VOLT ELLER VOLT: KONCEPT OCH FORMLER, EKVIVALENSER, EXEMPEL - FYSISK - 2025

Den volt eller volt är den enhet som används i det internationella systemet för SI-enheter för att uttrycka spänning och elektrisk potential, en av de viktigaste storheterna el. Spänningen utför det arbete som krävs för att starta elektriska laddningar och därigenom skapa en ström. Elektrisk ström, som reser genom ledare, kan starta motorer, överföra information, belysningsvägar och hem och mycket mer.

Namnet volt som en enhet valdes till ära för Alessandro Volta (1745-1827), den italienska fysikern och kemisten som uppfann det elektriska batteriet omkring 1800. Vid den tiden hade anatomisten Luigi Galvani verifierat att groda ben kunde vara kontrakt genom att applicera el. Volta, medveten om dessa resultat, började också leta efter elektriska laddningar i djurvävnader med hjälp av ett elektroskop.

Bild 1. Sortiment av AA-batterier med en nominell spänning på 1,5 V, allmänt använt i små enheter, till exempel radio, kameror, ficklampor och leksaker. Källa: Pixabay.

Men Volta hittade inte vad han letade efter i organiska material och var äntligen övertygad om att de elektriska laddningarna, på något sätt, var i de metaller som han rörde grodbenen med.

Bild 2. Porträtt av Alessandro Volta. Källa: Wikimedia Commons.

Volta insåg också att två olika metaller producerade en potentiell skillnad och att vissa kombinationer var bättre än andra. Så här byggde han det första batteriet: ark med filt fuktad i saltlösning mellan två silver- och zinkelektroder. Han staplade upp flera av dessa lager och kunde därmed producera en stabil elektrisk ström.

Koncept och formler

1874 antogs spänningen, tillsammans med ohm, som enheter för spänning respektive motstånd av en kommission av British Association for the Advancement of Science (BAAS) bestående av anmärkningsvärda forskare från hela världen.

Vid den tiden kallades de ”praktiska enheter” och idag ingår de i International System of Units eller SI.

I större delen av litteraturen definieras potentialskillnaden som energi per enhetsladdning. Om du har en elektrisk laddning mitt i ett elektriskt fält som produceras av en annan laddning måste du verkligen göra arbete för att få dem att flytta från en plats till en annan.

Arbetet lagras i konfigurationen av laddningar som en förändring av deras elektriska potentialenergi, som vi kommer att kalla ∆U. Symbolen ∆ indikerar denna förändring eller skillnad, eftersom ∆U = _Final U - _{Initial Initial} .

På detta sätt definieras potentialskillnaden mellan två punkter ∆V som:

Eftersom energi har enheter av joule (J) och laddningen kommer i coulomb (C), är en spänning på 1 volt (V) lika med 1 joule / coulomb:

Således motsvarar 1 volt en potentiell skillnad som gör arbetet med 1 joule för varje coulomb.

Alternativ definition av volt

Ett annat sätt att definiera volt är genom att länka elektrisk ström och ström. På detta sätt är 1 volt (V) potentialskillnaden mellan två punkter på en ledning genom vilken en ström på 1 ampere (A) strömmar om effekten som sprids är 1 watt (W). Således:

Denna definition är viktig eftersom den involverar intensiteten av elektrisk ström, som är en av de grundläggande storheterna i fysik. Därför tillhör amperen gruppen av sju grundläggande enheter:

Det är möjligt att kontrollera att båda definitionerna är likvärdiga, med vetskap om att 1 watt är 1 joule / sekund och 1 ampere är 1 coulomb / sekund, följaktligen:

Sekunderna avbryts och J / C kvarstår, motsvarande 1 newton. meter / coulomb. Därför uttrycks 1 volt också som:

Ohms lag

För vissa material uppfylls ett linjärt förhållande mellan spänningen (V), strömmen (I) och det elektriska motståndet (R) för ett material, vilket kallas Ohms lag. Således:

Eftersom enheterna för elektriskt motstånd är ohm (Ω), visar det sig att 1 V = 1 A.Ω

Likvärdiga

För att mäta spänningar används huvudsakligen multimetern eller testaren och oscilloskopet. Den första erbjuder en direkt mätning av spänningen och den andra har en skärm för att visa signalens form, liksom dess värde.

Bild 3. Digital multimeter som används för att mäta olika elektriska mängder. Källa: Pixabay.

Det är vanligt att hitta värden som är mycket högre eller lägre än volt, därför är det användbart att ha ekvivalenterna mellan multiplarna och submultiplarna:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V

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

-1 mikrovolt (μV) = ^10-6 V

exempel

Spänningar i biologi

I hjärtat finns ett område som kallas sinusnoden, som uppträder som ett batteri genom att generera elektriska impulser som stimulerar hjärtslaget.

Diagrammet över densamma erhålls med hjälp av ett elektrokardiogram, som erbjuder värdena för hjärtcykeln: varaktighet och amplitud. Tack vare detta kan avvikelser i hjärtats funktion upptäckas.

Typiska värden på membranpotentialen inuti hjärtat är mellan 70-90 mV, medan elektrokardiografen kan registrera spänningar i storleksordningen 1 mV.

Bild 4. Ett elektrokardiogram registrerar hjärtans elektriska aktivitet. Källa: Pixabay.

Nervsystemet fungerar också genom elektriska impulser. Spänningar på cirka 70 mV kan mätas i människors nerver.

Spänningar på jorden

Jorden har sitt eget elektriska fält riktat mot planetens inre, på detta sätt är det känt att den är negativt laddad. Mellan ytan och de övre lagren av atmosfären finns fält vars storlek varierar mellan 66-150 N / C, och potentiella skillnader på upp till 100 kV kan fastställas.

Å andra sidan tillåter de naturliga strömmarna som flyter i undergrunden att känneteckna ett terräng genom användning av elektriska metoder i geofysik. Ett test består av att sätta in elektroder i fältet, två för spänning och två för ström och mäta respektive storlekar.

Genom att variera konfigurationen av elektroderna på olika sätt är det möjligt att bestämma resistiviteten hos marken, en egenskap som indikerar hur lätt eller svår ström kan flyta i ett givet material. Beroende på erhållna värden kan förekomsten av en elektrisk avvikelse sluts, vilket kan indikera förekomsten av vissa mineraler i undergrunden.

Spänningar i vanliga enheter

-Hemmans nätverk (växelspänning): 110 V i Amerika och 220 i Europa.

-Parkproppar i bilen: 15 kV

-Bilbatteri: 12V

-Torrt batteri för leksaker och ficklampor: 1,5 V

-Voltage i ett smartphonebatteri: 3,7 V.

referenser

1. International Electrotechnical Commission IEC. Historisk bakgrund. Återställd från: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Elektriska metoder. Återställd från: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fysik: En titt på världen. 6 ^ta Redigering förkortad. Cengage Learning.
4. Knight, R. 2017. Fysik för forskare och teknik: en strategi-strategi.
5. Faktaboken för fysik. Elektriskt fält på jorden. Återställd från: hypertextbook.com.
6. Wikipedia. Elektrokardiogram. Återställd från: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Fysisk storlek. Återställd från: es.wikipedia.org.