Volt
Härledd SI-enhet · storhet: elektrisk spänning
01 · Definition
Volta lade zink, koppar och blöt papp på varandra — och fick den första källan till likström. Före honom kunde man bara samla elektricitet och ladda ur den som en gnista.
En volt är den spänning vid vilken en ström på en ampere för över en effekt på en watt. Med andra ord: varje coulomb laddning som passerar en sådan sträcka lämnar ifrån sig en joule arbete. Spänning är ingen egenskap hos en plats utan en skillnad mellan två punkter: «potentialen i en ledning» betyder ingenting förrän den andra punkten är nämnd, och därför har varje kopplingsschema en gemensam jord. Vägguttaget ger 230 V, ett vanligt batteri 1,5 V, en nervcell i hjärnan arbetar på tiotals millivolt, och en kraftledning håller 750 kV. En fågel sitter oskadd på en ledning med hundratals kilovolt just därför att båda fötterna ligger på samma potential. Härav följer också att elektricitetens fara inte mäts i volt: det som dödar är strömmen genom kroppen, och volten avgör bara om den kommer att flyta genom hudens resistans. En torr handflata ger omkring hundra kiloohm, en våt tusen, och en och samma spänning visar sig än ofarlig, än dödlig.
Den första källan till likström var en liten stapel av omväxlande zink- och kopparskivor med kläde doppat i saltlake emellan. Varje par gav omkring en tiondels volt, och Volta lade på tiotals par tills urladdningen började kännas i fingrarna. Samma princip håller än i dag: i ett batteri av tre litiumceller adderas spänningarna, eftersom cellerna är seriekopplade. Det var just detta försök som vederlade den galvaniska teorin om «animalisk elektricitet»: strömmen kom från de olika metallerna, och grodlåret var bara ett känsligt instrument.
02 · Omräkning
Skriv in en spänning — databladet delar upp den i alla enheter
Prefixen täcker hela området, från termoelementets nanovoltsignaler till kraftledningarnas megavolt. Elektronvolten i tabellen är ingen spänning utan den energi en elektron får när den passerat den givna potentialskillnaden.
Spänningen i vägguttaget är växelspänning, och talet 230 betyder effektivvärdet — den likspänning som skulle avge samma effekt i samma resistans. Sinuskurvans topp är roten ur två gånger större och når 325 volt, medan avståndet mellan topparna är 650. Isoleringen dimensioneras just efter toppen, och därför slår en billig apparat byggd «för 230» igenom redan under den första perioden.
| Enhet | Namn | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|---|
| V | volt, SI-enhet | 230 | databladets utgångsenhet |
| mV | millivolt | 230000 | medicin, mätteknik |
| µV | mikrovolt | 2,3·10⁸ | instrumentens känslighetsgräns |
| kV | kilovolt | 0,23 | högspänningsteknik |
| MV | megavolt | 2,3·10⁻⁴ | högenergifysik |
| eV per laddning | energi hos en elektron, eV | 230 | talmässigt lika med spänningen |
| statV | volt i CGS-ESE | 0,7672 | faktorn är en tiondel av ljusets hastighet |
| abV | abvolt i CGS-EME | 2,3·10¹⁰ | den minsta av de historiska enheterna |
| V (int.) | internationell volt från 1908 | 229,92 | bestämdes med en kvicksilverpelare och utfällning av silver |
| V₉₀ | praktisk volt från 1990 | 230 | avvek med fyra tiomiljondelar |
| Westoncell | i enheter av normalcellen | 225,79 | en kadmium-kvicksilvercell i termostat |
| V | volt | 230 | databladets utgångsenhet |
Prefixen går från nano- till mega-: området av spänningar som tekniken arbetar med spänner över femton storleksordningar. Raden med elektronvolt påminner om att en elektrons energi talmässigt är lika med den spänning den passerat.
03 · Storleksordningar
från nanovolt till blixturladdningVägguttaget i Europa: 230 volt
04 · Mätinstrument
Vad spänning mäts med
Den kopplas parallellt över sträckan och bör ha så hög resistans som möjligt för att inte dra ström. Hos visarinstrument ligger den kring tiotals kiloohm, hos digitala vid tio megaohm och mer; i kretsar med hög resistans förvanskar även det mätningen märkbart.
Den spänning som ska mätas balanseras mot en del av spänningen från en normalcell, och man fångar det ögonblick då galvanometern visar noll. I det ögonblicket drar instrumentet ingen ström alls, och därför ger metoden källans sanna elektromotoriska kraft och inte spänningen under last.
Två resistanser delar spänningen i ett känt förhållande, vilket låter kilovolt mätas med ett instrument för några få volt. På högspänningsledningar spelar en spänningstransformator samma roll och skiljer mätkretsen galvaniskt från kraftkretsen.
En supraledande kontakt som bestrålas med mikrovågor ger en spänning som är strängt proportionell mot frekvensen: josephsonkonstanten räknar om hertz till volt. En matris av tusentals övergångar ger tio volt med en reproducerbarhet på miljarddelar — och det är dagens normal.
05 · Skrivregler
Beteckningen V är latinsk — det ryska «В» duger inte här
Det ryska «В» och det latinska V ser olika ut men betyder samma sak; i internationella dokument är endast V tillåtet. Enhetens namn skrivs med liten bokstav — «tvåhundratrettio volt» — och beteckningen med stor. Millivolt är mV, medan MV är megavolt: en skillnad på en miljard gånger. I växelström är 230 V effektivvärdet; sinuskurvans topp ligger √2 gånger högre, alltså 325 V. Isoleringen dimensioneras efter toppen.
Storhetens beteckning är ett kursivt U eller V, enhetens ett rakt V: i U = 230 V bär kursiven och den raka stilen skillnaden. Den ryska beteckningen är В. Prefixet kilo- skrivs med litet k: kV, inte KV. Millivolt och mikrovolt sätts med de vanliga prefixen, medan «voltampere» redan är en annan enhet — skenbar effekt — och inte har med spänning att göra. Elektronvolt skrivs ihop, eV: det är en energienhet.
06 · Grannenheter
Volten står i mitten av Ohms lag: ström, spänning och resistans hänger ihop så att vilka två som helst bestämmer den tredje.
Bland Simetriums datablad står intill volten ampere och ohm ur Ohms lag, watt som deras produkt, coulomb s farad ur definitionen av kapacitans, och elektronvolt — energin som fått namn efter denna enhet.
07 · Historisk del
Från ett grodlår till ett kvantsteg
Alessandro Volta tvistade med Galvani om den «animaliska elektricitetens» natur och byggde, för att bevisa att han hade rätt, en källa alldeles utan biologi. Stapeln av olika metaller gav en oavbruten ström — den första i historien.
Den internationella elektrikerkongressen definierade volten genom amperen och ohmen och gav enheten namn efter Volta. Den praktiska realiseringen låg kvar hos en kemisk cell, vars noggrannhet var långt under vad telegrafin krävde.
Westons kadmium-kvicksilvercell höll sin spänning på mikrovolten när och blev normal i nittio år. Den förvarades i termostat, fick aldrig lämna ström och transporterades lika varsamt som ett ömtåligt instrument.
Brian Josephson, tjugotvåårig doktorand, förutsade spänningssteg över en supraledande kontakt. Sedan 1990 realiseras volten just så, och de kemiska cellerna har gått till metrologins museer.
En volt som inte stämmer med volten
Från 1990 till 2019 levde metrologin med två volt på en gång. Definitionen i Internationella systemet förblev den gamla, genom watten och amperen, men enheten realiserades med josephsoneffekten vid ett överenskommet värde på konstanten — och denna praktiska enhet skrevs V₉₀. Skillnaden mellan den och SI-volten uppskattades till tiondels mikrovolt per volt: försumbar för tekniken och avgörande för jämförelser mellan normaler. Omdefinitionen 2019 upphävde klyvningen: elementarladdningen och Plancks konstant blev exakta tal, och med dem josephsonkonstanten, så att den praktiska skalan sammanföll med definitionen. Samtidigt måste trettio års samlade mätningar i V₉₀ i efterhand ges en korrektion — ett sällsynt fall där gångna års resultat räknas om för att en enhets definition har ändrats.
Katalog · måttenheter
Ett datablad för varje storhet
Sju SI-basenheter, tjugotvå härledda med egna namn och de enheter utanför systemet som varken tekniken eller vardagen klarar sig utan. Var och en har sitt eget blad: definition, omräkning, instrument, skrivregler. På 11 språk.
Härledda SI-enheter med eget namn
databladet för volt är öppetSI-basenheter
i terrakotta — de fyra enheter som volten är uppbyggd avSpänningen i andra system
Databladets språk
11 språk. Beteckningen V är internationell, men spänningen i vägguttaget är det inte: 230 volt i Europa, 120 i Nordamerika, 100 i Japan — databladet sätter in det lokala värdet.