Вольт - Volt

Для использования в других целях см. Вольт (значения).
Вольт
NISTvoltChip.jpg
Стандарт напряжения Джозефсона чип, разработанный Национальное бюро стандартов как стандартный вольт
Общая информация
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаЭлектрический потенциал, электродвижущая сила
СимволV
Названный в честьАлессандро Вольта
В Базовые единицы СИ:кг ·м2·s−3·А−1

В вольт (символ: V) это производная единица за электрический потенциал, разность электрических потенциалов (Напряжение ), и электродвижущая сила.[1] Назван в честь итальянского физика. Алессандро Вольта (1745–1827).

Определение

Один вольт определяется как разница в электрический потенциал между двумя точками проводящий провод когда электрический ток одного ампер рассеивает один ватт из мощность между этими точками.[2] Точно так же разность потенциалов между двумя точками дает одну джоуль из энергия на кулон заряда, который проходит через него. Его можно выразить в основных единицах СИ (м, кг, s, и А ) в качестве:

Это также может быть выражено как ампер-время. Ом (текущее временное сопротивление, Закон Ома ), веберов в секунду (магнитный поток за время), ватт на ампер (мощность на единицу тока, определение электрической мощности) или джоулей на кулон (энергия на единицу заряда), что также эквивалентно электронвольт на элементарный заряд:

Определение перехода Джозефсона

Основная статья: Стандарт напряжения Джозефсона

"общепринятый "вольт, В90, определенная в 1987 г. Генеральная конференция по мерам и весам[3] и используется с 1990 г., реализуется с помощью Эффект джозефсона для точного преобразования частоты в напряжение, в сочетании с цезиевый эталон частоты.

Для Постоянная Джозефсона, KJ = 2е/час (куда е это элементарный заряд и час это Постоянная Планка ), "условное" значение KJ-90 = 0,4835979 ГГц / мкВ использовалось для определения напряжения. Как следствие Новое определение базовых единиц СИ в 2019 году, постоянная Джозефсона была переопределена в 2019 году, чтобы иметь точное значение KJ = 483597.84841698... ГГц⋅В−1,[4] который заменил обычное значение KJ-90.

Этот стандарт обычно реализуется с использованием последовательно соединенного массива из нескольких тысяч или десятков тысяч перекрестки, возбуждаемые микроволновыми сигналами от 10 до 80 ГГц (в зависимости от конструкции решетки).[5] Эмпирическим путем, несколько экспериментов показали, что метод не зависит от конструкции устройства, материала, измерительной установки и т. Д., И при практической реализации поправочные члены не требуются.[6]

Аналогия с потоком воды

в аналогия с потоком воды, иногда используется для объяснения электрических цепей путем сравнения их с трубами, заполненными водой, Напряжение (разница в электрическом потенциале) сравнивается с разницей в воде давление. Текущий пропорциональна диаметру трубы или количеству воды, текущей при этом давлении. А резистор будет меньший диаметр где-нибудь в трубопроводе и конденсатор /индуктор можно сравнить с U-образной трубой, где более высокий уровень воды с одной стороны может временно накапливать энергию.

Определено соотношение между напряжением и током (в омических устройствах, таких как резисторы ) к Закон Ома. Закон Ома аналогичен закону Уравнение Хагена – Пуазейля, поскольку обе являются линейными моделями, связывающими поток и потенциал в их соответствующих системах.

Общие напряжения

А мультиметр может использоваться для измерения напряжения между двумя положениями.
Батареи типа C 1,5 В

Напряжение, создаваемое каждым электрохимическая ячейка в аккумулятор определяется химическим составом этой клетки (см. Гальванический элемент § Напряжение элемента ). Ячейки могут быть объединены последовательно для получения значений, кратных этому напряжению, или добавлены дополнительные схемы для регулировки напряжения до другого уровня. Механические генераторы обычно могут быть сконструированы на любое напряжение в диапазоне осуществимости.

Номинальные напряжения знакомых источников:

История

Алессандро Вольта
Групповая фотография Герман Гельмгольц, его жена (сидит) и академические друзья Хьюго Кронекер (оставили), Томас Корвин Менденхолл (верно), Генри Виллард (в центре) во время Международного электротехнического конгресса

В 1800 году в результате профессиональных разногласий по поводу гальванической реакции, за которую выступил Луиджи Гальвани, Алессандро Вольта разработали так называемый гальваническая свая, предшественник аккумулятор, который произвел устойчивый электрический Текущий. Вольта определил, что наиболее эффективной парой разнородных металлов для производства электричества является цинк и серебро. В 1861 г. Латимер Кларк и сэр Чарльз Брайт придумал название «вольт» для единицы сопротивления.[11] К 1873 году Британская ассоциация развития науки определила вольт, ом и фарад.[12] В 1881 году Международный электротехнический конгресс, ныне Международная электротехническая комиссия (IEC) утвердил вольт как единицу электродвижущей силы.[13] Они сделали напряжение равным 108 единицы cgs напряжения, система cgs в настоящее время является обычной системой единиц в науке. Они выбрали такое соотношение, потому что единица измерения напряжения cgs неудобно мала, и один вольт в этом определении приблизительно равен ЭДС Клетка Даниэля, стандартный источник напряжения в телеграфных системах того времени.[14] В то время вольт определялся как разность потенциалов [то есть то, что в настоящее время называется «напряжением (разностью)»] на проводнике, когда ток в единицу ампер рассеивает один ватт власти.

«Международный вольт» был определен в 1893 году как 1 / 1,434 от ЭДС из Ячейка Кларка. В 1908 г. от этого определения отказались в пользу определения, основанного на международном ом и международный ампер до тех пор, пока в 1948 году не отказались от всего набора «воспроизводимых единиц». [15]

А переопределение основных единиц СИ, в том числе определение стоимости элементарный заряд, вступил в силу 20 мая 2019 г.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Брошюра SI, Таблица 3 (Раздел 2.2.2)». BIPM. 2006. Архивировано с оригинал на 2007-06-18. Получено 2007-07-29.
  2. ^ Брошюра BIPM SI: Приложение 1, стр. 144
  3. ^ «Резолюции CGPM: 18-е заседание (12-15 октября 1987 г.)».
  4. ^ "Mise en pratique для определения ампера и других электрических единиц в системе СИ » (PDF). BIPM.
  5. ^ Берроуз, Чарльз Дж .; Бент, Сэмюэл П .; Харви, Тодд Э .; Гамильтон, Кларк А. (1999-06-01), «Программируемый стандарт напряжения Джозефсона, 1 В постоянного тока», IEEE Transactions по прикладной сверхпроводимости, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), 9 (3): 4145–4149, Bibcode:1999ITAS .... 9.4145B, Дои:10.1109/77.783938, ISSN  1051-8223
  6. ^ Келлер, Марк У (18 января 2008 г.), «Текущее состояние треугольника квантовой метрологии» (PDF), Метрология, 45 (1): 102–109, Bibcode:2008Метро..45..102К, Дои:10.1088/0026-1394/45/1/014, ISSN  0026-1394, заархивировано из оригинал (PDF) на 2010-05-27, получено 2010-04-11, Теоретически нет текущих прогнозов для каких-либо условий коррекции. Эмпирическим путем несколько экспериментов показали, что KJ и рK не зависят от конструкции устройства, материала, настройки измерения и т. д. Такая демонстрация универсальности согласуется с точностью соотношений, но не доказывает ее полностью.
  7. ^ Баллок, Орканд и Гриннелл, стр. 150–151; Юнге, стр. 89–90; Шмидт-Нильсен, стр. 484
  8. ^ Хилл, Пол Горовиц; Уинфилд; Уинфилд, Хилл (2015). Искусство электроники (3-е изд.). Кембридж [u.a.]: Cambridge Univ. Нажмите. п. 689. ISBN  978-0-521-809269.
  9. ^ С.К. Лоо и Кейт Келлер (август 2004 г.). «Характеристики разряда одноэлементной батареи при использовании повышающего преобразователя TPS61070» (PDF). Инструменты Техаса.
  10. ^ «В Китае запущена крупнейшая в мире линия сверхвысокого напряжения». www.bloomberg.com. 1 января 2019 г.. Получено 7 января 2020.
  11. ^ В качестве названий единиц различных электрических величин Брайт и Кларк предложили «ома» для напряжения, «фарад» для заряда, «гальват» для тока и «вольт» для сопротивления. Видеть:
  12. ^ Сэр В. Томсон и др. (1873) «Первый отчет комиссии по выбору и номенклатуре динамических и электрических узлов», Отчет о 43-м заседании Британской ассоциации содействия развитию науки (Брэдфорд, сентябрь 1873 г.), стр. 222–225. С п. 223: «Ом», представленный исходной стандартной катушкой, составляет примерно 109 C.G.S. единицы сопротивления; "вольт" примерно 108 C.G.S. единицы электродвижущей силы; а «фарад» примерно 1/109 из C.G.S. единица мощности ".
  13. ^ (Аноним) (24 сентября 1881 г.) «Электрический Конгресс», Электрик, 7 : 297.
  14. ^ Хамер, Уолтер Дж. (15 января 1965 г.). Стандартные элементы: их конструкция, обслуживание и характеристики (PDF). Монография Национального бюро стандартов №84. Национальное бюро стандартов США.
  15. ^ «Пересмотренные значения для электрических единиц» (PDF). Bell Laboratories Record. XXV (12): 441. Декабрь 1947 г.
  16. ^ Проект Резолюции А «О пересмотре Международной системы единиц (СИ)» для представления ГКБМ на его 26-м заседании (2018 г.) (PDF)

внешняя ссылка