wolt -Volt

wolt
NISTvoltChip.jpg
Informacje ogólne
System jednostkowy SI
Jednostką potencjał elektryczny , siła elektromotoryczna
Symbol V
Nazwany po Aleksander Wolta
Jednostki podstawowe SI kgm 2s -3ZA -1

Wolt ( symbol: V ) jest jednostką potencjału elektrycznego , różnicy potencjałów elektrycznych ( napięcia ) i siły elektromotorycznej w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI) . Jej nazwa pochodzi od włoskiego fizyka Alessandro Volty (1745–1827).

Definicja

Jeden wolt definiuje się jako potencjał elektryczny między dwoma punktami przewodu przewodzącego, gdy prąd elektryczny o natężeniu jednego ampera rozprasza jeden wat mocy między tymi punktami. Równoważnie, to różnica potencjałów między dwoma punktami przekaże jeden dżul energii na kulomb ładunku , który przez nie przechodzi. Można to wyrazić w jednostkach podstawowych SI ( m , kg , s i A ) jako

Można go również wyrazić jako ampery razy om (prąd razy rezystancja, prawo Ohma ), webery na sekundę (strumień magnetyczny na czas), waty na amper (moc na prąd) lub dżule na kulomb (energia na ładunek), co jest również równoważne elektronowoltom na ładunek elementarny :

Definicja złącza Josephsona

Historycznie rzecz biorąc, „ konwencjonalny ” wolt, V 90 , zdefiniowany w 1987 r. przez 18. Generalną Konferencję Miar i używany od 1990 do 2019 r., Był wdrażany przy użyciu efektu Josephsona do dokładnej konwersji częstotliwości na napięcie, w połączeniu z cezem norma częstotliwości .

Dla stałej Josephsona K J = 2 e / h (gdzie e to ładunek elementarny, a h to stała Plancka ), do określenia wolta użyto „konwencjonalnej” wartości K J-90 = 0,4835979 GHz/μV . W wyniku redefinicji jednostek podstawowych SI w 2019 r., od 2019 r. stała Josephsona ma dokładną wartość K J =483 597 .848 416 98 ... GHz/V , co zastąpiło konwencjonalną wartość K J-90 .

Ten standard jest zwykle realizowany przy użyciu szeregowo połączonego układu kilku tysięcy lub dziesiątek tysięcy złączy , wzbudzanych sygnałami mikrofalowymi o częstotliwości od 10 do 80 GHz (w zależności od konstrukcji układu). Empirycznie kilka eksperymentów wykazało, że metoda jest niezależna od konstrukcji urządzenia, materiału, konfiguracji pomiarowej itp., A praktyczna implementacja nie wymaga żadnych współczynników korekcyjnych.

Analogia przepływu wody

W analogii przepływu wody , czasami używanej do wyjaśnienia obwodów elektrycznych poprzez porównanie ich z rurami wypełnionymi wodą, napięcie (różnica potencjałów elektrycznych) jest porównywana do różnicy ciśnienia wody , podczas gdy prąd jest proporcjonalny do ilości przepływającej wody. Rezystor byłby zmniejszoną średnicą gdzieś w rurociągu lub czymś podobnym do grzejnika, który stawia opór przepływu . Być może kondensator można porównać do zakrętu w kształcie litery U, gdzie wyższy poziom wody może magazynować energię i wytworzyć ciśnienie.

Być może cewkę indukcyjną można porównać do aparatu z kołem zamachowym.

Zależność między napięciem a prądem jest określona (w urządzeniach omowych, takich jak rezystory ) przez prawo Ohma . Prawo Ohma jest analogiczne do równania Hagena-Poiseuille'a , ponieważ oba są modelami liniowymi odnoszącymi się do strumienia i potencjału w odpowiednich systemach.

Wspólne napięcia

Do pomiaru napięcia między dwoma pozycjami można użyć multimetru .
Baterie typu C 1,5 V

Napięcie wytwarzane przez każde ogniwo elektrochemiczne w akumulatorze jest określone przez chemię tego ogniwa (patrz Ogniwo galwaniczne § Napięcie ogniwa ). Ogniwa można łączyć szeregowo w celu uzyskania wielokrotności tego napięcia lub dodać dodatkowe obwody w celu dostosowania napięcia do innego poziomu. Generatory mechaniczne można zwykle konstruować na dowolne napięcie w zakresie wykonalności.

Napięcia nominalne znanych źródeł:

Historia

Aleksander Wolta
Zdjęcie grupowe Hermanna Helmholtza , jego żony (siedzącej) i przyjaciół akademickich Hugo Kroneckera (po lewej), Thomasa Corwina Mendenhalla (po prawej), Henry'ego Villarda (w środku) podczas Międzynarodowego Kongresu Elektrycznego

W 1800 roku, w wyniku profesjonalnego sporu dotyczącego reakcji galwanicznej, za którą opowiadał się Luigi Galvani , Alessandro Volta opracował tak zwany stos galwaniczny , prekursor baterii , który wytwarzał stały prąd elektryczny . Volta ustalił, że najskuteczniejszą parą różnych metali do produkcji elektryczności jest cynk i srebro . W 1861 roku Latimer Clark i Sir Charles Bright ukuli nazwę „wolt” dla jednostki oporu. Do 1873 roku Brytyjskie Stowarzyszenie Postępu Nauki zdefiniowało wolt, om i farad. W 1881 roku Międzynarodowy Kongres Elektryczny, obecnie Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC), zatwierdził wolt jako jednostkę siły elektromotorycznej. Uczynili wolt równym 10 8 cgs jednostkom napięcia, przy czym system cgs był wówczas zwyczajowym układem jednostek w nauce. Wybrali taki stosunek, ponieważ jednostka cgs napięcia jest niewygodnie mała, a jeden wolt w tej definicji to w przybliżeniu emf ogniwa Daniella , standardowego źródła napięcia w ówczesnych systemach telegraficznych. W tamtych czasach wolt definiowano jako różnicę potencjałów [tj. to, co obecnie nazywa się „napięciem (różnicą)”] na przewodniku, gdy prąd o natężeniu jednego ampera rozprasza jeden wat mocy.

„Międzynarodowy wolt” został zdefiniowany w 1893 roku jako 1/1,434 emf komórki Clarka . Definicja ta została porzucona w 1908 roku na rzecz definicji opartej na międzynarodowym omie i międzynarodowym amperze, aż do porzucenia całego zestawu „powtarzalnych jednostek” w 1948 roku.

Redefinicja podstawowych jednostek SI , w tym zdefiniowanie wartości ładunku elementarnego , weszła w życie 20 maja 2019 r.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki