VOLT ARBA VOLT: SAMPRATA IR FORMULĖS, ATITIKMENYS, PAVYZDŽIAI - FIZINIS - 2025

Voltų arba voltų yra vienetas, naudojamas tarptautinėje sistemoje SI vienetų išreikšti įtampą ir elektros potencialą, viena iš pagrindinių dydžių elektros energijos. Įtampa atlieka darbus, reikalingus elektros krūviams pradėti ir tokiu būdu sukurti srovę. Elektros srovė, einanti per laidus, gali užvesti variklius, perduoti informaciją, apšviesti gatves ir namus bei daug daugiau.

Pavadinimas volt kaip vienetas buvo parinktas italų fiziko ir chemiko Alessandro Volta (1745-1827), išradusio elektrinį akumuliatorių apie 1800 m., Garbei. Tuo metu anatomikas Luigi Galvani patikrino, ar varlės kojos gali būti sutartis, taikant elektrą. Voltė, žinodama apie šiuos rezultatus, taip pat ėmėsi elektrinių krūvių ieškoti gyvūnų audiniuose, naudodama elektroskopą.

1 pav. AA baterijų, kurių vardinė įtampa 1,5 V, plačiai naudojamų mažuose prietaisuose, tokiuose kaip radijas, fotoaparatai, žibintuvėliai ir žaislai, asortimentas. Šaltinis: „Pixabay“.

Tačiau Volta nerado to, ko ieškojo organinėse medžiagose, ir buvo galutinai įsitikinęs, kad elektros krūviai kažkaip yra metaluose, su kuriais jis liečia varlės kojas.

2 pav. Alessandro Volta portretas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

„Volta“ taip pat suprato, kad du skirtingi metalai sukuria potencialų skirtumą ir kad kai kurie deriniai yra geresni nei kiti. Taip jis pastatė pirmąją bateriją: druskos tirpale sudrėkinto veltinio lakštus tarp dviejų sidabro ir cinko elektrodų. Jis surinko kelis iš šių sluoksnių ir taip sugebėjo sukurti stabilią elektros srovę.

Koncepcija ir formulės

1874 m. Didžiosios Britanijos mokslo pažangos asociacijos (BAAS) komisija, sudaryta iš žymių viso pasaulio mokslininkų, buvo įtampa kartu su omu, atitinkamai, kaip įtampos ir varžos vienetai.

Tuo metu jie buvo vadinami „praktiniais vienetais“ ir šiandien yra Tarptautinės vienetų sistemos arba SI dalis.

Daugelyje literatūros šaltinių potencialų skirtumas apibūdinamas kaip energijos kiekis, tenkantis vienam įkrovos vienetui. Iš tiesų, jei elektros krūvis yra kito krūvio sukuriamo elektrinio lauko viduryje, turite atlikti darbą, kad jie judėtų iš vienos vietos į kitą.

Atliktas darbas saugomas įkrovų konfigūracijoje kaip jų elektrinės potencialios energijos pokytis, kurį mes vadinsime ∆U. Simbolis ∆ rodo šį pokytį ar skirtumą, nes ∆U = _Final U - _{Initial Initial} .

Tokiu būdu galimas skirtumas tarp dviejų taškų ∆V yra apibūdinamas kaip:

Kadangi energija turi džaulių vienetus (J), o krūvis yra kulone (C), 1 volto (V) įtampa lygi 1 džauliui / kulonui:

Taigi 1 voltas prilygsta potencialo skirtumui, atliekant 1 džaulį kiekvienai kulonai.

Alternatyvus volto apibrėžimas

Kitas būdas voltui apibrėžti yra susiejant elektros srovę ir galią. Tokiu būdu 1 voltas (V) yra potencialo skirtumas tarp dviejų vielos taškų, per kuriuos teka 1 ampero (A) srovė, jei išsklaidyta galia yra 1 vatas (W). Taigi:

Šis apibrėžimas yra svarbus, nes apima elektros srovės stiprį, kuris yra vienas iš pagrindinių fizikos dydžių. Todėl amperas priklauso septynių pagrindinių vienetų grupei:

Galima patikrinti, ar abi apibrėžtys yra lygiavertės, žinant, kad 1 vatas yra 1 džaulys per sekundę ir 1 amperas yra 1 kulonas per sekundę, taigi:

Sekundės atšaukiamos, o J / C išlieka, lygus 1 niutonui. metras / kulonas. Todėl 1 voltas taip pat išreiškiamas:

Ohmo įstatymas

Kai kurioms medžiagoms būdingas tiesinis medžiagos įtampos (V), srovės (I) ir elektrinės varžos (R) santykis, kuris vadinamas Ohmo dėsniu. Taigi:

Kadangi elektrinės varžos vienetai yra omai (Ω), paaiškėja, kad 1 V = 1 A.Ω

Lygiavertiškumas

Įtampoms matuoti dažniausiai naudojamas multimetras arba testeris ir osciloskopas. Pirmasis siūlo tiesioginį įtampos matavimą, o antrasis turi ekraną, kuriame bus rodoma signalo forma, taip pat jo vertė.

3 pav. Skaitmeninis multimetras, naudojamas įvairiems elektros dydžiams matuoti. Šaltinis: „Pixabay“.

Įprasta rasti reikšmes, didesnes ar mažesnes už voltą, todėl naudinga turėti atitikmenis tarp kartotinių ir porūšių:

-1 kilovoltas (kV) = 1000 V

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

-1 mikrovoltas (μV) = 10 ^-6 V

Pavyzdžiai

Įtampa biologijoje

Širdyje yra sritis, vadinama sinuso mazgu, kuri elgiasi kaip baterija, generuodama elektrinius impulsus, kurie stimuliuoja širdies plakimą.

Tokia pati schema gaunama naudojant elektrokardiogramą, kurioje pateikiamos širdies ciklo vertės: trukmė ir amplitudė. Dėl šios priežasties galima nustatyti širdies veiklos sutrikimus.

Tipiškos širdies viduje esančio membranos potencialo vertės yra tarp 70–90 mV, o elektrokardiografas gali įrašyti 1 mV dydžio įtampą.

4 paveikslas. Elektrokardiograma užfiksuoja širdies elektrinį aktyvumą. Šaltinis: „Pixabay“.

Nervų sistemą veikia ir elektriniai impulsai. Žmonių nervuose galima išmatuoti apie 70 mV įtampą.

Įtampa žemėje

Žemė turi savo elektrinį lauką, nukreiptą į planetos vidų, tokiu būdu yra žinoma, kad jis yra neigiamai įkrautas. Tarp paviršiaus ir viršutinių atmosferos sluoksnių yra laukai, kurių stipris svyruoja tarp 66–150 N / C, ir galima nustatyti potencialų skirtumus iki 100 kV.

Kita vertus, natūralios žemės gelmėse tekančios srovės leidžia apibūdinti reljefą, naudojant geofizikos elektrinius metodus. Testą sudaro elektrodų įterpimas į lauką, du - įtampos, du - srovės, ir atitinkamo stiprio matavimas.

Keičiant elektrodų konfigūraciją skirtingais būdais, galima nustatyti žemės atsparumą - savybę, nurodančią, kokia lengva ar sudėtinga srovė gali tekėti tam tikroje medžiagoje. Atsižvelgiant į gautas vertes, galima daryti išvadą apie elektrinės anomalijos buvimą, o tai gali reikšti, kad podirvyje yra tam tikrų mineralų.

Įtampa dažniausiai naudojamuose prietaisuose

-Namų elektros tinklas (kintama įtampa): 110 V Amerikoje ir 220 Europoje.

-Atsparos kaiščiai automobilyje: 15 kV

-Automobilio akumuliatorius: 12V

- Sausas žaislų ir žibintuvėlių akumuliatorius: 1,5 V

-Išmaniojo telefono akumuliatoriaus įtampa: 3,7 V.

Nuorodos

1. Tarptautinė elektrotechnikos komisija IEC. Istorinės aplinkybės. Atkurta iš: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Elektriniai metodai. Atkurta iš: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fizika: žvilgsnis į pasaulį. 6 ^ta Taisymas sutrumpintas. „Cengage“ mokymasis.
4. Knight, R. 2017. Fizika mokslininkams ir inžinerijai: strategijos metodas.
5. Fizikos faktų knyga. Elektrinis laukas žemėje. Atkurta iš: hypertextbook.com.
6. Vikipedija. Elektrokardiograma. Atkurta iš: es.wikipedia.org.
7. Vikipedija. Fizinis dydis. Atkurta iš: es.wikipedia.org.