Volt

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezintiye atla Aramaya atla
Volt
NISTvoltChip.jpg
Ulusal Standartlar Bürosu tarafından standart bir volt olarak geliştirilen Josephson voltaj standardı çip
Genel bilgi
Ölçü sistemiSI türetilmiş birim
BirimiElektrik potansiyeli , elektromotor kuvvet
SembolV
AdınıAlessandro Volta
İçinde temel SI birimleri :kg · m 2 · s −3 · A −1

Volt (sembol: V ) olduğu türetilmiş birim için elektrik potansiyelinin , elektrik potansiyeli farkı ( voltaj ) ve elektromotor kuvveti . [1] Adını İtalyan fizikçi Alessandro Volta'dan (1745–1827) almıştır.

Tanım [ düzenle ]

Bir volt, bir amperlik bir elektrik akımı bu noktalar arasında bir watt güç dağıttığında , iletken bir telin iki noktası arasındaki elektrik potansiyeli olarak tanımlanır . [2] Aynı şekilde, bu, bir vermek olacaktır, iki nokta arasındaki potansiyel fark joule ait enerji başına coulomb içinden geçer yükün. SI temel birimleri ( m , kg , s ve A ) cinsinden şu şekilde ifade edilebilir:

Ayrıca amper çarpı ohm (mevcut zaman direnci, Ohm yasası ), saniyedeki weber (zaman başına manyetik akı), amper başına watt (birim akım başına güç, elektrik gücünün tanımı) veya coulomb başına joule (enerji başına enerji) olarak da ifade edilebilir. birim yük), aynı zamanda temel yük başına elektronvoltuna eşdeğerdir :

Josephson kavşak tanımı [ düzenle ]

1987'de 18. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı [3] tarafından tanımlanan ve 1990'dan itibaren kullanımda olan " geleneksel " volt, V 90 , sezyum frekansı ile birlikte tam frekanstan gerilime dönüşüm için Josephson etkisi kullanılarak uygulanır. standart .

İçin Josephson sabit , K J = 2 , e / h ( e olan , temel yüktür ve h olan Planck sabiti ), bir "geleneksel" değeri, K , J-90 = 0,4835979 GHz / uV volt tanımlamak amacıyla kullanılmıştır . 2019'da SI temel birimlerinin yeniden tanımlanmasının bir sonucu olarak, Josephson sabiti 2019'da tam bir K J = değerine sahip olacak şekilde yeniden tanımlandı.483 597 .848 416 98 ... GHz⋅V −1 , [4] K J-90 geleneksel değerinin yerini almıştır .

Bu standart, tipik olarak birkaç bin ya da onlarca bin bir seri bağlanmış bir dizi kullanılarak gerçekleştirilmiştir kavşaklar 10 ve (dizi tasarımına bağlı olarak), 80 GHz arasındaki mikrodalga sinyalleri uyarılan. [5] Ampirik olarak, birkaç deney, yöntemin cihaz tasarımından, malzemeden, ölçüm kurulumundan vb. Bağımsız olduğunu ve pratik bir uygulamada hiçbir düzeltme terimine gerek olmadığını göstermiştir. [6]

Su akışı analojisi [ değiştir ]

Gelen su akış benzer şekilde , zaman zaman su-dolu boru ile karşılaştırarak elektrik devreleri açıklamak için kullanılan gerilim su farkı benzetilen (elektrik potansiyelindeki fark) basınç ise, mevcut akan su miktarı ile orantılıdır. Bir direnç , boruların herhangi bir yerinde küçültülmüş bir çap veya akışa direnç sunan bir radyatöre benzer bir şey olabilir. Belki de bir kapasitör , daha yüksek bir su seviyesinin enerji depolayabildiği ve bir basınç oluşturduğu bir U kıvrımına benzetilebilir.

Belki de bir indüktör , bir çark aparatına benzetilebilir.

Gerilim ve akım arasındaki ilişki ( dirençler gibi omik cihazlarda ) Ohm kanunu ile tanımlanır . Ohm Yasası, her ikisi de kendi sistemlerindeki akı ve potansiyeli ilişkilendiren doğrusal modeller olduğundan, Hagen-Poiseuille denklemine benzer .

Ortak voltajlar [ değiştir ]

İki konum arasındaki voltajı ölçmek için bir multimetre kullanılabilir.
1,5 V C hücreli piller

Bir pildeki her bir elektrokimyasal hücrenin ürettiği voltaj , o hücrenin kimyası tarafından belirlenir (bkz. Galvanik hücre § Hücre voltajı ). Hücreler, bu voltajın katları için seri olarak birleştirilebilir veya voltajı farklı bir seviyeye ayarlamak için ek devre eklenebilir. Mekanik jeneratörler genellikle bir dizi fizibilite içinde herhangi bir gerilime göre inşa edilebilir.

Tanıdık kaynakların nominal gerilimleri:

  • Sinir hücresi dinlenme potansiyeli : ~ 75 mV [7]
  • Tek hücreli, şarj edilebilir NiMH [8] veya NiCd pil: 1,2 V
  • Tek hücreli, şarj edilemez (ör. AAA, AA, C ve D hücreleri ): alkalin pil : 1,5 V; [9] çinko-karbon pil : Yeni ve kullanılmamışsa 1,56 V
  • LiFePO 4 şarj edilebilir pil: 3,3 V
  • Kobalt bazlı Lityum polimer şarj edilebilir pil: 3,75 V (bkz . Ticari pil türlerinin karşılaştırması )
  • Transistör-transistör mantığı / CMOS (TTL) güç kaynağı: 5 V
  • USB : 5 V DC
  • PP3 batarya : 9 V
  • Otomobil akü sistemleri hücre başına 2,1 volttur; "12V" pil 6 hücreli veya 12.6V'dur; "24V" pil 12 hücreli veya 25.2V'dur. Bazı antika araçlar "6V" 3 hücreli piller veya 6,3 volt kullanır.
  • Ev şebeke elektriği AC: (bkz . Şebeke fişleri, voltajları ve frekansları olan ülkelerin listesi )
    • Japonya'da 100 V
    • Kuzey Amerika'da 120 V,
    • Avrupa, Asya, Afrika ve Avustralya'da 230 V
  • Hızlı geçiş üçüncü demiryolu : 600–750 V (bkz . Demiryolu elektrifikasyon sistemleri listesi )
  • Yüksek hızlı tren üstten geçen elektrik hatları: 50 Hz'de 25 kV , ancak istisnalar için demiryolu elektrifikasyon sistemleri listesine ve 60 Hz'de 25 kV'ye bakın.
  • Yüksek voltajlı elektrik enerjisi nakil hatları: 110 kV ve üstü (1.15 MV rekor; en yüksek aktif voltaj 1.10 MV'dir [10] )
  • Yıldırım : maksimum yaklaşık 150 MV. [11]

Tarih [ düzenle ]

Alessandro Volta
Grup fotoğraf Hermann Helmholtz , eşi (oturan) ve akademik arkadaşları Hugo Kronecker (solda), Thomas Corwin Mendenhall (sağda), Henry Villard (ortada) Uluslararası Elektrik Kongresi sırasında

1800 yılında savunduğu galvanik tepki konusunda profesyonel bir anlaşmazlık sonucu Luigi Galvani , Alessandro Volta sözde geliştirdi voltaik yığını , bir öncüsü pil sürekli elektrik üretti, akımı . Volta, elektrik üretmek için en etkili farklı metal çiftinin çinko ve gümüş olduğunu belirlemişti . 1861'de Latimer Clark ve Sir Charles Bright , direnç birimi için "volt" adını buldular. [12] 1873'te İngiliz Bilim İlerleme Derneği volt, ohm ve farad'ı tanımladı. [13] 1881'de Uluslararası Elektrik Kongresi, şimdi Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), voltajı elektromotor kuvvet birimi olarak onayladı. [14] Voltu 10 8 cgs voltaj birimine eşit yaptılar, o zamanlar cgs sistemi bilimdeki alışılmış birim sistemiydi. Böyle bir oranı seçtiler çünkü cgs voltaj birimi uygunsuz bir şekilde küçüktür ve bu tanımdaki bir volt yaklaşık olarak günün telgraf sistemlerindeki standart voltaj kaynağı olan bir Daniell hücresinin emfidir . [15] O sırada, volt, bir iletken üzerindeki potansiyel fark olarak tanımlandı [yani günümüzde "gerilim (fark)" olarak adlandırılan şey)amper bir watt'lık gücü dağıtır .

"Uluslararası volt" 1 / 1.434 olarak 1893 yılında tanımlandı EMK a Clark hücresi . Bu tanım, 1908'de uluslararası ohm ve uluslararası amper temelli bir tanım lehine terk edildi, ta ki "yeniden üretilebilir birimler" kümesinin tamamı 1948'de terk edilinceye kadar. [16]

Bir temel SI birimleri yeniden tanımlanması değerini tanımlayan da dahil olmak üzere, temel bir ücret , Mayıs 2019, 20 yürürlüğe giren [17]

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

  • Büyüklük dereceleri (voltaj)
  • Ray çekiş gerilimi
  • SI elektromanyetizma birimleri
  • Birim önekleri için SI öneki
  • Standartlaştırılmış demiryolu gerilimleri
  • Voltmetre

Referanslar [ düzenle ]

  1. ^ "SI Broşürü, Tablo 3 (Bölüm 2.2.2)" . BIPM. 2006. 2007-06-18 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 2007-07-29 .
  2. ^ BIPM SI Broşürü: Ek 1, s. 144
  3. ^ "CGPM Kararları: 18. toplantı (12-15 Ekim 1987)" .
  4. ^ " SI'daki amper ve diğer elektrik birimlerinin tanımı için mise en pratique " (PDF) . BIPM .
  5. ^ Burroughs, Charles J .; Bent, Samuel P .; Harvey, Todd E .; Hamilton, Clark A. (1999/06/01), "1 Volt DC Programlanabilir Josephson Gerilimi Standart" , Uygulamalı superiletkenler IEEE İşlemleri , Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE), 9 (3): 4145-4149, bibcode : 1999ITAS .... 9.4145B , doi : 10.1109 / 77.783938 , ISSN 1051-8223 
  6. ^ Keller, Mark W (2008-01-18), "Kuantum metroloji üçgeninin mevcut durumu" (PDF) , Metrologia , 45 (1): 102–109, Bibcode : 2008Metro..45..102K , doi : 10.1088 / 0026-1394 / 45/1/014 , ISSN 0026-1394 , 2010-05-27 tarihinde orjinalinden (PDF) arşivlenmiş , 2010-04-11'de erişilmiştir , Teorik olarak, herhangi bir düzeltme terimi için herhangi bir güncel tahmin bulunmamaktadır. Ampirik olarak, birkaç deney göstermiştir ki K J ve R K   cihaz tasarımından, malzemesinden, ölçüm düzeninden vb. bağımsızdır. Evrenselliğin bu gösterimi, ilişkilerin kesinliği ile tutarlıdır, ancak bunu tam olarak kanıtlamaz.
  7. ^ Bullock, Orkand ve Grinnell, s. 150–151; Junge, s. 89–90; Schmidt-Nielsen, s. 484
  8. ^ Hill, Paul Horowitz; Winfield; Winfield, Hill (2015). Elektronik Sanatı (3. baskı). Cambridge [ua]: Cambridge Univ. Basın. s. 689. ISBN 978-0-521-809269.
  9. ^ SK Loo and Keith Keller (Ağu 2004). "TPS61070 Yükseltici Dönüştürücüyü Kullanarak Tek Hücreli Pil Deşarj Özellikleri" (PDF) . Texas Instruments.
  10. ^ "Dünyanın En Büyük Ultra Yüksek Gerilim Hattı Çin Genelinde Güç Sağlıyor" . www.bloomberg.com . 1 Ocak 2019 . Erişim tarihi: 7 January 2020 .
  11. ^ https://www.riskva.com/fff/lightning_062613.html
  12. ^ Çeşitli elektriksel büyüklükteki birimlerin isimleri olarak Bright ve Clark, voltaj için "ohma", şarj için "farad", akım için "galvat" ve direnç için "volt" önerdi. Görmek:
    • Latimer Clark ve Sir Charles Bright (1861) "Elektriksel nicelik ve direnç standartlarının oluşumu üzerine" İngiliz Bilim İlerleme Derneği Otuz Birinci Toplantısı Raporu (Manchester, İngiltere: Eylül 1861), bölüm: Matematik ve Fizik, s. 37-38.
    • Latimer Clark ve Sir Charles Bright (9 Kasım 1861) "Elektriksel büyüklüklerin ve direncin ölçülmesi," The Electrician , 1 (1): 3–4.
  13. ^ Sir W. Thomson, vd. (1873) "Dinamik ve Elektrik Birimlerinin Seçimi ve İsimlendirilmesi Komitesi'nin ilk raporu," İngiliz Bilim İlerleme Derneği 43. Toplantısı Raporu (Bradford, Eylül 1873), s. 222-225. S. 223: " 'ohm,' orijinal standart bobin tarafından temsil edildiği gibi, yaklaşık 10 9 ; voltluk 'yaklaşık olarak 10 direnç CGS birimleri' 8 elektromotor kuvvet CGS birimleri ve 'Farad' yaklaşık olarak 1/10 9 CGS kapasite birimi. "
  14. ^ (Anon.) (24 Eylül 1881) "The Electrical Congress," The Electrician , 7  : 297.
  15. ^ Hamer, Walter J. (15 Ocak 1965). Standart Hücreler: Yapısı, Bakımı ve Özellikleri (PDF) . Ulusal Standartlar Bürosu Monograph # 84. ABD Ulusal Standartlar Bürosu.
  16. ^ "Elektrik Üniteleri için Gözden Geçirilmiş Değerler" (PDF) . Bell Laboratuvarları Kaydı . XXV (12): 441. Aralık 1947.
  17. ^ Taslak Karar A "Uluslararası Birim Sisteminin (SI) revizyonu hakkında" 26. toplantısında (2018) CGPM'ye sunulacak (PDF)

Dış bağlantılar [ düzenle ]

  • Elektrik birimlerinin tarihçesi.