Volt
År 1791 rörde Luigi Galvani vid ett grodlår med två olika metaller, och låret ryckte till. Galvani trodde att elektriciteten fanns i själva grodan. Alessandro Volta menade att det berodde på metallerna. För att visa det staplade han år 1800 skivor av koppar och zink, med tyg indränkt i saltvatten emellan. Stapeln gav ström helt utan groda.
Det var det första batteriet. Spänningens enhet fick sitt namn efter Volta år 1881. En volt är en joule per coulomb: så mycket energi vinner varje coulomb laddning när den passerar källan. Ett AA-batteri ger 1,5 V, ett vägguttag 230 V och kraftledningarnas trådar hundratals kilovolt.
| Beteckning | V |
| Definition | joule per coulomb · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Referensvärden | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · westonelement — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Infördes | 1881, Internationella elektrikerkongressen · i SI sedan 1960 |
| Standarder | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiska värden | 1,5 V — batteri · 230 V — vägguttag · 400 kV — kraftledning |
01 · Definition
En joule för varje coulomb
Spänningen U visar hur mycket energi en laddning vinner eller avger när den går från en punkt i en krets till en annan. En volt är en joule per coulomb. Ett batteri på 1,5 V ger varje coulomb en och en halv joule, och en lampa i kretsen tar emot dem och gör om dem till ljus och värme.
Spänning mäts alltid mellan två punkter. Voltmetern ansluts till båda ändarna av en del av kretsen, inte i ett avbrott i kretsen. Strömmen genom delen är spänningen delad med resistansen — det är Ohms lag.
Varför kraftledningar bär hundratals kilovolt
Vattenkokaren behöver en effekt på 2 kW. Den kan överföras med liten ström vid hög spänning eller med stor ström vid låg spänning. Effekt är spänning gånger ström. Ledningen från källan till vattenkokaren har resistansen 1 Ω, ungefär 60 m koppartråd med 1 mm² tvärsnitt. De blå prickarna är strömmen: ju fortare de rör sig, desto större är den. Ledningen blir röd av värmen som går förlorad i den.
En elektron som passerar en spänning på 1 V vinner energin 1 eV — en elektronvolt. Det är ett praktiskt mått för atomer och partiklar. En foton av grönt ljus bär omkring 2,3 eV, en röntgenfoton tiotusentals och protonerna i Large Hadron Collider 6,8 TeV.
Par för par, volt för volt
Till vänster stapeln: nerifrån och upp zink, koppar och tyg indränkt i saltvatten, par efter par. Bredvid den potentialtrappan: varje par höjer potentialen ett steg, och inne i tyget sjunker den lite när ström går. En tråd går från stapelns topp via en strömbrytare till lasten och tillbaka till botten. De blå prickarna är elektroner: de går från zinken genom lasten till kopparen. Till höger en voltmeter ansluten till stapelns ändar. Så länge ström går samlas vätgasbubblor på kopparen och spänningen sjunker långsamt. Klicka på scenen för att sluta eller bryta kretsen.
Lägg till par och titta på voltmetern.
02 · Omräkning
| Enhet | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
En vilande nervcell håller omkring −70 mV över ett membran som är 5 nm tjockt. Fältet i det är omkring 14 MV/m.
Ett bilbatteri på 12 V ger varje coulomb 12 J. Startmotorn drar hundratals ampere — kilowatt i effekt.
Statvolt från CGS-systemet är nästan 300 V, närmare bestämt 299,792 458 V.
03 · Storleksordningar
04 · Mätinstrument
05 · Skrivregler
06 · Grannenheter
07 · Historisk del
Sedan 1990 bevaras volten med josephsonövergångar. En supraledande övergång under mikrovågor med frekvensen f ger en spänning i exakta steg om f/K_J, där K_J = 2e/h är josephsonkonstanten. Sedan 2019 är den exakt: 483 597,848 4 GHz/V. En kedja av tiotusentals övergångar ger 10 V med ett fel på miljarddelar.
Dessförinnan var westons normalelement standarden — ett kärl med kadmium och kvicksilver format som bokstaven H. Vid 20 °C gav det 1,018 64 V. Den internationella volten från 1908 visade sig vara 0,034 % större än dagens.
Storhetskatalog
hela registret →SI-systemets sju grundenheter
En droppe syra ändrar saftens färg, salt färgar lågan, vatten fryser av en knackning. Under dem alla Simetriums blad, efter ämnesområde och i bokstavsordning.
Öppna registret →