VOLT VAGY VOLT: FOGALOM ÉS KÉPLETEK, EKVIVALENCIÁK, PÉLDÁK - FIZIKAI - 2026

A volt vagy volt az az egység, amelyet a SI Egységek Nemzetközi Rendszerében használnak, hogy kifejezzék a feszültséget és az elektromos potenciált, amely az elektromosság egyik fő magnitúdója. A feszültség elvégzi az elektromos töltések elindításához és ezzel áram létrehozásához szükséges munkát. A vezetékeken áthaladó elektromos áram képes motorok elindítására, információ továbbítására, világítási utakra és otthonokra és még sok másra.

A volt nevét egységként Alessandro Volta (1745-1827), az olasz fizikus és kémikus tiszteletére választották, aki 1800 körül feltalálta az elektromos akkumulátort. Abban az időben Luigi Galvani anatómus ellenőrizte, hogy a béka lábai szerződés villamos energia felhasználásával. A Volta, tudatában ezeknek az eredményeknek, elkezdte az elektromos töltések keresését az állati szövetekben egy elektroszkóp segítségével.

1. ábra A 1,5 V névleges feszültségű AA-elemek választéka, amelyeket széles körben használnak kis eszközökben, például rádiókban, kamerákban, zseblámpákban és játékokban. Forrás: Pixabay.

Volta azonban nem találta meg azt, amit a szerves anyagokban keresett, és végül meg volt győződve arról, hogy az elektromos töltések valamilyen módon azokban a fémekben vannak, amelyekkel a béka lábait megérintette.

2. ábra. Alessandro Volta arcképe. Forrás: Wikimedia Commons.

Volta felismerte azt is, hogy két különféle fémek potenciális különbséget okoznak, és hogy egyes kombinációk jobbak voltak, mint mások. Így készítette az első akkumulátort: ​​sóoldatban megnedvesített filclapok két ezüst és cink elektróda között. E rétegek közül többet felhalmozott és így képes volt stabil elektromos áramot előállítani.

Fogalom és képletek

1874-ben a feszültséget és az ohmot feszültség és ellenállás mértékegységeiként fogadta el a Brit Tudományos Fejlesztési Szövetség (BAAS) bizottsága, amely a világ minden tájáról híres tudósokból áll.

Abban az időben „gyakorlati egységeknek” nevezték őket, és ma a Nemzetközi Egységrendszer vagy az SI részét képezik.

A legtöbb irodalomban a potenciálkülönbséget egységnyi töltésre jutó energiaként határozzák meg. Valójában, ha van egy elektromos töltése egy másik töltés által előállított elektromos mező közepén, akkor munkát kell végeznie, hogy az egyik helyről a másikra mozogjon.

Az elvégzett munkát a töltések konfigurációjában tárolják az elektromos potenciál energiájának változásaként, amelyet ∆U-nak hívunk. A ∆ szimbólum jelzi ezt a változást vagy különbséget, mivel ∆U = _Final U - _{Initial Initial}.

Ilyen módon a két betweenV pont közötti potenciálkülönbséget a következőképpen definiáljuk:

Mivel az energiának joule (J) egysége van, és a töltés coulombban van (C), az 1 V (V) feszültség megegyezik 1 joule / coulomb értékkel:

Így az 1 volt egyenlő egy potenciálkülönbséggel, amely minden egyes gombelenként 1 joule munkát jelent.

A volt alternatív meghatározása

A feszültség meghatározásának másik módja az elektromos áram és a teljesítmény összekapcsolása. Ilyen módon az 1 V (V) a vezeték két pontja közötti potenciális különbség, amelyen keresztül 1 amper (A) áram áramlik, ha az eloszlatott teljesítmény 1 W (W). Így:

Ez a meghatározás azért fontos, mert magában foglalja az elektromos áram intenzitását, amely a fizika egyik alapvető nagysága. Ezért az amper a hét alapvető egység csoportjába tartozik:

Lehetséges ellenőrizni, hogy mindkét meghatározás egyenértékű-e, tudva, hogy 1 watt 1 joule / másodperc és 1 amper 1 coulomb / sec, tehát:

A másodperceket törlik, és a J / C megmarad, 1 newtonnak felel meg. méter / coulomb. Ezért az 1 voltot szintén kifejezik:

Ohm törvénye

Bizonyos anyagok esetében fennáll az lineáris kapcsolat a feszültség (V), az áram (I) és az anyag elektromos ellenállása (R) között, az Ohm-törvény néven ismert. Így:

Mivel az elektromos ellenállás mértékegysége ohm (Ω), kiderül, hogy 1 V = 1 A.Ω

egyenértékűségek

A feszültségek mérésére elsősorban a multimétert vagy a tesztert és az oszcilloszkópot használják. Az első a feszültség közvetlen mérését kínálja, a második pedig egy képernyőt tartalmaz a jel alakjának és értékének megjelenítésére.

3. ábra. A különféle elektromos mennyiségek mérésére használt digitális multiméter. Forrás: Pixabay.

Gyakori, hogy a voltnál jóval magasabb vagy alacsonyabb értékeket találnak, ezért hasznos, ha ekvivalenciák vannak a szorzatok és a többszörös összetevők között:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V

-1 millivolt (mV) = 10 ^-3 V

-1 mikrovolt (μV) = ^10-6 V

Példák

Feszültségek a biológiában

A szívben található a sinus node nevű terület, amely akkumulátorként viselkedik, és elektromos impulzusokat generál, amelyek stimulálják a szívverést.

Ugyanezt a gráfot egy elektrokardiogram segítségével kapjuk meg, amely megadja a szívciklus értékeit: időtartamot és amplitúdót. Ennek köszönhetően rendellenességek észlelhetők a szív működésében.

A membránpotenciál tipikus értékei a szívben 70-90 mV között vannak, míg az elektrokardiográf képes 1 mV nagyságrendű feszültségeket regisztrálni.

4. ábra. Egy elektrokardiogram rögzíti a szív elektromos aktivitását. Forrás: Pixabay.

Az idegrendszer elektromos impulzusokkal is működik. Körülbelül 70 mV feszültség mérhető az emberi idegekben.

Feszültségek a Földön

A Földnek megvan a saját elektromos mezője, amely a bolygó belseje felé irányul, így ismert, hogy negatív töltésű. A légkör felszíne és felső rétegei között vannak olyan mezők, amelyek nagysága 66-150 N / C között mozog, és 100 kV-ig terjedő potenciálkülönbségek megállapíthatók.

Másrészről, az altalajban áramló természetes áramok lehetővé teszik a terep jellemzését a geofizikai elektromos módszerek alkalmazásával. A teszt az elektródák beillesztéséből a mezőbe, kettő feszültség és kettő áramhoz, és a megfelelő nagyságok mérése.

Az elektródák konfigurációjának különböző módon történő változtatásával meg lehet határozni a talaj ellenállását, ez egy tulajdonság, amely megmutatja, milyen könnyű vagy nehéz áram folyhat egy adott anyagban. A kapott értékektől függően elektromos rendellenességet lehet levonni, ami jelezheti bizonyos ásványok fennállását az altalajban.

Feszültségek a leggyakrabban használt eszközökben

- Otthoni hálózat (váltakozó feszültség): 110 V Amerikában és 220 Európában.

-Szívógyertyák az autóban: 15 kV

-Akkumulátor: 12 V

- Száraz akkumulátor játékokhoz és zseblámpákhoz: 1,5 V

-Feszültség okostelefon akkumulátorában: 3,7 V

Irodalom

1. Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság IEC. Történelmi háttér. Helyreállítva: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Elektromos módszerek. Helyreállítva: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: pillantás a világra. 6 ^ta Szerkesztés rövidítve. Cengage tanulás.
4. Knight, R. 2017. Fizika tudósok és mérnökök számára: stratégiai megközelítés.
5. A fizika ténykönyve. Elektromos mező a földön. Helyreállítva: hypertextbook.com.
6. Wikipedia. Elektrokardiogram. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Fizikai nagyság. Helyreállítva: es.wikipedia.org.