Вольт

Вольт (В странах СНГ: В; международное: V) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.

Вольт
В, V
Величина	электрический потенциал электрическое напряжение электродвижущая сила
Система	СИ
Тип	производная

Названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта (1745—1827), который изобрёл первую электрическую гальваническую батарею — вольтов столб и опубликовал результаты своих экспериментов в 1800 году.

По определению 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.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы вольт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с прописной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных с использованием вольта. Например, обозначение единицы измерения напряжённости электрического поля «вольт на метр» записывается как В/м.

1 В = (1/300) единицы потенциала СГСЭ.

ОпределениеПравить

Вольт может быть определён либо как электрическое напряжение на концах проводника, необходимое для выделения в нём теплоты мощностью в 1 ватт при силе протекающего через этот проводник постоянного тока в 1 ампер, либо как разность потенциалов между двумя точками электростатического поля, при прохождении которой над зарядом величиной 1 кулон совершается работа величиной 1 джоуль, либо как разность потенциалов на резисторе в 1 ом при протекании через него тока в 1 ампер. Выраженный через основные единицы системы СИ, один вольт равен м² · кг · с⁻³ · A⁻¹.

$\text{В}=\frac{\text{Вт}}{\text{А}}=\frac{\text{Дж}}{\text{Кл}}=\frac{{\text{м}}^2\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{кг}}{{\text{с}}^3\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{А}}=\text{А}\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{Ом}.$${\mbox{В}}={\dfrac {\mbox{Вт}}{\mbox{А}}}={\dfrac {\mbox{Дж}}{\mbox{Кл}}}={\dfrac {{\mbox{м}}^{2}\cdot {\mbox{кг}}}{{\mbox{с}}^{3}\cdot {\mbox{А}}}}={\mbox{А}}\cdot {\mbox{Ом}}.$ 

Определение на основе эффекта ДжозефсонаПравить

 

Матрица из джозефсоновских контактов, разработанная Национальным институтом стандартов для воспроизведения стандартного вольта

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 мерам и весам как

$K_{\text{J-90}}=\frac{2e}{h}=$$K_{\text{J-90}}={\frac {2e}{h}}=$  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 ГГц до 80 ГГц, возникает вполне определённое электрическое напряжение, с помощью которого калибруются вольтметры. Эксперименты показали, что этот метод нечувствителен к конкретной реализации установки и не требует введения поправочных коэффициентов.

Шкала напряженийПравить

• Наилучшая разрешающая способность при сравнении напряжений постоянного тока составляет 10 аттовольт (1⋅10⁻¹⁷ В).
• Наименьшее измеряемое постоянное напряжение серийно выпускаемым прибором — 20 пиковольт (2⋅10⁻¹¹ В).
• Чувствительность радиоприёмников связной аппаратуры при голосовой передаче — 1…1,5 мкВ (одни из самых слабых сигналов напряжения, массово применяемых в настоящее время).
• Выходное максимальное напряжение на обмотке магнитной головки кассетного магнитофона — 0,3 мВ.
• 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.
• Зарядное устройство для мобильных телефонов — 5,0 В.
• Батарейка «Крона» — 9 В.
• Автомобильный аккумулятор — 12 В (для тяжёлых грузовиков — 24 В).
• Напряжение бытовой сети в России — 230 В (фаза — нейтраль), 400 В (межфазное).
• Напряжение в некоторых промышленных сетях — 400 В (трёхфазное), 400 В (однофазное), 690 В (трёхфазное).
• Напряжение в контактной сети трамвая, троллейбуса — 600 В (660 В) (постоянный ток).
• Напряжение контактного рельса в метрополитене — 825 В (постоянный ток).
• Электрифицированные железные дороги — 3 кВ (контактная сеть постоянного тока), 25 кВ (контактная сеть переменного тока).
• Напряжение в магистральных ЛЭП — 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ.
• Самое высокое постоянное напряжение, полученное в лаборатории на пеллетроне — 25 МВ.
• Напряжение при разряде молнии — от 100 МВ и выше.

Исторический экскурсПравить

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. В Международную систему единиц (СИ) вольт введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом.

До 1990 года 1 вольт определялся через единицу энергии джоуль и единицу заряда кулон.

Кратные и дольные единицыПравить

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	иоттавольт	ИВ	YV	10−24 В	иоктовольт	иВ	yV
1027 В	роннавольт	РВ	RV	10−27 В	ронтовольт	рВ	rV
1030 В	кветтавольт	КвВ	QV	10−30 В	квектовольт	квВ	qV
рекомендовано к применению      применять не рекомендуется