Вольт | это... Что такое Вольт? (original) (raw)
У этого термина существуют и другие значения, см. Вольт (значения).
Вольт (русское обозначение: В; международное: V) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.
Разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт.
Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта (1745–1827), который изобрёл вольтов столб, первую электрическую батарею.
1 В = (1/300) ед. потенциала СГСЭ[1].
Содержание
- 1 Определение
- 2 Определение на основе эффекта Джозефсона
- 3 Шкала напряжений
- 4 Исторический экскурс
- 5 Кратные и дольные единицы
- 6 Примечания
Определение
Вольт (В, V) может быть определён либо как электрическое напряжение на концах проводника, необходимое для выделения в нём тепла мощностью в один ватт (Вт, W) при силе протекающего через этот проводник постоянного тока в один ампер (A), либо как разность потенциалов между двумя точками электростатического поля, при прохождении которой над зарядом величиной 1 кулон (Кл, C) совершается работа величиной 1 джоуль (Дж, J)[2]. Выраженный через основные единицы системы СИ, один вольт равен м² · кг · с−3 · A−1.
Определение на основе эффекта Джозефсона
С 1990 года вольт стандартизирован посредством измерения с использованием нестационарного эффекта Джозефсона, при котором для привязки к эталону используется константа Джозефсона, зафиксированная 18-й Генеральной конференцией по весам и измерениям как[3]:
0,4835979 ГГц/мкВ,
где e — элементарный заряд, h — постоянная Планка
Этим методом величина вольта однозначно связывается с эталоном частоты, задаваемым цезиевыми часами: при облучении матрицы, состоящей из нескольких тысяч джозефсоновских переходов, микроволновым излучением на частотах от 10 до 80 ГГц, возникает вполне определённое электрическое напряжение, с помощью которого калибруются вольтметры[4]. Эксперименты показали, что этот метод нечувствителен к конкретной реализации установки и не требует введения поправочных коэффициентов[5].
Шкала напряжений
- Разность потенциалов на мембране нейрона — 70 мВ.
- NiCd аккумулятор — 1,2 В.
- Щелочной элемент — 1,5 В.
- Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) — 3,3 В.
- Батарейка «Крона» — 9 В.
- Автомобильный аккумулятор — 12 В (для тяжёлых грузовиков — 24 В).
- Напряжение бытовой сети — 127 или 220 В (среднеквадратичное).
- Напряжение на фабриках, заводах — 380 В.
- Напряжение в контактной сети трамвая, троллейбуса — 600 В.
- Электрифицированные железные дороги — 3 кВ (постоянный ток), 25 кВ (переменный ток).
- Магистральные ЛЭП — 110 кВ, 220 кВ.
- Максимальное напряжение на ЛЭП (Экибастуз-Кокчетав) — 1,15 МВ.
- Самое высокое постоянное напряжение, полученное в лаборатории на пеллетроне — 25 МВ.
- Молния — от 100 МВ и выше.
Исторический экскурс
Единица измерения «вольт» была введена в 1861 году комитетом электрических эталонов, созданным Уильямом Томсоном. Её введение было связано с текущими нуждами инженерной физики. 1 июня 1898 года имперским законом в Германии 1 вольт был установлен как «законная» единица измерения ЭДС, равная ЭДС, возбуждающей в проводнике сопротивлением 1 ом ток силой 1 ампер[6].
Впоследствии 1 вольт обычно определялся через единицу энергии джоуль и единицу заряда кулон.
Кратные и дольные единицы
Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ.
Кратные | Дольные | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
101 В | декавольт | даВ | daV | 10−1 В | децивольт | дВ | dV |
102 В | гектовольт | гВ | hV | 10−2 В | сантивольт | сВ | cV |
103 В | киловольт | кВ | kV | 10−3 В | милливольт | мВ | mV |
106 В | мегавольт | МВ | MV | 10−6 В | микровольт | мкВ | µV |
109 В | гигавольт | ГВ | GV | 10−9 В | нановольт | нВ | nV |
1012 В | теравольт | ТВ | TV | 10−12 В | пиковольт | пВ | pV |
1015 В | петавольт | ПВ | PV | 10−15 В | фемтовольт | фВ | fV |
1018 В | эксавольт | ЭВ | EV | 10−18 В | аттовольт | аВ | aV |
1021 В | зеттавольт | ЗВ | ZV | 10−21 В | зептовольт | зВ | zV |
1024 В | йоттавольт | ИВ | YV | 10−24 В | йоктовольт | иВ | yV |
применять не рекомендуется |
Примечания
- ↑ И. В. Савельев Курс общей физики. — Т. II. Электричество. — С. 41.
- ↑ Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 196. — 688 с.
- ↑ Representation of the volt by means of the Josephson effect // BIPM
- ↑ Burroughs, C. J., Benz, S. P., Harvey, T. E., Hamilton, C. A. 1 Volt DC Programmable Josephson Voltage Standard System (англ.) // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. — 1999. — Vol. 9. — P. 4145—4148.
- ↑ Mark W. Keller Current status of the quantum metrology triangle (англ.) // Metrologia. — 2008. — Vol. 45. — P. 102. — DOI:10.1088/0026-1394/45/1/014
- ↑ В. М. Дуков. История систем единиц измерения физических величин // Из кн. «Исторические обзоры в курсе физики средней школы» (М.: Просвещение, 1983)
Единицы СИ | ||
---|---|---|
Основные единицы | Ампер · Кандела · Кельвин · Килограмм · Метр · Моль · Секунда | |
Производные единицы | Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · Ом · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад | |
Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги · Дальтон (Атомная единица массы) · День · Децибел · Литр · Минута · Минута дуги · Непер · Секунда дуги · Тонна · Час · Электронвольт Атомная система единиц · Природная система единиц | ||
См. также | Приставки СИ · Система физических величин · Преобразование единиц · Новые определения СИ · История метрической системы | |
Книга:СИ · Категория:Единицы СИ |