Открыть главное меню

Вольт

Вольт (русское обозначение: В; международное: V) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы. Названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольты (1745—1827), который изобрёл первую электрическую батарею — вольтов столб и опубликовал результаты своих экспериментов в 1800 году.

вольт
В, V
Величина электрический потенциал электрическое напряжение электродвижущая сила
Система СИ
Тип производная

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) ед. потенциала СГСЭ[1].

ОпределениеПравить

Вольт (В, V) может быть определён либо как электрическое напряжение на концах проводника, необходимое для выделения в нём теплоты мощностью в один ватт (Вт, W) при силе протекающего через этот проводник постоянного тока в один ампер (A), либо как разность потенциалов между двумя точками электростатического поля, при прохождении которой над зарядом величиной 1 кулон (Кл, C) совершается работа величиной 1 джоуль (Дж, J), либо как разность потенциалов на резисторе в 1 Ом (Ω) при протекании через него тока в 1 ампер[2]. Выраженный через основные единицы системы СИ, один вольт равен м² · кг · с−3 · A−1.

 

Определение на основе эффекта ДжозефсонаПравить

 
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[3]:

  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[4]. Эксперименты показали, что этот метод нечувствителен к конкретной реализации установки и не требует введения поправочных коэффициентов[5].

Шкала напряженийПравить

Исторический экскурсПравить

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[7]. 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[8].

Впоследствии 1 вольт обычно определялся через единицу энергии джоуль и единицу заряда кулон.

Кратные и дольные единицыПравить

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

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 В декавольт даВ daV 10−1 В децивольт дВ dV
102 В гектовольт гВ hV 10−2 В сантивольт сВ cV
103 В киловольт кВ kV 10−3 В милливольт мВ mV
106 В мегавольт МВ MV 10−6 В микровольт мкВ µV
109 В гигавольт ГВ GV 10−9 В нановольт нВ nV
1012 В теравольт ТВ TV 10−12 В пиковольт пВ pV
1015 В петавольт ПВ PV 10−15 В фемтовольт фВ fV
1018 В эксавольт ЭВ EV 10−18 В аттовольт аВ aV
1021 В зеттавольт ЗВ ZV 10−21 В зептовольт зВ zV
1024 В иоттавольт ИВ YV 10−24 В иоктовольт иВ yV
     применять не рекомендуется

ПримечанияПравить

  1. И. В. Савельев. Курс общей физики. — Т. II. Электричество. — С. 41.
  2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 196. — 688 с.
  3. Representation of the volt by means of the Josephson effect // BIPM
  4. Burroughs, C. J., Benz, S. P., Harvey, T. E., Hamilton, C. A. 1 Volt DC Programmable Josephson Voltage Standard System (англ.) // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. — 1999. — Vol. 9. — P. 4145—4148.
  5. Mark W. Keller. Current status of the quantum metrology triangle (англ.) // Metrologia. — 2008. — Vol. 45. — P. 102. — DOI:10.1088/0026-1394/45/1/014.
  6. Магнитные головки для кассетных магнитофонов (недоступная ссылка). Дата обращения 28 сентября 2015. Архивировано 28 сентября 2015 года.
  7. В. М. Дуков. История систем единиц измерения физических величин Архивная копия от 26 января 2012 на Wayback Machine // Из кн. «Исторические обзоры в курсе физики средней школы» (М.: Просвещение, 1983)
  8. Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов