Volt
Izvedena SI jedinica · veličina: električni napon
01 · Definicija
Volta je složio cink, bakar i mokru lepenku — i dobio prvi izvor jednosmerne struje. Pre njega se elektricitet umeo samo skupljati i prazniti varnicom.
Jedan volt je napon pri kome struja od jednog ampera prenosi snagu od jednog vata. Drugim rečima, svaki kulon naelektrisanja koji prođe kroz takvu deonicu odaje jedan džul rada. Napon nije svojstvo mesta, nego razlika između dve tačke: „potencijal provodnika“ bez druge navedene tačke nema smisla, pa u svakoj šemi postoji zajednička masa. Utičnica daje 230 V, AA baterija 1,5 V, neuron u mozgu radi na desetinama milivolti, a dalekovod drži 750 kV. Ptica na vodu od nekoliko stotina kilovolti ostaje čitava upravo zato što su joj obe noge na istom potencijalu. Otuda sledi i to da se opasnost od elektriciteta ne meri voltima: ubija struja kroz telo, a volti samo određuju hoće li ona poteći kroz otpor kože. Suv dlan daje oko sto kiloma, mokar hiljadu, i isti napon ispada čas bezopasan, čas smrtonosan.
Prvi izvor jednosmerne struje bio je stubić od naizmenično složenih cinkanih i bakarnih pločica, između kojih je stajalo sukno nakvašeno slanim rastvorom. Svaki par davao je oko desetinu volta, a Volta je slagao desetine parova dok se pražnjenje ne bi osetilo prstima. Isti princip drži se i danas: u bateriji od tri litijumske ćelije naponi se sabiraju, jer su elementi vezani redno. Upravo je taj ogled oborio galvanijevu teoriju „životinjskog elektriciteta“: struja je dolazila od raznorodnih metala, a žablji krak bio je samo osetljiv instrument.
02 · Pretvaranje
Unesite napon — list će ga razložiti po svim jedinicama
Prefiksi pokrivaju ceo raspon, od nanovoltnih signala termopara do megavolti dalekovoda. Elektronvolt u tablici nije napon, nego energija koju elektron dobija prošavši datu razliku potencijala.
Napon u utičnici je naizmeničan, a broj 230 označava efektivnu vrednost — onaj jednosmerni napon koji bi na istom otporu odao istu snagu. Vršna vrednost sinusoide veća je √2 puta i dostiže trista dvadeset pet volti, a razmak između vrhova je šesto pedeset. Izolacija se računa upravo prema vršnoj vrednosti, pa zato jeftin uređaj sklopljen „za 230“ probije već u prvoj periodi.
| Jedinica | Naziv | Vrednost | Gde se sreće |
|---|---|---|---|
| V | volt, jedinica SI | 230 | polazna jedinica ovog lista |
| mV | milivolt | 230000 | medicina, merna tehnika |
| µV | mikrovolt | 2,3·10⁸ | granica osetljivosti instrumenata |
| kV | kilovolt | 0,23 | visokonaponska tehnika |
| MV | megavolt | 2,3·10⁻⁴ | fizika visokih energija |
| eV po naelektrisanju | energija elektrona, eV | 230 | brojčano jednaka naponu |
| statV | volt sistema CGS elektrostatičkog | 0,7672 | množilac je desetina brzine svetlosti |
| abV | abvolt sistema CGS elektromagnetnog | 2,3·10¹⁰ | najsitnija od istorijskih jedinica |
| V (int.) | međunarodni volt 1908. | 229,92 | određivan preko živinog stuba i srebra |
| V₉₀ | praktični volt 1990. | 230 | razlikovao se za četiri desetmilionita dela |
| Vestonovi elementi | u jedinicama normalnog elementa | 225,79 | kadmijum-živin element u termostatu |
| V | volt | 230 | polazna jedinica ovog lista |
Prefiksi idu od nano do mega: raspon napona sa kojima tehnika radi obuhvata petnaest redova veličine. Red sa elektronvoltom podseća da je energija elektrona brojčano jednaka naponu koji je prošao.
03 · Redovi veličina
od nanovolta do gromovskog pražnjenjaUtičnica u Evropi: dvesta trideset volti
04 · Merni instrumenti
Čime se meri napon
Vezuje se paralelno sa deonicom i treba da ima što veći otpor, da ne bi uzimao struju. Kod instrumenata sa kazaljkom on je reda desetina kiloma, kod digitalnih deset megaoma i više; na kolima velikog otpora i to primetno izobličava merenje.
Napon koji se meri uravnotežuje se delom napona normalnog elementa i hvata se trenutak kada galvanometar pokaže nulu. U tom trenutku instrument uopšte ne uzima struju, pa metoda daje pravu elektromotornu silu izvora, a ne napon pod opterećenjem.
Dva otpornika dele napon u poznatoj srazmeri, pa se kilovolti mogu meriti instrumentom od svega nekoliko volti. Na dalekovodima istu ulogu ima naponski transformator, koji mernu granu galvanski odvaja od energetske.
Superprovodni spoj ozračen mikrotalasima daje napon strogo srazmeran učestanosti: Džozefsonova konstanta prevodi herce u volte. Matrica od hiljada spojeva daje deset volti sa ponovljivošću od milijarditih delova — to i jeste današnji etalon.
05 · Pravila pisanja
Oznaka V je latinična — rusko „В“ ovde ne prolazi
Rusko „В“ i latinično V izgledaju različito, ali označavaju isto; u međunarodnim dokumentima dopušteno je samo V. Naziv jedinice piše se malim slovom — „dvesta trideset volti“, oznaka velikim. Milivolt je mV, a MV je megavolt: razlika je milijardu puta. Kod naizmenične struje 230 V je efektivna vrednost; vršna vrednost sinusoide veća je √2 puta, to jest 325 V. Izolacija se računa prema vršnoj vrednosti.
Oznaka veličine je kurzivno U ili V, oznaka jedinice uspravno V; u formuli U = 230 V kurziv i uspravni slog razdvajaju smisao. Ruska oznaka je В. Prefiks kilo piše se malim k: kV, a ne KV. Milivolt i mikrovolt grade se običnim prefiksima, a „volt-amper“ je već druga jedinica — prividna snaga — i sa naponom nema veze. Elektronvolt se piše sastavljeno, eV: to je jedinica energije.
06 · Susedne jedinice
Volt stoji u sredini Omovog zakona: struja, napon i otpor tako su vezani da bilo koje dve veličine već određuju treću.
Od listova Simetrijuma uz volt stoje amper i om iz Omovog zakona, vat kao njihov proizvod, kulon s farad iz definicije kapacitivnosti i elektronvolt — energija nazvana po ovoj jedinici.
07 · Istorijski deo
Od žabljeg kraka do kvantnog stepenika
Alesandro Volta se sa Galvanijem sporio oko prirode „životinjskog elektriciteta“ i, da bi dokazao svoje, sastavio je izvor u kome biologije nema nimalo. Stub od raznorodnih metala davao je neprekidnu struju — prvi u istoriji.
Međunarodni kongres električara odredio je volt preko ampera i oma i jedinicu nazvao po Volti. Praktično ostvarenje ostalo je na hemijskom elementu: njegova tačnost bila je daleko niža nego što je telegrafija tražila.
Vestonov kadmijum-živin element držao je napon na mikrovolt tačno i bio je etalon devedeset godina. Čuvali su ga u termostatu, nisu dali da se iz njega uzima struja i prenosili su ga oprezno, kao krhak instrument.
Brajan Džozefson, postdiplomac od dvadeset dve godine, predvideo je stepenike napona na superprovodnom spoju. Od 1990. volt se ostvaruje upravo tako, a hemijski elementi otišli su u muzeje metrologije.
Volt koji se ne poklapa sa voltom
Od 1990. do 2019. metrologija je živela sa dva volta odjednom. Definicija u Međunarodnom sistemu ostajala je ista, preko vata i ampera, ali se jedinica ostvarivala preko Džozefsonovog efekta sa dogovorno usvojenom vrednošću konstante — i ta praktična jedinica označavana je sa V₉₀. Neslaganje između nje i volta SI procenjivano je na desetine delova mikrovolta po voltu: veličina ništavna za tehniku i načelna za etalonska poređenja. Redefinicija iz 2019. uklonila je taj rascep: naelektrisanje elektrona i Plankova konstanta postali su tačni brojevi, a i Džozefsonova konstanta, pa se praktična skala poklopila sa definicijom. Istovremeno je svim merenjima nakupljenim za trideset godina u V₉₀ trebalo naknadno saopštiti popravku — redak slučaj kada se rezultati prošlih godina preračunavaju zbog promene definicije jedinice.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih SI jedinica, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenima i vansistemske jedinice bez kojih ne prolaze ni tehnika ni svakodnevica. Svaka ima svoj list: definicija, pretvaranje, instrumenti, pravila pisanja. Na 36 jezika.
Izvedene SI jedinice sa sopstvenim imenom
otvoren list voltaOsnovne SI jedinice
terakotom — četiri jedinice od kojih se sastavlja voltNapon u drugim sistemima
Jezik lista
36 jezika. Oznaka V je međunarodna, ali napon u utičnici nije: dvesta trideset volti u Evropi, sto dvadeset u Severnoj Americi, dvesta trideset u Srbiji — list upisuje mesnu vrednost.