Voltio

Voltio (designación rusa: V ; internacional: V [1] ) - en el Sistema Internacional de Unidades (SI) una unidad de medida de potencial eléctrico , diferencia de potencial , voltaje eléctrico y fuerza electromotriz .

Lleva el nombre del físico y fisiólogo italiano Alessandro Volta (1745-1827), quien inventó la primera batería galvánica eléctrica : la columna voltaica y publicó los resultados de sus experimentos en 1800 .

Por definición, la diferencia de potencial entre dos puntos es igual a 1 voltio, si para mover una carga de 1 colgante de un punto a otro, se debe realizar sobre ella un trabajo de 1 julio . Un voltio también es igual a un voltaje eléctrico que provoca una corriente continua de 1 amperio a una potencia de 1 vatio en un circuito eléctrico .

De acuerdo con las reglas del SI con respecto a las unidades derivadas , que llevan el nombre de científicos, el nombre de la unidad voltio se escribe con una letra minúscula y su designación con una letra mayúscula . Esta ortografía de la designación también se conserva en las designaciones de unidades derivadas formadas con el voltio. Por ejemplo, la designación de la unidad de medida de la intensidad del campo eléctrico " voltio por metro " se escribe como V/m.

1 V = (1/300) unidades de potencial CGSE [2] .

Definición

El voltio puede definirse como el voltaje eléctrico en los extremos del conductor , necesario para liberar calor en él con una potencia de 1 vatio con una fuerza de 1 amperio de corriente continua que fluye a través de este conductor , o como una diferencia de potencial entre dos puntos de un campo electrostático , durante el paso del cual sobre una carga de magnitud 1 coulomb realiza un trabajo de 1 julio , o como una diferencia de potencial a través de una resistencia de 1 ohm cuando una corriente de 1 amperio fluye a través de ella [3] . Expresado en unidades SI básicas , un voltio es igual a m² kg s −3 A −1 .

Definición basada en el efecto Josephson

Desde 1990, el voltio se ha estandarizado mediante la medición utilizando el efecto Josephson no estacionario , que utiliza la constante de Josephson para referirse al estándar , fijado por la 18.ª Conferencia General sobre Pesos y Medidas como [4]

donde e  es la carga elemental , h  es la constante de Planck .

Mediante este método, el valor del voltio se asocia de manera única con el estándar de frecuencia establecido por el reloj de cesio : cuando una matriz que consta de varios miles de uniones Josephson se irradia con radiación de microondas a frecuencias de 10 GHz a 80 GHz, se genera una estructura eléctrica bien definida. surge la tensión, con la ayuda de la cual se calibran los voltímetros [5] . Los experimentos han demostrado que este método es insensible a la implementación específica de la instalación y no requiere la introducción de factores de corrección [6] .

Escala de estrés

• La mejor resolución al comparar voltajes de CC es de 10 attovoltios ( 1⋅10 −17  V ) [7] .
• El voltaje directo más pequeño medido por un dispositivo comercialmente disponible es de 20 picovoltios ( 2⋅10 −11  V ) [8] .
• La sensibilidad de los receptores de radio de los equipos de comunicación durante la transmisión de voz es de 1 ... 1,5 μV (una de las señales de voltaje más débiles que se usan ampliamente en la actualidad) [9] .
• El voltaje de salida máximo en el devanado del cabezal magnético de la grabadora de casete  es de 0,3 mV [10] .
• La diferencia de potencial a través de la membrana de la neurona  es de 70 mV.
• Batería de NiCd  - 1,2 V.
• Pila alcalina  - 1,5 V.
• Batería de fosfato de hierro y litio (LiFePO 4 ) - 3,3 V.
• Cargador de Teléfono Móvil -  5.0V.
• Batería "Corona"  - 9 V.
• Batería de automóvil  - 12 V (para camiones pesados ​​- 24 V).
• El voltaje de la red doméstica en Rusia  es de 230 V (fase - neutro), 400 V (interfase) [11] .
• El voltaje en algunas redes industriales es de 400 V (trifásico), 400 V (monofásico), 690 V (trifásico).
• La tensión en la red de contactos del tranvía , trolebús  es de 600 V (660 V) (corriente continua).
• El voltaje del riel de contacto en el metro  es de 825 V (corriente continua) [12] .
• Ferrocarriles electrificados  : 3 kV (red de contacto de CC), 25 kV (red de contacto de CA).
• La tensión en las principales líneas de transmisión  es de 110, 220, 330, 500, 750 y 1150 kV.
• La tensión continua más alta obtenida en el laboratorio en el peletrón  es de 25 MV.
• El voltaje durante la descarga de un rayo  es de 100 MV y más.

Digresión histórica

La unidad "voltio" fue introducida en 1861 por un comité de normas eléctricas establecido por William Thomson . Su introducción estuvo relacionada con las necesidades actuales de la ingeniería física. El 1 de junio de 1898, por ley imperial en Alemania, se estableció 1 voltio como unidad de medida “legal” para EMF , igual a la EMF que excita una corriente de 1 ampere en un conductor con una resistencia de 1 ohm [ 13] . El voltio se introdujo en el Sistema Internacional de Unidades (SI) por decisión de la XI Conferencia General de Pesos y Medidas en 1960, simultáneamente con la adopción del sistema SI en su conjunto [14] .

Hasta 1990, 1 voltio se definía en términos de la unidad de energía, el joule , y la unidad de carga, el coulomb .

Múltiplos y submúltiplos

Los múltiplos y submúltiplos decimales se forman usando prefijos SI estándar .

Notas

1. ↑ GOST 8.417-2002 Sistema estatal para garantizar la uniformidad de las medidas (GSI). Unidades de cantidades (modificadas). . Consultado el 24 de julio de 2020. Archivado desde el original el 10 de abril de 2021. (indefinido)
2. ↑ Savelyev IV Curso de Física General. - T. II. Electricidad. - S. 41.
3. ↑ Sivukhin D.V. Curso general de física. - M. : Nauka , 1977. - T. III. Electricidad. - S. 196. - 688 pág.
4. ↑ Representación del voltio mediante el efecto Josephson . Archivado el 27 de junio de 2013 en Wayback Machine // BIPM.
5. ↑ Burroughs, CJ, Benz, SP, Harvey, TE, Hamilton, CA Sistema estándar de voltaje Josephson programable de 1 voltio CC  //  Transacciones IEEE sobre superconductividad aplicada. - 1999. - vol. 9.- Pág. 4145-4148.
6. ↑ Mark W. Keller. Estado actual del triángulo de metrología cuántica  (inglés)  // Metrologia . - 2008. - Vol. 45. - Pág. 102. - doi : 10.1088/0026-1394/45/1/014 .
7. ↑ Comparación altamente precisa de matrices de uniones Nb/Al/AlOx/Al/AlOx/Al/Nb Josephson usando un SQUID como detector nulo. Archivado el 20 de julio de 2020 en Wayback Machine .
8. ↑ Model P13a - DC Picovoltmeter Archivado el 20 de julio de 2020 en Wayback Machine .
9. ↑ Comprenda SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N y SFDR para que no se pierda en el ruido de fondo. Archivado el 3 de noviembre de 2020 en Wayback Machine .
10. ↑ Cabezales magnéticos para grabadoras de cassette (enlace inaccesible) . Fecha de acceso: 28 de septiembre de 2015. Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2015. (indefinido) 
11. ↑ Norma interestatal GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009). Estándar de voltajes Archivado el 12 de julio de 2018 en Wayback Machine .
12. ↑ Arterias del metro Archivado el 28 de marzo de 2022 en Wayback Machine .
13. ↑ Dukov V. M. Historia de los sistemas de unidades de medida de cantidades físicas Copia de archivo fechada el 26 de enero de 2012 en Wayback Machine // Del libro "Reseñas históricas en el curso de física en la escuela secundaria" ( M .: Educación, 1983)
14. ↑ Resolución 12 de la 11.ª reunión de la CGPM (1960) Archivado el 28 de julio de 2012 en Wayback Machine  en el sitio web de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas

diccionarios y enciclopedias	Gran danés gran chino gran noruego gran ruso Brockhaus y Efron Pequeño Brockhaus y Efron Britannica (en línea)