Вольт

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[ | код]

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.

${\displaystyle {\mbox{В}}={\dfrac {\mbox{Вт}}{\mbox{А}}}={\dfrac {\mbox{Дж}}{\mbox{Кл}}}={\dfrac {{\mbox{м}}^{2}\cdot {\mbox{кг}}}{{\mbox{с}}^{3}\cdot {\mbox{А}}}}={\mbox{А}}\cdot {\mbox{Ом}}.}$

Определение на основе эффекта Джозефсона[ | код]

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^[4]

${\displaystyle K_{\text{J-90}}={\frac {2e}{h}}=}$ 0,4835979 ГГц/мкВ,

где e — элементарный заряд, h — 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[ | код]

• Наилучшая разрешающая способность при сравнении напряжений постоянного тока составляет 10 аттовольт (1⋅10⁻¹⁷ В)^[7].
• Наименьшее измеряемое постоянное напряжение серийно выпускаемым прибором — 20 пиковольт (2⋅10⁻¹¹ 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 (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 — 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[ | код]

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[ | код]

Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ.

Примечания[ | код]

	В Викисловаре есть статья «вольт»