VOLT ATAU VOLT: KONSEP DAN FORMULA, KESAMAAN, CONTOH - FIZIKAL - 2025

The volt atau volt adalah unit yang digunakan dalam Sistem Antarabangsa SI Unit untuk menyatakan voltan dan keupayaan elektrik, salah satu magnitud utama elektrik. Voltan melakukan kerja yang diperlukan untuk memulakan cas elektrik dan dengan itu membuat arus. Arus elektrik, yang melalui konduktor, mampu menghidupkan motor, menghantar maklumat, jalan pencahayaan dan kediaman, dan banyak lagi.

Nama volt sebagai unit, dipilih untuk menghormati Alessandro Volta (1745-1827), ahli fizik dan ahli kimia Itali yang mencipta bateri elektrik sekitar tahun 1800. Pada masa itu, ahli anatomi Luigi Galvani telah mengesahkan bahawa kaki katak mungkin kontrak dengan menggunakan elektrik. Volta, mengetahui hasil ini, juga berusaha mencari cas elektrik pada tisu haiwan, menggunakan elektroskop.

Gambar 1. Pelbagai bateri AA dengan voltan nominal 1.5 V, digunakan secara meluas dalam peranti kecil, seperti radio, kamera, lampu suluh dan mainan. Sumber: Pixabay.

Walau bagaimanapun, Volta tidak menemui apa yang dicari dalam bahan organik dan akhirnya yakin bahawa cas elektrik, entah bagaimana, berada dalam logam yang dengannya dia menyentuh kaki katak.

Gambar 2. Potret Alessandro Volta. Sumber: Wikimedia Commons.

Volta juga menyedari bahawa dua logam yang berbeza menghasilkan perbezaan yang berpotensi dan bahawa beberapa kombinasi lebih baik daripada yang lain. Ini adalah bagaimana dia membina bateri pertama: kepingan rasa yang dibasahi dalam larutan masin antara dua elektrod perak dan zink. Dia menumpuk beberapa lapisan ini dan dengan itu dapat menghasilkan arus elektrik yang stabil.

Konsep dan formula

Pada tahun 1874 volt, bersama dengan ohm, masing-masing diadopsi sebagai unit voltan dan rintangan, oleh sebuah komisi Persatuan British untuk Kemajuan Sains (BAAS) yang terdiri daripada saintis terkenal dari seluruh dunia.

Pada masa itu, mereka disebut "unit praktikal" dan hari ini mereka adalah sebahagian daripada Sistem Unit Antarabangsa atau SI.

Dalam kebanyakan literatur, perbezaan potensi ditakrifkan sebagai tenaga per unit cas. Sesungguhnya, jika anda mempunyai cas elektrik di tengah medan elektrik yang dihasilkan oleh cas lain, anda perlu melakukan kerja untuk menjadikannya bergerak dari satu tempat ke tempat lain.

Kerja yang dilakukan disimpan dalam konfigurasi cas sebagai perubahan tenaga keupayaan elektrik mereka, yang akan kita panggil ΔU. Simbol Δ menunjukkan perubahan atau perbezaan ini, kerana ∆U = _Final U - _{Initial Initial} .

Dengan cara ini, perbezaan potensi antara dua titik ∆V ditakrifkan sebagai:

Oleh kerana tenaga mempunyai unit joule (J) dan cas masuk dalam coulomb (C), voltan 1 volt (V) sama dengan 1 joule / coulomb:

Oleh itu, 1 volt sama dengan perbezaan potensi melakukan kerja 1 joule untuk setiap coulomb.

Definisi alternatif volt

Kaedah lain untuk menentukan volt adalah dengan menghubungkan arus elektrik dan kuasa. Dengan cara ini, 1 volt (V) adalah perbezaan potensi antara dua titik wayar di mana arus 1 ampere (A) mengalir jika daya yang hilang adalah 1 watt (W). Oleh itu:

Definisi ini penting kerana melibatkan intensiti arus elektrik, yang merupakan salah satu kekuatan asas fizik. Oleh itu, ampere tergolong dalam kumpulan tujuh unit asas:

Adalah mungkin untuk memeriksa bahawa kedua-dua definisi itu setara, mengetahui bahawa 1 watt adalah 1 joule / saat dan 1 ampere adalah 1 coulomb / saat, oleh itu:

Detik dibatalkan, dan J / C kekal, bersamaan dengan 1 newton. meter / coulomb. Oleh itu 1 volt juga dinyatakan sebagai:

Undang-undang Ohm

Untuk sebilangan bahan, hubungan linear antara voltan (V), arus (I) dan rintangan elektrik (R) suatu bahan dipenuhi, yang dikenali sebagai hukum Ohm. Oleh itu:

Oleh kerana unit untuk rintangan elektrik adalah ohm (Ω), ternyata 1 V = 1 A.Ω

Persamaan

Untuk mengukur voltan, multimeter atau penguji dan osiloskop digunakan terutamanya. Yang pertama menawarkan pengukuran voltan secara langsung dan yang kedua mempunyai layar untuk menampilkan bentuk isyarat, serta nilainya.

Rajah 3. Multimeter digital yang digunakan untuk mengukur pelbagai kuantiti elektrik. Sumber: Pixabay.

Adalah lazim untuk mencari nilai yang jauh lebih tinggi atau lebih rendah daripada volt, oleh itu berguna untuk mempunyai persamaan antara gandaan dan gandaan:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V

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

-1 mikrovolt (μV) = 10 ^-6 V

Contoh

Voltan dalam biologi

Di jantung terdapat kawasan yang disebut simpul sinus, yang berkelakuan seperti bateri dengan menghasilkan impuls elektrik yang merangsang degupan jantung.

Grafik yang sama diperoleh dengan menggunakan elektrokardiogram, yang menawarkan nilai kitaran jantung: jangka masa dan amplitud. Berkat ini, kelainan fungsi jantung dapat dikesan.

Nilai tipikal potensi membran, di dalam jantung, adalah antara 70-90 mV, sementara elektrokardiograf mampu mendaftarkan voltan dengan urutan 1 mV.

Rajah 4. Elektrokardiogram merekodkan aktiviti elektrik jantung. Sumber: Pixabay.

Sistem saraf juga berfungsi dengan impuls elektrik. Voltan sekitar 70 mV dapat diukur pada saraf manusia.

Voltan di Bumi

Bumi mempunyai medan elektriknya sendiri yang menuju ke bahagian dalam planet ini, dengan cara ini diketahui bahawa ia dikenakan daya negatif. Di antara permukaan dan lapisan atas atmosfera terdapat medan yang magnitudnya bervariasi antara 66-150 N / C, dan kemungkinan perbezaan hingga 100 kV dapat ditentukan.

Sebaliknya, arus semula jadi yang mengalir di bawah tanah, memungkinkan untuk mencirikan kawasan dengan penggunaan kaedah elektrik dalam geofizik. Ujian terdiri daripada memasukkan elektrod di medan, dua untuk voltan dan dua untuk arus dan mengukur magnitud masing-masing.

Dengan mengubah konfigurasi elektrod dengan cara yang berbeza, adalah mungkin untuk menentukan ketahanan tanah, sifat yang menunjukkan betapa mudah atau sukarnya arus dapat mengalir dalam bahan tertentu. Bergantung pada nilai yang diperoleh, keberadaan anomali elektrik dapat disimpulkan, yang mungkin menunjukkan adanya mineral tertentu di tanah bawah tanah.

Voltan pada peranti yang biasa digunakan

-Rangkaian kuasa rumah (voltan bolak-balik): 110 V di Amerika dan 220 di Eropah.

- Palam pencucuh di dalam kereta: 15 kV

-Bateri kereta: 12V

-Bateri kering untuk mainan dan lampu suluh: 1.5 V

-Tegangan dalam bateri telefon pintar: 3.7 V.

Rujukan

1. Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa IEC. Latar belakang sejarah. Dipulihkan dari: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Kaedah elektrik. Dipulihkan dari: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. 6 ^ta Penyuntingan disingkat. Pembelajaran Cengage.
4. Knight, R. 2017. Fizik untuk Saintis dan Kejuruteraan: Pendekatan Strategi.
5. Buku Fakta Fizik. Medan Elektrik di Bumi. Dipulihkan dari: hypertextbook.com.
6. Wikipedia. Elektrokardiogram. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Besarnya fizikal. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org.