的伏特或伏是在SI国际单位系统用于表达电压和电势,电的主要量值之一的单元。电压完成启动电荷并由此产生电流所需的功。流经导体的电流能够启动电动机,传输信息,照明通道和房屋等。
选择伏特作为单位的名称是为了纪念亚历山德罗·伏尔塔(1745-1827),他是在1800年左右发明电池的意大利物理学家和化学家。用电合同。意识到这些结果的沃尔特也开始着手使用电镜寻找动物组织中的电荷。
图1.标称电压为1.5 V的五号AA电池,广泛用于小型设备,如收音机,照相机,手电筒和玩具。资料来源:
但是,Volta找不到他在有机材料中寻找的东西,最后确信,电荷某种程度上是在他接触青蛙腿的金属中。
图2.亚历山德罗·沃尔特的画像。资料来源:维基共享资源。
沃尔塔还意识到,两种不同的金属会产生电位差,并且某些组合比其他组合更好。他就是这样构造第一个电池的:在两根银和锌电极之间的盐溶液中浸湿的毡片。他堆积了其中的几层,因此能够产生稳定的电流。
概念和公式
1874年,由来自世界各地的著名科学家组成的英国科学促进协会(BAAS)的一个委员会分别将伏特和欧姆分别用作电压和电阻的单位。
当时,它们被称为“实用单位”,如今它们已成为国际单位制或SI的一部分。
在大多数文献中,电势差定义为每单位电荷的能量。的确,如果您在另一个电荷产生的电场中间存在电荷,则需要做一些工作以使它们从一个位置移动到另一个位置。
完成的功作为电荷势能的变化存储在电荷的配置中,我们称其为∆U。符号∆表示这种变化或差异,因为∆U = 最终 U- 初始Initial。
这样,两点之间的电势差ΔV定义为:
由于能量的单位是焦耳(J),电荷进入库仑(C),所以1伏(V)的电压等于1焦耳/库仑:
因此,对于每个库仑,1伏特等于做1焦耳的功的电势差。
伏特的替代定义
定义电压的另一种方法是链接电流和功率。这样,如果耗散的功率为1瓦特(W),则1伏特(V)是导线的两点之间的电势差,1安培(A)的电流流过该两点。从而:
这个定义很重要,因为它涉及电流强度,电流强度是物理学的基本量级之一。因此,安培属于七个基本单位的组:
知道1瓦等于1焦耳/秒,而1安培等于1库仑/秒,就可以检查两个定义是否相等,因此:
秒数被取消,J / C保持不变,等于1牛顿。米/库仑。因此1伏特也表示为:
欧姆定律
对于某些材料,满足了材料的电压(V),电流(I)和电阻(R)之间的线性关系,这被称为欧姆定律。从而:
由于电阻的单位是欧姆(Ω),因此可知1 V = 1A.Ω
等价物
为了测量电压,主要使用万用表或测试仪以及示波器。第一个提供电压的直接测量,第二个提供屏幕以显示信号的形状及其值。
图3.用于测量各种电量的数字万用表。资料来源:
找到高于或低于伏特的值是很常见的,因此在倍数和约数之间具有等价关系是很有用的:
-1 千伏(kV)= 1000 V
-1 毫伏(mV)= 10 -3 V
-1 微伏(μV)= 10 -6 V
例子
生物电压
心脏中有一个称为窦房结的区域,通过产生刺激心跳的电脉冲,其行为类似于电池。
相同的图是通过心电图获得的,它提供了心动周期的值:持续时间和振幅。因此,可以检测到心脏功能异常。
心脏内部膜电位的典型值在70-90 mV之间,而心电图仪能够记录1 mV量级的电压。
图4.心电图记录心脏的电活动。资料来源:
神经系统也通过电脉冲起作用。可以在人的神经中测得约70 mV的电压。
地球上的电压
地球具有指向行星内部的自己的电场,通过这种方式,已知地球是带负电荷的。在大气的表面和上层之间,存在场的大小在66-150 N / C之间变化,可以建立高达100 kV的电势差。
另一方面,在地下土壤中流动的自然电流可以通过在地球物理学中使用电学方法来表征地形。测试包括在现场插入电极,两个用于电压,两个用于电流,并测量各自的大小。
通过以不同的方式改变电极的配置,可以确定接地的电阻率,该特性指示在给定材料中电流可以流动的难易程度。根据获得的值,可以推断出电气异常的存在,这可能表明地下土壤中存在某些矿物。
常用设备中的电压
-家庭电源网络(交流电压):美国为110 V,欧洲为220V。
-火花塞插入汽车:15 kV
-汽车电池:12V
-玩具和手电筒的干电池:1.5 V
-智能手机电池中的电压:3.7V。
参考文献
- 国际电工委员会IEC。历史背景。从以下位置恢复:iec.ch。
- Griem-Kee,S.,2016年。电气方法。从以下地址恢复:geovirtual2.cl。
- 柯克帕特里克(Kirkpatrick),L.,2007年。《物理学:世界观》。6 ta缩写。圣智学习。
- Knight,R.,2017年。《科学家与工程物理:一种策略方法》。
- 物理情况手册。地球上的电场。从以下地址恢复:hypertextbook.com。
- 维基百科。心电图。摘自:es.wikipedia.org。
- 维基百科。物理量级。摘自:es.wikipedia.org。