Вольт

Шаблон:Не путать {{#if: | }} Шаблон:Единица измерения Вольт (русское обозначение: В; международное: V<ref name="ГОСТ 8.417-2002">Шаблон:Cite web</ref>) — 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<ref>Шаблон:Книга</ref>.

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<ref>Шаблон:Книга:Сивухин Д.В.: Электричество</ref>. 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

Файл:NISTvoltChip.jpg

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<ref>Representation of the volt by means of the Josephson effect Шаблон:Wayback // BIPM.</ref>

<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<ref>Шаблон:Статья</ref>. Эксперименты показали, что этот метод нечувствителен к конкретной реализации установки и не требует введения поправочных коэффициентов<ref>Шаблон:Статья</ref>.

Шкала напряжений

• Наилучшая разрешающая способность при сравнении напряжений постоянного тока составляет 10 аттовольт (Шаблон:Val)<ref>Highly precise comparison of Nb/Al/AlOx/Al/AlOx/Al/Nb Josephson junction arrays using a SQUID as a null detector Шаблон:Wayback.</ref>.
• Наименьшее измеряемое постоянное напряжение серийно выпускаемым прибором — 20 пиковольт (Шаблон:Val)<ref>Model P13a — D.C. Picovoltmeter Шаблон:Wayback.</ref>.
• Чувствительность радиоприёмников связной аппаратуры при голосовой передаче — 1…1,5 мкВ (одни из самых слабых сигналов напряжения, массово применяемых в настоящее время)<ref name="SINAD">Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don’t Get Lost in the Noise Floor Шаблон:Wayback.</ref>.
• Выходное максимальное напряжение на обмотке магнитной головки кассетного магнитофона — 0,3 мВ<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
• 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)<ref name="ГОСТ 29322">Межгосударственный стандарт ГОСТ 29322—2014 (IEC 60038:2009). Напряжения стандартные Шаблон:Wayback.</ref>.
• 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)<ref name="метрополитен">Артерии метрополитена Шаблон:Wayback.</ref>.
• 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<ref>Дуков В. М. История систем единиц измерения физических величин Шаблон:Wayback // Из книги «Исторические обзоры в курсе физики средней школы» (Шаблон:М.: Просвещение, 1983)</ref>. 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<ref>Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) Шаблон:WaybackШаблон:Ref на сайте Международного бюро мер и весов</ref>.

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	10−1 В
102 В	10−2 В
103 В	10−3 В
106 В	10−6 В
109 В	10−9 В
1012 В	10−12 В
1015 В	10−15 В
1018 В	10−18 В
1021 В	10−21 В
1024 В	10−24 В
1027 В	10−27 В
1030 В	10−30 В Шаблон:Кратные и дольные единицы/Единица {{ #ifexpr: 3 > 3 or 30 < 30 or 3 > 3 or 30 < 30 | Шаблон:Кратные и дольные единицы/Легенда | Шаблон:Кратные и дольные единицы/Легенда }}

Примечания

Шаблон:Родственный проект{{#if:||}}{{#if: вольт || {{#ifeq: Вольт | вольт | | }} }} Шаблон:ВС Шаблон:Навигационная таблица