โวลต์
ในปี 1791 ลุยจี กัลวานี แตะขากบด้วยโลหะสองชนิดที่ต่างกัน แล้วขากบก็กระตุก กัลวานีสรุปว่าไฟฟ้าอยู่ในตัวกบเอง อาเลสซานโดร โวลตา เห็นว่าต้นเหตุอยู่ที่โลหะ เพื่อพิสูจน์เรื่องนี้ ในปี 1800 เขาวางแผ่นกลมทองแดงและสังกะสีซ้อนกันเป็นกอง โดยคั่นด้วยผ้าชุบน้ำเกลือ กองนี้ให้กระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องมีกบเลย
นี่คือแบตเตอรี่ก้อนแรก หน่วยของความต่างศักย์ได้ชื่อตามโวลตาในปี 1881 หนึ่งโวลต์คือหนึ่งจูลต่อคูลอมบ์ คือพลังงานที่ประจุแต่ละคูลอมบ์ได้รับเมื่อผ่านแหล่งจ่าย ถ่านไฟฉายขนาด AA ให้ 1.5 V เต้ารับให้ 230 V ส่วนสายส่งไฟฟ้ามีหลายร้อยกิโลโวลต์
| สัญลักษณ์ | V |
| นิยาม | จูลต่อคูลอมบ์ · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| ค่าอ้างอิง | K_J — 483 597.848 4 GHz/V · เซลล์เวสตัน — 1.018 64 V · 1 eV — 1.602·10⁻¹⁹ J |
| เริ่มใช้ | 1881 การประชุมนานาชาติด้านไฟฟ้า · อยู่ใน SI ตั้งแต่ปี 1960 |
| มาตรฐาน | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| ค่าทั่วไป | 1.5 V — ถ่านไฟฉาย · 230 V — เต้ารับ · 400 kV — สายส่งไฟฟ้า |
01 · นิยาม
หนึ่งจูลต่อทุกคูลอมบ์
ความต่างศักย์ U บอกว่าประจุได้รับหรือปล่อยพลังงานเท่าใดเมื่อเคลื่อนจากจุดหนึ่งของวงจรไปยังอีกจุดหนึ่ง หนึ่งโวลต์คือหนึ่งจูลต่อหนึ่งคูลอมบ์ ถ่านไฟฉาย 1.5 V ให้พลังงานหนึ่งจูลครึ่งแก่ประจุทุกคูลอมบ์ และหลอดไฟในวงจรก็รับพลังงานนั้นไปเปลี่ยนเป็นแสงและความร้อน
ความต่างศักย์วัดระหว่างสองจุดเสมอ โวลต์มิเตอร์ต่อคร่อมปลายทั้งสองของช่วงที่วัด ไม่ได้ต่อแทรกในวงจรที่ตัดออก กระแสที่ผ่านช่วงนั้นเท่ากับความต่างศักย์หารด้วยความต้านทาน — นี่คือกฎของโอห์ม
ทำไมสายส่งไฟฟ้าจึงใช้แรงดันหลายร้อยกิโลโวลต์
กาต้มน้ำต้องการกำลัง 2 kW ส่งกำลังนี้ได้ทั้งด้วยกระแสน้อยที่แรงดันสูง หรือกระแสมากที่แรงดันต่ำ กำลังคือแรงดันคูณกระแส สายไฟจากแหล่งจ่ายถึงกาต้มน้ำมีความต้านทาน 1 Ω เท่ากับลวดทองแดงหน้าตัด 1 mm² ยาวราว 60 m จุดสีน้ำเงินคือกระแส ยิ่งวิ่งเร็ว กระแสยิ่งมาก สายไฟจะแดงขึ้นจากความร้อนที่สูญเสียไปในตัวมัน
อิเล็กตรอนที่ผ่านความต่างศักย์ 1 V จะได้พลังงาน 1 eV หรือหนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์ เป็นหน่วยที่สะดวกสำหรับอะตอมและอนุภาค โฟตอนของแสงสีเขียวมีพลังงานราว 2.3 eV โฟตอนรังสีเอกซ์มีหลายหมื่น ส่วนโปรตอนในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่มีถึง 6.8 TeV
ทีละคู่ ทีละโวลต์
ทางซ้ายคือกองโวลตา: จากล่างขึ้นบนเป็นสังกะสี ทองแดง และผ้าชุบน้ำเกลือ ซ้อนกันทีละคู่ ข้าง ๆ เป็นบันไดศักย์: แต่ละคู่ยกศักย์ขึ้นหนึ่งขั้น และเมื่อมีกระแสไหล ศักย์จะลดลงเล็กน้อยภายในผ้า สายไฟต่อจากยอดกองผ่านสวิตช์ไปยังโหลด แล้วกลับมาที่ฐานกอง จุดสีน้ำเงินคืออิเล็กตรอน: วิ่งจากสังกะสีผ่านโหลดไปยังทองแดง ทางขวาคือโวลต์มิเตอร์ที่ต่อคร่อมปลายทั้งสองของกอง ขณะที่มีกระแสไหล ฟองไฮโดรเจนจะสะสมบนทองแดง และความต่างศักย์ค่อย ๆ ลดลง คลิกที่ฉากเพื่อต่อหรือตัดวงจรได้
เพิ่มคู่แล้วดูโวลต์มิเตอร์
02 · การแปลงหน่วย
| หน่วย | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
เซลล์ประสาทในภาวะพักรักษาความต่างศักย์ราว −70 mV คร่อมเยื่อหุ้มหนา 5 nm สนามไฟฟ้าในเยื่อหุ้มมีค่าราว 14 MV/m
แบตเตอรี่รถยนต์ 12 V ให้พลังงาน 12 J แก่ประจุทุกคูลอมบ์ มอเตอร์สตาร์ตดึงกระแสหลายร้อยแอมแปร์ — กำลังหลายกิโลวัตต์
สแตตโวลต์ในระบบ CGS เกือบเท่ากับ 300 V หรือให้แม่นยำคือ 299.792 458 V
03 · อันดับของขนาด
04 · เครื่องมือวัด
05 · กฎการเขียน
06 · หน่วยข้างเคียง
07 · ภาคประวัติ
ตั้งแต่ปี 1990 โวลต์ถูกรักษาไว้ด้วยรอยต่อโจเซฟสัน รอยต่อตัวนำยิ่งยวดภายใต้ไมโครเวฟความถี่ f ให้ความต่างศักย์เป็นขั้นขั้นละ f/K_J อย่างแม่นยำ โดย K_J = 2e/h คือค่าคงตัวโจเซฟสัน ตั้งแต่ปี 2019 ค่านี้เป็นค่าที่แน่นอน: 483 597.848 4 GHz/V สายรอยต่อหลายหมื่นตัวให้ 10 V โดยมีความคลาดเคลื่อนเพียงไม่กี่ส่วนในพันล้าน
ก่อนหน้านั้น มาตรฐานคือเซลล์มาตรฐานเวสตัน — ขวดแคดเมียม-ปรอทรูปตัว H ที่ 20 °C เซลล์นี้ให้ 1.018 64 V ปรากฏว่าโวลต์สากลของปี 1908 มากกว่าโวลต์ปัจจุบัน 0.034 %
สารบัญปริมาณ
ดัชนีทั้งหมด →หน่วยฐาน SI ทั้งเจ็ด
กรดหยดเดียวเปลี่ยนสีน้ำผลไม้ เกลือย้อมสีเปลวไฟ น้ำแข็งตัวเมื่อถูกเคาะ ข้างใต้คือทุกหน้าของ Simetrium เรียงตามสาขาและตามลำดับอักษร
เปิดดัชนี →