Vôn
Năm 1791, Luigi Galvani chạm vào chân ếch bằng hai kim loại khác nhau, và chân ếch giật lên. Galvani cho rằng điện nằm ngay trong con ếch. Alessandro Volta thì tin rằng nguyên nhân là ở kim loại. Để chứng minh, năm 1800 ông xếp một cột gồm các đĩa đồng và đĩa kẽm, ngăn cách bằng vải thấm nước muối. Cột ấy cho ra dòng điện mà không cần con ếch nào.
Đó là cục pin đầu tiên. Năm 1881, đơn vị hiệu điện thế được đặt theo tên Volta. Một vôn là một jun trên coulomb: năng lượng mà mỗi coulomb điện tích nhận được khi đi qua nguồn. Một viên pin AA cho 1,5 V, ổ cắm cho 230 V, còn đường dây tải điện mang hàng trăm kilôvôn.
| Ký hiệu | V |
| Định nghĩa | jun trên coulomb · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| Giá trị tham chiếu | K_J — 483 597,848 4 GHz/V · pin Weston — 1,018 64 V · 1 eV — 1,602·10⁻¹⁹ J |
| Đưa vào | 1881, Đại hội Quốc tế các nhà Điện học · trong SI từ năm 1960 |
| Tiêu chuẩn | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| Giá trị điển hình | 1,5 V — pin · 230 V — ổ cắm · 400 kV — đường dây tải điện |
01 · Định nghĩa
Một jun cho mỗi coulomb
Hiệu điện thế U cho biết điện tích nhận thêm hay mất đi bao nhiêu năng lượng khi đi từ điểm này sang điểm khác của mạch. Một vôn là một jun trên một coulomb. Viên pin 1,5 V cung cấp cho mỗi coulomb một jun rưỡi, còn bóng đèn trong mạch lấy năng lượng đó và biến thành ánh sáng và nhiệt.
Hiệu điện thế luôn được đo giữa hai điểm. Vôn kế được mắc vào hai đầu đoạn mạch, chứ không mắc nối tiếp vào chỗ ngắt của mạch. Cường độ dòng điện qua đoạn mạch bằng hiệu điện thế chia cho điện trở — đó là định luật Ôm.
Vì sao đường dây tải điện dùng hàng trăm kilôvôn
Ấm đun nước cần công suất 2 kW. Có thể truyền công suất đó bằng dòng điện nhỏ ở điện áp cao, hoặc dòng điện lớn ở điện áp thấp. Công suất bằng hiệu điện thế nhân với cường độ dòng điện. Dây dẫn từ nguồn đến ấm có điện trở 1 Ω, tương đương khoảng 60 m dây đồng tiết diện 1 mm². Các chấm xanh là dòng điện: chạy càng nhanh, dòng càng lớn. Dây dẫn đỏ lên vì nhiệt hao phí trong nó.
Electron đi qua hiệu điện thế 1 V nhận năng lượng 1 eV — một electronvôn. Đây là thước đo tiện lợi cho nguyên tử và hạt. Một photon ánh sáng xanh lá mang khoảng 2,3 eV, photon tia X mang hàng chục nghìn, còn proton trong Máy va chạm Hadron Lớn đạt 6,8 TeV.
Từng cặp một, từng vôn một
Bên trái là cột pin: từ dưới lên là kẽm, đồng và vải thấm nước muối, cứ thế từng cặp một. Bên cạnh là bậc thang điện thế: mỗi cặp nâng điện thế lên một bậc, còn trong lớp vải, khi có dòng điện, điện thế hơi tụt xuống. Dây dẫn đi từ đỉnh cột qua khóa K đến tải rồi trở về đáy cột. Các chấm xanh là electron: chúng đi từ kẽm qua tải đến đồng. Bên phải là vôn kế mắc vào hai đầu cột pin. Khi có dòng điện, bọt hiđrô bám trên đồng, và hiệu điện thế giảm dần. Bấm vào cảnh để đóng hoặc ngắt khóa.
Hãy thêm cặp và theo dõi vôn kế.
02 · Quy đổi
| Đơn vị | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Nơron ở trạng thái nghỉ duy trì khoảng −70 mV qua màng dày 5 nm. Điện trường trong màng khoảng 14 MV/m.
Ắc quy ô tô 12 V cung cấp 12 J cho mỗi coulomb. Máy khởi động kéo hàng trăm ampe — công suất hàng kilôoát.
Statvolt trong hệ CGS gần bằng 300 V, chính xác hơn là 299,792 458 V.
03 · Bậc độ lớn
04 · Dụng cụ đo
05 · Quy tắc viết
06 · Các đơn vị lân cận
07 · Phần lịch sử
Từ năm 1990, vôn được duy trì bằng các tiếp giáp Josephson. Một tiếp giáp siêu dẫn dưới vi sóng tần số f cho hiệu điện thế đúng theo từng bậc f/K_J, trong đó K_J = 2e/h là hằng số Josephson. Từ năm 2019, hằng số này là chính xác: 483 597,848 4 GHz/V. Một chuỗi hàng chục nghìn tiếp giáp cho 10 V với sai số cỡ phần tỉ.
Trước đó, chuẩn là pin chuẩn Weston — một bình cadimi–thủy ngân hình chữ H. Ở 20 °C, pin cho 1,018 64 V. Vôn quốc tế năm 1908 hóa ra lớn hơn vôn ngày nay 0,034 %.
Danh mục đại lượng
toàn bộ chỉ mục →Bảy đơn vị cơ sở của SI
Một giọt axit đổi màu nước ép, muối nhuộm màu ngọn lửa, nước đóng băng sau một cú gõ. Bên dưới là mọi trang của Simetrium, theo ngành và theo thứ tự chữ cái.
Mở chỉ mục →