Volt

Da Wikipédia, a enciclopédia livre
Ir para a navegação Ir para a pesquisa
Volt
NISTvoltChip.jpg
Chip do padrão de tensão Josephson desenvolvido pelo National Bureau of Standards como um volt padrão
Informação geral
Sistema de unidadesUnidade derivada de SI
Unidade dePotencial elétrico , força eletromotriz
SímboloV
Nomeado apósAlessandro Volta
Em unidades de base SI :kg · m 2 · s −3 · A −1

O volt (símbolo: V ) é a unidade derivada de potencial elétrico , diferença de potencial elétrico ( voltagem ) e força eletromotriz . [1] Recebeu o nome do físico italiano Alessandro Volta (1745-1827).

Definição

Um volt é definido como o potencial elétrico entre dois pontos de um fio condutor quando uma corrente elétrica de um ampere dissipa um watt de potência entre esses pontos. [2] Equivalentemente, é a diferença de potencial entre dois pontos que dará um joule de energia por coulomb de carga que passa por ele. Pode ser expresso em termos de unidades de base do SI ( m , kg , s e A ) como

Também pode ser expresso como amperes vezes ohms (corrente vezes resistência, lei de Ohm ), webers por segundo (fluxo magnético por tempo), watts por ampere (potência por unidade de corrente, definição de potência elétrica) ou joules por coulomb (energia por carga unitária), que também é equivalente a eletronvolts por carga elementar :

Definição de junção Josephson

O volt " convencional ", V 90 , definido em 1987 pela 18ª Conferência Geral de Pesos e Medidas [3] e em uso a partir de 1990, é implementado usando o efeito Josephson para conversão exata de frequência em voltagem, combinada com a frequência de césio padrão .

Para a constante de Josephson , K J = 2 e / h (em que e é a carga elementar e h é a constante de Planck ), um valor "convencional" K J-90 = 0,4835979 GHz / mV foi utilizada com a finalidade de definir a volts . Como consequência da redefinição das unidades de base do SI em 2019, a constante de Josephson foi redefinida em 2019 para ter um valor exato de K J =483 597 0,848 416 98 ... GHz / V , [4] , que substituiu o valor convencional K J-90 .

Este padrão é normalmente realizado usando uma matriz conectada em série de vários milhares ou dezenas de milhares de junções , excitada por sinais de microondas entre 10 e 80 GHz (dependendo do projeto da matriz). [5] Empiricamente, vários experimentos mostraram que o método é independente do projeto do dispositivo, material, configuração de medição, etc., e nenhum termo de correção é necessário em uma implementação prática. [6]

Analogia do fluxo de água

Na analogia do fluxo de água , às vezes usada para explicar circuitos elétricos comparando-os com tubos cheios de água, a tensão (diferença no potencial elétrico) é comparada à diferença na pressão da água , enquanto a corrente é proporcional à quantidade de água fluindo. Um resistor seria um diâmetro reduzido em algum lugar da tubulação ou algo semelhante a um radiador oferecendo resistência ao fluxo. Talvez um capacitor pudesse ser comparado a uma curva em U, onde um nível de água mais alto pode armazenar energia e aumentar a pressão.

Talvez um indutor pudesse ser comparado a um aparelho de volante.

A relação entre tensão e corrente é definida (em dispositivos ôhmicos como resistores ) pela lei de Ohm . A Lei de Ohm é análoga à equação de Hagen-Poiseuille , pois ambos são modelos lineares relacionando fluxo e potencial em seus respectivos sistemas.

Tensões comuns

Um multímetro pode ser usado para medir a tensão entre duas posições.
Baterias de célula C de 1,5 V

A voltagem produzida por cada célula eletroquímica em uma bateria é determinada pela química dessa célula (consulte Célula galvânica § Voltagem da célula ). As células podem ser combinadas em série para múltiplos dessa tensão, ou circuitos adicionais podem ser adicionados para ajustar a tensão a um nível diferente. Geradores mecânicos geralmente podem ser construídos para qualquer tensão em uma faixa de viabilidade.

Tensões nominais de fontes familiares:

  • Potencial de repouso da célula nervosa : ~ 75 mV [7]
  • Bateria recarregável de NiMH [8] ou NiCd de célula única : 1,2 V
  • Uma célula, não recarregável (por exemplo, pilhas AAA, AA, C e D ): pilha alcalina : 1,5 V; [9] bateria de zinco-carbono : 1,56 V se nova e não usada
  • Bateria recarregável LiFePO 4 : 3,3 V
  • Bateria recarregável de polímero de lítio à base de cobalto : 3,75 V (consulte a comparação de tipos de baterias comerciais )
  • Lógica transistor-transistor / fonte de alimentação CMOS (TTL): 5 V
  • USB : 5 V DC
  • Bateria PP3 : 9 V
  • Os sistemas de bateria de automóveis são de 2,1 volts por célula; uma bateria de "12 V" tem 6 células ou 12,6 V; uma bateria de "24 V" tem 12 células ou 25,2 V. Alguns veículos antigos usam baterias de 3 células de "6 V" ou 6,3 volts.
  • Eletricidade doméstica CA: (consulte a lista de países com plugues de alimentação, tensões e frequências )
    • 100 V no Japão,
    • 120 V na América do Norte,
    • 230 V na Europa, Ásia, África e Austrália
  • Terceiro trilho de trânsito rápido : 600-750 V (ver Lista de sistemas de eletrificação ferroviária )
  • Linhas elétricas aéreas de trens de alta velocidade: 25 kV a 50 Hz , mas consulte a Lista de sistemas de eletrificação ferroviária e 25 kV a 60 Hz para exceções.
  • Linhas de transmissão de energia elétrica de alta tensão : 110 kV e acima (1,15 MV é o recorde; a tensão ativa mais alta é 1,10 MV [10] )
  • Raios : no máximo cerca de 150 MV. [11]

História

Alessandro Volta
Fotografia de grupo de Hermann Helmholtz , sua esposa (sentada) e amigos acadêmicos Hugo Kronecker (à esquerda), Thomas Corwin Mendenhall (à direita), Henry Villard (ao centro) durante o Congresso Internacional de Eletricidade

Em 1800, como resultado de um desacordo profissional sobre a resposta galvânica defendida por Luigi Galvani , Alessandro Volta desenvolveu a chamada pilha voltaica , uma precursora da bateria , que produzia uma corrente elétrica constante . Volta determinou que o par mais eficaz de metais diferentes para produzir eletricidade era o zinco e a prata . Em 1861, Latimer Clark e Sir Charles Bright cunharam o nome "volt" para a unidade de resistência. [12] Em 1873, a Associação Britânica para o Avanço da Ciência definiu volt, ohm e farad. [13] Em 1881, o Congresso Elétrico Internacional, hoje Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), aprovou o volt como unidade de força eletromotriz. [14] Fizeram o volt igual a 10 8 cgs unidades de tensão, o sistema CGS no momento sendo o sistema habitual de unidades em ciência. Eles escolheram essa proporção porque a unidade cgs de voltagem é inconvenientemente pequena e um volt nesta definição é aproximadamente a fem de uma célula de Daniell , a fonte padrão de voltagem nos sistemas telegráficos da época. [15] Naquela época, o volt era definido como a diferença de potencial [ou seja, o que hoje é chamado de "tensão (diferença)"] através de um condutor quando uma corrente de umampere dissipa um watt de potência.

O "volt internacional" foi definido em 1893 como 1 / 1.434 da fem de uma célula de Clark . Essa definição foi abandonada em 1908 em favor de uma definição baseada no ohm internacional e no ampere internacional até que todo o conjunto de "unidades reproduzíveis" fosse abandonado em 1948. [16]

Uma redefinição das unidades de base do SI , incluindo a definição do valor da carga elementar , entrou em vigor em 20 de maio de 2019. [17]

Veja também

  • Ordens de magnitude (tensão)
  • Tensão de tração ferroviária
  • Unidades de eletromagnetismo SI
  • Prefixo SI para prefixos de unidade
  • Tensões ferroviárias padronizadas
  • Voltímetro

Referências

  1. ^ "Folheto SI, Tabela 3 (Seção 2.2.2)" . BIPM. 2006. Arquivado do original em 2007-06-18 . Página visitada em 29/07/2007 .
  2. ^ Folheto BIPM SI: Apêndice 1 , p. 144
  3. ^ "Resoluções do CGPM: 18a reunião (12-15 de outubro de 1987)" .
  4. ^ " Mise en pratique para a definição do ampere e outras unidades elétricas no SI" (PDF) . BIPM .
  5. ^ Burroughs, Charles J .; Bent, Samuel P .; Harvey, Todd E .; Hamilton, Clark A. (1999-06-01), "1 Volt DC Programmable Josephson Voltage Standard" , IEEE Transactions on Applied Superconductivity , Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 9 (3): 4145-4149, Bibcode : 1999ITAS .... 9.4145B , doi : 10.1109 / 77.783938 , ISSN 1051-8223 , S2CID 12970127  
  6. ^ Keller, Mark W. (2008-01-18), "Current status of the quantum metrology triangle" (PDF) , Metrologia , 45 (1): 102–109, Bibcode : 2008Metro..45..102K , doi : 10.1088 / 0026-1394 / 45/1/014 , ISSN 0026-1394 , arquivado do original (PDF) em 2010-05-27 , recuperado em 2010-04-11 , Teoricamente, não há previsões atuais para quaisquer termos de correção. Empiricamente, vários experimentos mostraram que K J e R K   são independentes do projeto do dispositivo, material, configuração de medição, etc. Esta demonstração de universalidade é consistente com a exatidão das relações, mas não a prova de imediato.
  7. ^ Bullock, Orkand e Grinnell, pp. 150–151; Junge, pp. 89–90; Schmidt-Nielsen, p. 484.
  8. ^ Hill, Paul Horowitz; Winfield; Winfield, Hill (2015). The Art of Electronics (3. ed.). Cambridge [ua]: Cambridge Univ. Pressione. p. 689. ISBN 978-0-521-809269.
  9. ^ SK Loo e Keith Keller (agosto de 2004). "Características de descarga de bateria de célula única usando o conversor de reforço TPS61070" (PDF) . Instrumentos Texas.
  10. ^ "A maior linha de ultra-alta tensão do mundo aumenta a potência em toda a China" . www.bloomberg.com . 1 ° de janeiro de 2019 . Página visitada em 7 de janeiro de 2020 .
  11. ^ Paul H. Risk (26 de junho de 2013). "Relâmpago - Natureza de Alta Tensão" . RiskVA .
  12. ^ Como nomes para unidades de várias grandezas elétricas, Bright e Clark sugeriram "ohma" para voltagem, "farad" para carga, "galvat" para corrente e "volt" para resistência. Ver:
    • Latimer Clark e Sir Charles Bright (1861) "Sobre a formação de padrões de grandeza e resistência elétrica", Relatório do Trigésimo primeiro Encontro da Associação Britânica para o Avanço da Ciência (Manchester, Inglaterra: setembro de 1861), seção: Matemática and Physics, pp. 37-38.
    • Latimer Clark e Sir Charles Bright (9 de novembro de 1861) "Medição de grandezas elétricas e resistência", The Electrician , 1 (1): 3-4.
  13. ^ Senhor W. Thomson, e outros. (1873) "Primeiro relatório do Comitê para a Seleção e Nomenclatura de Unidades Dinâmicas e Elétricas", Relatório da 43ª Reunião da Associação Britânica para o Avanço da Ciência (Bradford, setembro de 1873), pp. 222-225. Da p. 223: "O" ohm ", conforme representado pela bobina padrão original, é de aproximadamente 10 9 unidades CGS de resistência; o" volt "é aproximadamente 10 8 unidades CGS de força eletromotriz; e o" farad "é aproximadamente 1/10 9 da unidade CGS de capacidade. "
  14. ^ (Anon.) (24 de setembro de 1881) "The Electrical Congress," The Electrician , 7  : 297.
  15. ^ Hamer, Walter J. (15 de janeiro de 1965). Células padrão: sua construção, manutenção e características (PDF) . Monografia nº 84 do National Bureau of Standards. Escritório Nacional de Padrões dos EUA.
  16. ^ "Valores revisados ​​para unidades elétricas" (PDF) . Registro dos Laboratórios Bell . XXV (12): 441. Dezembro de 1947.
  17. ^ Projeto de resolução A "Sobre a revisão do Sistema Internacional de unidades (SI)" a ser submetido à CGPM em sua 26ª reunião (2018) (PDF)

links externos

  • História das unidades elétricas.
Obtido em " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Volt&oldid=1043947319 "

Original text


TOP