis trepte de tensiune pe un contact supraconductor. Din 1990 voltul se realizează tocmai așa, iar pilele chimice au plecat în muzeele metrologiei.
Un volt care nu se potrivește cu voltul
Din 1990 până în 2019 metrologia a trăit cu doi volți deodată. Definiția din Sistemul Internațional a rămas cea veche, prin watt și amper, dar unitatea se realiza prin efectul Josephson cu o valoare convențional adoptată a constantei — iar această unitate practică se scria V₉₀. Diferența dintre ea și voltul SI se socotea în zecimi de microvolt pe volt: mărime neglijabilă pentru tehnică și hotărâtoare pentru compararea etaloanelor. Redefinirea din 2019 a înlăturat ruptura: sarcina electronului și constanta lui Planck au devenit numere exacte, iar odată cu ele și constanta Josephson, astfel că scara practică a coincis cu definiția. În același timp, treizeci de ani de măsurători adunate în V₉₀ au trebuit corectate retroactiv — caz rar în care rezultatele anilor trecuți se recalculează fiindcă s-a schimbat definiția unei unități.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 23 de limbi.
Unități SI derivate cu nume propriu
fișa voltului este deschisăUnități fundamentale SI
cu teracotă — cele patru unități din care se compune voltulTensiunea în alte sisteme
Limba fișei
23 de limbi. Simbolul V este internațional, dar tensiunea din priză nu: 230 de volți în Europa, 120 în America de Nord, 100 în Japonia — fișa pune valoarea locală.