Русская Википедия:Вольт
Шаблон:Другие значения Шаблон:Единица измерения 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].
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 м² · кг · с−3 · A−1.
- <math>\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}}.</math>
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]
- <math>K_\text{J-90} = \frac{2e}{h} =</math> 0,4835979 ГГц/мкВ,
где Шаблон:Math — элементарный заряд, Шаблон:Math — 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[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 (Шаблон:Val)[7].
- Наименьшее измеряемое постоянное напряжение серийно выпускаемым прибором — 20 пиковольт (Шаблон:Val)[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 (660 В) (постоянный ток).
- Напряжение контактного рельса в метрополитене — 825 В (постоянный ток)[12].
- Электрифицированные железные дороги — 3 кВ (контактная сеть постоянного тока), 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. Шаблон:Кратные и дольные единицы
Примечания
Шаблон:Викисловарь Шаблон:ВС Шаблон:Единицы СИ
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Книга:Сивухин Д.В.: Электричество
- ↑ Representation of the volt by means of the Josephson effect Шаблон:Wayback // BIPM.
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Highly precise comparison of Nb/Al/AlOx/Al/AlOx/Al/Nb Josephson junction arrays using a SQUID as a null detector Шаблон:Wayback.
- ↑ Model P13a — D.C. Picovoltmeter Шаблон:Wayback.
- ↑ Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don’t Get Lost in the Noise Floor Шаблон:Wayback.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Межгосударственный стандарт ГОСТ 29322—2014 (IEC 60038:2009). Напряжения стандартные Шаблон:Wayback.
- ↑ Артерии метрополитена Шаблон:Wayback.
- ↑ Дуков В. М. История систем единиц измерения физических величин Шаблон:Wayback // Из книги «Исторические обзоры в курсе физики средней школы» (Шаблон:М.: Просвещение, 1983)
- ↑ Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) Шаблон:WaybackШаблон:Ref-en на сайте Международного бюро мер и весов
