فولت

فولت
شريحة الجهد القياسية جوزيفسون التي طورها المكتب الوطني للمعايير كجهد قياسي
معلومات عامة
وحدة نظام	وحدة مشتقة من النظام الدولي للوحدات
وحدة من	الجهد الكهربائي ، القوة الدافعة الكهربائية
رمز	الخامس
سميت على اسم	أليساندرو فولتا
في الوحدات SI الأساسية :	كجم · م 2 · ث −3 · أ −1

و فولت (رمز: V ) هي وحدة مشتقة عن الجهد الكهربائي ، فرق الجهد الكهربائي ( الفولت )، و القوة الدافعة الكهربائية . ^[1] سُمي على اسم الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا (1745-1827).

التعريف

يُعرَّف الفولت الواحد على أنه الجهد الكهربائي بين نقطتين من السلك الموصل عندما يتبدد تيار واحد من الأمبير واحد واط من الطاقة بين تلك النقطتين. ^[2] مكافئ، هو فرق الجهد بين نقطتين من شأنها أن تضفي احد جول من الطاقة في الكولون من تهمة الذي يمر من خلال ذلك. يمكن التعبير عنها من حيث الوحدات الأساسية للنظام الدولي للوحدات ( م ، كجم ، ث ، أ ) مثل

${\ displaystyle {\ text {V}} = {\ frac {\ text {الطاقة المحتملة}} {\ text {charge}}} = {\ frac {\ text {J}} {\ text {C}}} = {\ frac {{\ text {kg}} \ cdot {\ text {m}} ^ {2} \ cdot {\ text {s}} ^ {- 2}} {{\ text {A}} \ cdot { \ text {s}}}}.}$

يمكن التعبير عنها أيضًا بأمبير مضروبًا في أوم (مقاومة الوقت الحالي ، قانون أوم ) ، ويبر في الثانية (تدفق مغناطيسي في كل مرة) ، وات لكل أمبير (الطاقة لكل وحدة تيار ، تعريف الطاقة الكهربائية) ، أو جول لكل كولوم (الطاقة لكل وحدة الشحنة) ، والتي تعادل أيضًا إلكترون فولت لكل شحنة أولية :

${\ displaystyle {\ text {V}} = {\ text {A}} \ cdot \ Omega = {\ frac {\ text {Wb}} {\ text {s}}} = {\ frac {\ text {W }} {\ text {A}}} = {\ frac {\ text {J}} {\ text {C}}} = {\ frac {\ text {eV}} {e}}.}$

تعريف مفرق جوزيفسون

و" التقليدية فولت"، V ₉₀ ، المحدد في عام 1987 من قبل 18 المؤتمر العام للأوزان والمقاييس ^[3] وفي استخدام منذ عام 1990، يتم تطبيق باستخدام تأثير جوزيفسون لالمحدد تحويل التردد إلى الجهد، جنبا إلى جنب مع تواتر السيزيوم قياسي .

بالنسبة إلى ثابت جوزيفسون ، K _J = 2 e / h (حيث e هي الشحنة الأولية و h هو ثابت بلانك ) ، تم استخدام القيمة "التقليدية" K _J-90 = 0.4835979 GHz / μV لغرض تعريف الفولت . نتيجة لإعادة تعريف 2019 للوحدات الأساسية للنظام الدولي للوحدات ، تم إعادة تعريف ثابت جوزيفسون في عام 2019 ليكون له قيمة دقيقة لـ K _J =483 597 0،848 416 98 ... غيغاهرتز / V ، ^[4] الذي حل محل قيمة التقليدية K _J-90 .

يتم تحقيق هذا المعيار عادةً باستخدام مصفوفة متصلة بالسلسلة تتكون من عدة آلاف أو عشرات الآلاف من الوصلات ، والتي تثيرها إشارات الميكروويف بين 10 و 80 جيجاهرتز (اعتمادًا على تصميم المصفوفة). ^{[5] من الناحية} التجريبية ، أظهرت العديد من التجارب أن الطريقة مستقلة عن تصميم الجهاز ، والمواد ، وإعداد القياس ، وما إلى ذلك ، ولا توجد شروط تصحيح مطلوبة في التنفيذ العملي. ^[6]

قياس تدفق المياه

في قياس تدفق الماء ، الذي يستخدم أحيانًا لشرح الدوائر الكهربائية من خلال مقارنتها بالأنابيب المملوءة بالماء ، يتم تشبيه الجهد (فرق الجهد الكهربائي) بالاختلاف في ضغط الماء ، بينما يتناسب التيار مع كمية المياه المتدفقة. A المقاوم سيكون انخفاض في مكان ما في قطر الأنابيب أو شيء أقرب إلى مقاومة المبرد تقدم في التدفق. ربما يمكن تشبيه المكثف بمنحنى U حيث يمكن لمستوى الماء الأعلى تخزين الطاقة وبناء رأس الضغط.

ربما يكون مغو يمكن تشبيه جهاز عجلة يطير.

يتم تعريف العلاقة بين الجهد والتيار (في الأجهزة الأومية مثل المقاومات ) بواسطة قانون أوم . قانون أوم هو مماثل ل معادلة هاجن-بوازوي ، وكلاهما النماذج الخطية المتعلقة تدفق و إمكانات في نظمها.

الفولتية المشتركة

يتم تحديد الجهد الذي تنتجه كل خلية كهروكيميائية في البطارية بواسطة كيمياء تلك الخلية (انظر الخلية الجلفانية § جهد الخلية ). يمكن دمج الخلايا في سلسلة لمضاعفات هذا الجهد ، أو إضافة دوائر إضافية لضبط الجهد على مستوى مختلف. يمكن عادةً إنشاء المولدات الميكانيكية لأي جهد في نطاق الجدوى.

الفولتية الاسمية للمصادر المألوفة:

• جهد راحة الخلايا العصبية : ~ 75 مللي فولت ^[7]
• بطارية NiMH ^[8] أحادية الخلية وقابلة لإعادة الشحن أو بطارية NiCd : 1.2 فولت
• وحيدة الخلية ، غير قابلة لإعادة الشحن (على سبيل المثال ، خلايا AAA و AA و C و D ): بطارية قلوية : 1.5 فولت ؛ ^[9] بطارية الزنك والكربون : 1.56 فولت إذا كانت طازجة وغير مستخدمة
• بطارية LiFePO ₄ القابلة لإعادة الشحن: 3.3 فولت
• الكوبالت ومقرها ليثيوم بوليمر بطارية قابلة للشحن: 3.75 V (انظر مقارنة بين أنواع البطاريات التجارية )
• منطق الترانزستور / الترانزستور / مصدر طاقة CMOS (TTL): 5 فولت
• USB : 5 فولت تيار مستمر
• بطارية PP3 : 9 فولت
• أنظمة بطاريات السيارات - 2.1 فولت لكل خلية ؛ بطارية "12 V" هي 6 خلايا ، أو 12.6 فولت ؛ بطارية "24 فولت" عبارة عن 12 خلية ، أو 25.2 فولت. تستخدم بعض المركبات العتيقة بطاريات "6 فولت" ثلاثية الخلايا ، أو 6.3 فولت.
• التيار الكهربائي المنزلي : (انظر قائمة البلدان التي بها مقابس كهربائية رئيسية ، الفولتية والترددات )
  • 100 فولت في اليابان ،
  • 120 فولت في أمريكا الشمالية ،
  • 230 فولت في أوروبا وآسيا وأفريقيا وأستراليا
• قطار ثالث للنقل السريع : 600-750 فولت (انظر قائمة أنظمة كهربة السكك الحديدية )
• خطوط الكهرباء العلوية للقطارات عالية السرعة: 25 كيلوفولت عند 50 هرتز ، لكن انظر قائمة أنظمة كهربة السكك الحديدية و 25 كيلوفولت عند 60 هرتز للاستثناءات.
• خطوط نقل الطاقة الكهربائية عالية الجهد : 110 كيلو فولت وما فوق (1.15 ميجا فولت هو الرقم القياسي ؛ أعلى جهد نشط هو 1.10 ميجا فولت ^[10] )
• البرق : بحد أقصى حوالي 150 ميغا فولت. ^[11]

التاريخ

في عام 1800 ، نتيجة لخلاف مهني حول الاستجابة الجلفانية التي دعا إليها لويجي جالفاني ، طور أليساندرو فولتا ما يسمى بالركيزة الفولتية ، وهي سابقة للبطارية ، والتي أنتجت تيارًا كهربائيًا ثابتًا . قد فولتا قرر أن الزوج الأكثر فعالية من المعادن المختلفة لإنتاج الكهرباء و الزنك و الفضة . في عام 1861 ، صاغ لاتيمر كلارك والسير تشارلز برايت اسم "فولت" لوحدة المقاومة. ^[12] بحلول عام 1873 ، حددت الجمعية البريطانية لتقدم العلوم الفولت والأوم والفاراد. ^[13] في عام 1881 ، وافق المؤتمر الدولي للكهرباء ، الآن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ، على الفولت كوحدة للقوة الدافعة الكهربائية. ^[14] لقد جعلوا الفولت مساويًا لوحدات الجهد 10 ^{8 سي} جي إس ، وكان نظام سي جي إس في ذلك الوقت هو النظام المعتاد للوحدات في العلم. لقد اختاروا مثل هذه النسبة لأن وحدة الجهد cgs صغيرة بشكل غير مريح وواحد فولت في هذا التعريف هو تقريبًا emf لخلية دانييل ، المصدر القياسي للجهد في أنظمة التلغراف في اليوم. ^[15] في ذلك الوقت ، تم تعريف الفولت على أنه فرق الجهد [أي ما يسمى في الوقت الحاضر "فرق الجهد"] عبر الموصل عندما يكون التيار يساوي واحدًاأمبير يبدد واط واحد من الطاقة.

تم تعريف "فولت الدولية" في عام 1893 الى 1 / 1،434 من المجالات الكهرومغناطيسية من خلية كلارك . تم التخلي عن هذا التعريف في عام 1908 لصالح تعريف قائم على أوم الدولي والأمبير الدولي حتى تم التخلي عن مجموعة "الوحدات القابلة لإعادة الإنتاج" بالكامل في عام 1948. ^[16]

A إعادة تعريف الوحدات الأساسية SI ، بما في ذلك تحديد قيمة الشحنة الأولية ، دخلت حيز التنفيذ في 20 مايو ايار 2019. ^[17]

انظر أيضا

المراجع

روابط خارجية

• تاريخ الوحدات الكهربائية.