Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Вольт (русское обозначение: В; международное: V[1]) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.
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[2].
Содержание
Определение
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[3]. Выраженный через основные единицы системы СИ, один вольт равен м · кг · с3 · A1.
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 мерам и весам как[4]
- 0,4835979 ГГц/мкВ,
где e — элементарный заряд,
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[5]. Эксперименты показали, что этот метод нечувствителен к конкретной реализации установки и не требует введения поправочных коэффициентов[6].
Шкала напряжений- Наилучшая разрешающая способность при сравнении напряжений постоянного тока составляет 10 аттовольт (11017 В)[7].
- Наименьшее измеряемое постоянное напряжение серийно выпускаемым прибором — 20 пиковольт (21011 В)[8].
- Чувствительность радиоприёмников связной аппаратуры при голосовой передаче — 1…1,5 мкВ (одни из самых слабых сигналов напряжения, массово применяемых в настоящее время)[9].
- Выходное максимальное напряжение на обмотке магнитной головки кассетного магнитофона — 0,3 мВ[10].
- 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)[11].
- Напряжение в некоторых промышленных сетях — 400 В (трёхфазное), 400 В (однофазное), 690 В (трёхфазное).
- Напряжение в контактной сети трамвая, троллейбуса — 600 В (550 В) (постоянный ток).
- Напряжение контактного рельса в метрополитене — 825 В (750 В) (постоянный ток)[12].
- Электрифицированные железные дороги — 1,5 кВ, 3 кВ (контактная сеть постоянного тока), 10 кВ, 15 кВ, 25 кВ (контактная сеть переменного тока).
- Напряжение в магистральных ЛЭП — 35, 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 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[13]. 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[14].
До 1990 года 1 вольт 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
|
101 В
|
децивольт
|
дВ
|
dV
|
| 102 В
|
гектовольт
|
гВ
|
hV
|
102 В
|
сантивольт
|
сВ
|
cV
|
| 103 В
|
киловольт
|
кВ
|
kV
|
103 В
|
милливольт
|
мВ
|
mV
|
| 106 В
|
мегавольт
|
МВ
|
MV
|
106 В
|
микровольт
|
мкВ
|
µV
|
| 109 В
|
гигавольт
|
ГВ
|
GV
|
109 В
|
нановольт
|
нВ
|
nV
|
| 1012 В
|
теравольт
|
ТВ
|
TV
|
1012 В
|
пиковольт
|
пВ
|
pV
|
| 1015 В
|
петавольт
|
ПВ
|
PV
|
1015 В
|
фемтовольт
|
фВ
|
fV
|
| 1018 В
|
эксавольт
|
ЭВ
|
EV
|
1018 В
|
аттовольт
|
аВ
|
aV
|
| 1021 В
|
зеттавольт
|
ЗВ
|
ZV
|
1021 В
|
зептовольт
|
зВ
|
zV
|
| 1024 В
|
йоттавольт
|
ИВ
|
YV
|
1024 В
|
иоктовольт
|
иВ
|
yV
|
| 1027 В
|
роннавольт
|
РнВ
|
RV
|
1027 В
|
ронтовольт
|
рнВ
|
rV
|
| 1030 В
|
кветтавольт
|
КвВ
|
QV
|
1030 В
|
квектовольт
|
квВ
|
qV
|
| рекомендовано к применению |
Примечания
- ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Единицы величин (с Поправками). (неопр.) Дата обращения: 24 июля 2020. Архивировано 10 апреля 2021 года.
- Савельев И. В. Курс общей физики. — Т. II. Электричество. — С. 41.
-
- Representation of the volt by means of the Josephson effect Архивная копия от 27 июня 2013 на Wayback Machine // 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. Архивировано 3 ноября 2012 года.
- 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.
- Highly precise comparison of Nb/Al/AlOx/Al/AlOx/Al/Nb Josephson junction arrays using a SQUID as a null detector Архивная копия от 20 июля 2020 на Wayback Machine.
- Model P13a — D.C. Picovoltmeter Архивная копия от 20 июля 2020 на Wayback Machine.
- Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don’t Get Lost in the Noise Floor Архивная копия от 3 ноября 2020 на Wayback Machine.
- Магнитные головки для кассетных магнитофонов (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2015. Архивировано из оригинала 28 сентября 2015 года.
- Межгосударственный стандарт ГОСТ 29322—2014 (IEC 60038:2009). Напряжения стандартные Архивная копия от 12 июля 2018 на Wayback Machine.
- Артерии метрополитена Архивная копия от 28 марта 2022 на Wayback Machine.
- Дуков В. М. История систем единиц измерения физических величин Архивная копия от 26 января 2012 на Wayback Machine // Из книги «Исторические обзоры в курсе физики средней школы» (М.: Просвещение, 1983)
- Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) Архивная копия от 28 июля 2012 на Wayback Machine (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
|
|