Вольт: единица измерения напряжения¶
Вольт (русское обозначение: В; международное: V) — единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов (напряжения) и электродвижущей силы в Международной системе единиц (СИ). Названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольты, создателя первого химического источника постоянного тока — вольтова столба. Один вольт равен разности потенциалов между двумя точками проводника, при перемещении между которыми электрического заряда в один кулон совершается работа в один джоуль.
¶Определение и связь с другими единицами
Вольт выражается через основные и производные единицы СИ:
- 1 В = 1 Дж/Кл (джоуль на кулон);
- 1 В = 1 Вт/А (ватт на ампер);
- 1 В = 1 А·Ом (ампер на ом), что следует из закона Ома.
Через основные единицы СИ вольт записывается как кг·м²·с⁻³·А⁻¹. В системе СГС существует аналогичная по смыслу единица — статвольт, однако она не входит в СИ и практически не применяется в инженерии.
¶История
Алессандро Вольта в 1800 году сконструировал «вольтов столб» — устройство из чередующихся медных и цинковых пластин, разделённых тканью, смоченной электролитом. Это был первый в истории гальванический элемент, дававший стабильный электрический ток. Открытие позволило перейти от изучения кратковременных электростатических разрядов к исследованию постоянного тока.
На Международном конгрессе электриков в 1881 году, проходившем в Париже, вольт был официально принят как единица электродвижущей силы. Первоначально его определяли через эталонный элемент Кларка, затем — через международный эталон, а с 1948 года — через абсолютные измерения в системе СИ. В 1990 году введён современный практический эталон вольта на основе эффекта Джозефсона, обеспечивающий воспроизводимость с высокой точностью.
¶Кратные и дольные единицы
Стандартные приставки СИ применяются к вольту так же, как и к другим единицам:
| Обозначение | Название | Значение |
|---|---|---|
| мкВ | микровольт | 10⁻⁶ В |
| мВ | милливольт | 10⁻³ В |
| В | вольт | 1 В |
| кВ | киловольт | 10³ В |
| МВ | мегавольт | 10⁶ В |
Микровольты и милливольты характерны для биологических сигналов и слаботочных датчиков, киловольты — для линий электропередачи и промышленного оборудования, мегавольты — для ускорителей частиц и высоковольтных испытательных установок.
¶Практические значения напряжений
Для ориентира в быту и технике используются типичные значения:
- 1,5 В — гальванический элемент (батарейка) типоразмера AA;
- 3,7 В — литий-ионный аккумулятор мобильного устройства;
- 12 В — бортовая сеть легкового автомобиля;
- 220–230 В — бытовая однофазная сеть в России и Европе (в России номинально 230 В, 50 Гц);
- 380 В — линейное напряжение трёхфазной промышленной сети;
- 10–750 кВ — классы напряжения линий электропередачи.
¶Применение в науке и технике
Вольт — базовая величина при описании электрических цепей. Напряжение определяет условия работы изоляции, выбор проводников и режимы электронных приборов. В метрологии вольт воспроизводится с помощью квантовых эталонов, что делает его одной из наиболее точно измеряемых единиц СИ.
В медицине милливольты и микровольты используются при регистрации биоэлектрической активности: электрокардиография фиксирует сигналы порядка 1 мВ, электроэнцефалография — десятки микровольт. В электрохимии стандартные электродные потенциалы выражают в вольтах относительно водородного электрода.
¶Вольт в российской практике
В России вольт как единица допущен к применению в соответствии с федеральным законодательством об обеспечении единства измерений. Государственный первичный эталон вольта хранится во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии имени Д. И. Менделеева (ВНИИМ) в Санкт-Петербурге и основан на эффекте Джозефсона. Номинальное напряжение бытовой сети в стране стандартизировано как 230 В при частоте 50 Гц, хотя в обиходе по-прежнему часто называют значение 220 В, унаследованное от более раннего стандарта.
¶Обозначение и написание
В русском языке обозначение «В» пишется с заглавной буквы, поскольку единица названа по имени учёного. При этом полное наименование «вольт» пишется со строчной. Правила русской орфографии требуют раздельного написания числа и обозначения: «5 В», а не «5В». В международной практике действует аналогичное правило: заглавная V в обозначении, строчная v в слове volt.
¶Интересные факты
- Название единицы закрепилось за Вольтой при его жизни, что является редким случаем в истории науки.
- Эффект Джозефсона, лежащий в основе современного эталона вольта, был предсказан в 1962 году и через год подтверждён экспериментально, за что Брайан Джозефсон получил Нобелевскую премию по физике в 1973 году.
- Разность потенциалов в один вольт создаёт ток в один ампер в проводнике сопротивлением один ом — соотношение, известное как закон Ома.
Источники: Международная система единиц (СИ); материалы Международного бюро мер и весов; ВНИИМ им. Д. И. Менделеева; учебные курсы по общей электротехнике; биографические данные А. Вольты.