VOLT ELLER VOLT: KONSEPT OG FORMLER, EKVIVALENSER, EKSEMPLER - FYSISK - 2026

Den volt eller volt er enheten som brukes i det internasjonale systemet av SI-enheter for å uttrykke spenning og elektrisk potensial, en av de viktigste størrelsene av elektrisitet. Spenning utfører arbeidet som er nødvendig for å starte elektriske ladninger og derved skape strøm. Elektrisk strøm, som kjører gjennom ledere, er i stand til å starte motorer, overføre informasjon, belysningskanaler og hjem, og mye mer.

Navnet på volt som enhet ble valgt til ære for Alessandro Volta (1745-1827), den italienske fysikeren og kjemikeren som oppfant det elektriske batteriet rundt 1800. På den tiden hadde anatomikeren Luigi Galvani verifisert at froskebein kunne være kontrakt ved å bruke strøm. Volta, klar over disse resultatene, begynte også å lete etter elektriske ladninger i dyrevev ved hjelp av et elektroskop.

Figur 1. Utvalg av AA-batterier med en nominell spenning på 1,5 V, mye brukt i små enheter, som radioer, kameraer, lommelykter og leker. Kilde: Pixabay.

Volta fant imidlertid ikke det han lette etter i organiske materialer og var til slutt overbevist om at de elektriske ladningene på en eller annen måte var i metallene han berørte froskebeina med.

Figur 2. Portrett av Alessandro Volta. Kilde: Wikimedia Commons.

Volta innså også at to forskjellige metaller produserte en potensiell forskjell, og at noen kombinasjoner var bedre enn andre. Slik bygde han det første batteriet: ark filt fuktet i saltløsning mellom to sølv- og sinkelektroder. Han stablet flere av disse lagene og kunne dermed produsere en stabil elektrisk strøm.

Konsept og formler

I 1874 ble spenningen, sammen med ohm, adoptert som enheter for henholdsvis spenning og motstand, av en kommisjon av British Association for the Advancement of Science (BAAS) bestående av bemerkelsesverdige forskere fra hele verden.

På den tiden ble de kalt “praktiske enheter”, og i dag er de en del av International System of Units eller SI.

I det meste av litteraturen er potensialforskjellen definert som energi per enhetsladning. Hvis du har en elektrisk ladning midt i et elektrisk felt produsert av en annen lading, må du faktisk gjøre arbeid for å få dem til å flytte fra et sted til et annet.

Arbeidet som er gjort lagres i konfigurasjonen av ladninger som en endring i deres elektriske potensielle energi, som vi vil kalle ∆U. Symbolet ∆ indikerer denne endringen eller forskjellen, siden ∆U = _Final U - _{Initial Initial} .

På denne måten er potensialforskjellen mellom to punkter ∆V definert som:

Siden energi har enheter av joule (J) og ladningen kommer i coulomb (C), er en spenning på 1 volt (V) lik 1 joule / coulomb:

Dermed tilsvarer 1 volt en potensiell forskjell som gjør arbeidet med 1 joule for hver coulomb.

Alternativ definisjon av volt

En annen måte å definere volt er ved å koble elektrisk strøm og strøm. På denne måten er 1 volt (V) potensialforskjellen mellom to punkter på en ledning som en strøm på 1 ampere (A) strømmer gjennom hvis strømmen som er spredt er 1 watt (W). Og dermed:

Denne definisjonen er viktig fordi den involverer intensiteten til elektrisk strøm, som er en av fysikkens grunnleggende størrelser. Derfor tilhører amperen gruppen av syv grunnleggende enheter:

Det er mulig å sjekke at begge definisjonene er likeverdige, vel vitende om at 1 watt er 1 joule / sekund og 1 ampere er 1 coulomb / sekund, derav:

Sekundene avbrytes, og J / C forblir, tilsvarer 1 newton. meter / coulomb. Derfor er 1 volt også uttrykt som:

Ohms lov

For noen materialer er det et lineært forhold mellom spenning (V), strøm (I) og elektrisk motstand (R) til et materiale, som er kjent som Ohms lov. Og dermed:

Siden enhetene for elektrisk motstand er ohm (Ω), viser det seg at 1 V = 1 A.Ω

ekvivalenser

For å måle spenninger brukes hovedsakelig multimeter eller tester og oscilloskop. Den første tilbyr en direkte måling av spenningen, og den andre har en skjerm for å vise signalets form, så vel som dens verdi.

Figur 3. Digital multimeter brukt til å måle forskjellige elektriske mengder. Kilde: Pixabay.

Det er vanlig å finne verdier som er mye større eller mindre enn volt, derfor er det nyttig å ha ekvivalensene mellom multipler og submultipler:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V

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

-1 mikrovolt (μV) = ^10-6 V

eksempler

Spenninger i biologi

I hjertet er det et område som kalles sinusknuten, som oppfører seg som et batteri ved å generere elektriske impulser som stimulerer hjerteslag.

Grafen av det samme oppnås gjennom et elektrokardiogram, som tilbyr verdiene av hjertesyklusen: varighet og amplitude. Takket være dette kan unormaliteter i funksjonen av hjertet oppdages.

Typiske verdier av membranpotensialet, inne i hjertet, er mellom 70-90 mV, mens elektrokardiografen er i stand til å registrere spenninger i størrelsesorden 1 mV.

Figur 4. Et elektrokardiogram registrerer hjertets elektriske aktivitet. Kilde: Pixabay.

Nervesystemet fungerer også ved elektriske impulser. Spenninger på rundt 70 mV kan måles i nervene til mennesker.

Spenninger på jorden

Jorden har sitt eget elektriske felt rettet mot det indre av planeten, på denne måten er det kjent at den er negativt ladet. Mellom overflaten og de øvre lagene i atmosfæren er det felt hvis størrelse varierer mellom 66-150 N / C, og potensielle forskjeller på opptil 100 kV kan etableres.

På den annen side tillater de naturlige strømningene som strømmer i undergrunnen, å karakterisere et terreng gjennom bruk av elektriske metoder i geofysikk. En test består av å sette inn elektroder i feltet, to for spenning og to for strøm og måle de respektive størrelser.

Ved å variere konfigurasjonen av elektrodene på forskjellige måter, er det mulig å bestemme motstanden til bakken, en egenskap som indikerer hvor lett eller vanskelig strøm kan strømme i et gitt materiale. Avhengig av oppnådde verdier, kan det utledes eksistensen av en elektrisk avvik, noe som kan indikere eksistensen av visse mineraler i undergrunnen.

Spenninger i ofte brukte enheter

-Hjemmenettverk (vekslende spenning): 110 V i Amerika og 220 i Europa.

-Park plugger i bilen: 15 kV

-Bilbatteri: 12V

-Et tørt batteri for leker og lommelykter: 1,5 V

-Voltage i et smarttelefonbatteri: 3,7 V.

referanser

1. International Electrotechnical Commission IEC. Historisk bakgrunn. Gjenopprettet fra: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Elektriske metoder. Gjenopprettet fra: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fysikk: En titt på verden. 6 ^ta Redigering forkortet. Cengage Learning.
4. Knight, R. 2017. Physics for Scientists and Engineering: a Strategy Approach.
5. Fakta om fysikk. Elektrisk felt på jorden. Gjenopprettet fra: hypertextbook.com.
6. Wikipedia. Elektrokardiogram. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Fysisk størrelse. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.