Volt

Volt, elektrikte kullanılan potansiyel farkı (gerilim) birimi. Elektromotor kuvvet birimi de volttur. Bir ohm'luk bir direnç üzerinden, bir amper'lik elektrik akımı geçmesi halinde direncin iki ucu arasındaki gerilim bir volttur. ⓘ

İngiliz Kraliyet Cemiyeti 1881 senesinde elektromotif kuvvet birimi olan volt'u Alessandro Volta'nın ismine izafeten kabul ederek kullanmaya başlamıştır. ⓘ

$[U]_{SI}=\mathrm {V} ={\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {C} }}={\frac {\mathrm {W} }{\mathrm {A} }}={\frac {\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{3}\cdot \mathrm {A} }}$ ⓘ

Katı	Adı	Sembol		Katı	Adı	Sembol ⓘ
100	volt	V
101	dekavolt	daV		10–1	desivolt	dV
102	hektovolt	hV		10–2	santivolt	cV
103	kilovolt	kV		10–3	milivolt	mV
106	megavolt	MV		10–6	mikrovolt	µV
109	gigavolt	GV		10–9	nanovolt	nV
1012	teravolt	TV		10–12	pikovolt	pV
1015	petavolt	PV		10–15	femtovolt	fV
1018	egzavolt	EV		10–18	attovolt	aV
1021	zettavolt	ZV		10–21	zeptovolt	zV
1024	yottavolt	YV		10–24	yoktovolt	yV

Tanım

Bir volt, bir amperlik bir elektrik akımı bu noktalar arasında bir watt güç yaydığında iletken bir telin iki noktası arasındaki elektrik potansiyeli olarak tanımlanır. Eşdeğer olarak, içinden geçen her coulomb yük başına bir joule enerji verecek olan iki nokta arasındaki potansiyel farktır. SI temel birimleri (m, kg, s ve A) cinsinden şu şekilde ifade edilebilir ⓘ

${\text{V}}={\frac {\text{potential energy}}{\text{charge}}}={\frac {\text{J}}{\text{C}}}={\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}\cdot {\text{s}}^{-2}}{{\text{A}}\cdot {\text{s}}}}.$ ⓘ

Amper çarpı ohm (akım çarpı direnç, Ohm yasası), saniye başına weber (zaman başına manyetik akı), amper başına watt (birim akım başına güç, elektrik gücünün tanımı) veya coulomb başına joule (birim yük başına enerji) olarak da ifade edilebilir, bu da temel yük başına elektronvolt'a eşdeğerdir:

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

Josephson kavşağı tanımı

1987'de 18. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından tanımlanan ve 19₉₀'dan itibaren kullanılmaya başlanan "geleneksel" volt, V90, sezyum frekans standardı ile birlikte tam frekans-voltaj dönüşümü için Josephson etkisi kullanılarak uygulanmaktadır. ⓘ

Josephson sabiti için, K_J = 2e/h (burada e temel yük ve h Planck sabitidir), voltun tanımlanması amacıyla "geleneksel" bir değer olan K_J-90 = 0.4835979 GHz/μV kullanılmıştır. SI temel birimlerinin 2019'da yeniden tanımlanmasının bir sonucu olarak, Josephson sabiti 2019'da geleneksel K_J-90 değerinin yerini alan KJ = 483597.84841698 GHz/V tam değerine sahip olacak şekilde yeniden tanımlanmıştır. ⓘ

Bu standart tipik olarak, 10 ila 80 GHz (dizi tasarımına bağlı olarak) arasındaki mikrodalga sinyalleri ile uyarılan birkaç bin veya on binlerce kavşaktan oluşan seri bağlı bir dizi kullanılarak gerçekleştirilir. Ampirik olarak, çeşitli deneyler yöntemin cihaz tasarımından, malzemeden, ölçüm düzeneğinden vb. bağımsız olduğunu ve pratik bir uygulamada hiçbir düzeltme terimine gerek olmadığını göstermiştir. ⓘ

Su akışı analojisi

Bazen elektrik devrelerini su dolu borularla karşılaştırarak açıklamak için kullanılan su akışı analojisinde, voltaj (elektrik potansiyelindeki fark) su basıncındaki farka benzetilirken, akım akan su miktarıyla orantılıdır. Bir direnç, borunun herhangi bir yerinde çapı küçültülmüş veya akışa direnç sağlayan radyatöre benzer bir şey olabilir. Belki de bir kondansatör, daha yüksek bir su seviyesinin enerji depolayabileceği ve bir basınç yüksekliği oluşturabileceği bir U kıvrımına benzetilebilir. ⓘ

Belki de bir indüktör bir sinek çarkı aparatına benzetilebilir. ⓘ

Gerilim ve akım arasındaki ilişki (dirençler gibi omik cihazlarda) Ohm yasası ile tanımlanır. Ohm Yasası, Hagen-Poiseuille denklemine benzer, çünkü her ikisi de kendi sistemlerindeki akı ve potansiyeli ilişkilendiren doğrusal modellerdir. ⓘ

Ortak gerilimler

İki konum arasındaki voltajı ölçmek için bir multimetre kullanılabilir. ⓘ

1,5 V C-hücreli piller ⓘ

Bir aküdeki her bir elektrokimyasal hücre tarafından üretilen voltaj, o hücrenin kimyası tarafından belirlenir (bkz. Galvanik hücre § Hücre voltajı). Hücreler bu voltajın katları için seri olarak birleştirilebilir veya voltajı farklı bir seviyeye ayarlamak için ek devre eklenebilir. Mekanik jeneratörler genellikle fizibilite aralığındaki herhangi bir gerilime göre inşa edilebilir. ⓘ

Bilinen kaynakların nominal gerilimleri:

• Sinir hücresi dinlenme potansiyeli: ~75 mV
• Tek hücreli, şarj edilebilir NiMH veya NiCd pil: 1,2 V
• Tek hücreli, şarj edilemeyen (örn. AAA, AA, C ve D hücreleri): alkalin pil: 1,5 V; çinko-karbon pil: taze ve kullanılmamışsa 1,56 V
• LiFePO₄ şarj edilebilir pil: 3,3 V
• Kobalt bazlı lityum polimer şarj edilebilir pil: 3,75 V (bkz. Ticari pil türlerinin karşılaştırılması)
• Transistör-transistör lojik/CMOS (TTL) güç kaynağı: 5 V
• USB: 5 V DC
• PP3 pil: 9 V
• Otomobil akü sistemleri hücre başına 2,1 volttur; "12 V" akü 6 hücrelidir veya 12,6 V; "24 V" akü 12 hücrelidir veya 25,2 V. Bazı antika araçlarda "6 V" 3 hücreli aküler veya 6,3 volt kullanılır.
• Ev şebeke elektriği AC: (bkz. Şebeke elektrik fişleri, voltajları ve frekansları olan ülkeler listesi)
  • Japonya'da 100 V,
  • Kuzey Amerika'da 120 V,
  • Avrupa, Asya, Afrika ve Avustralya'da 230 V
• Hızlı transit üçüncü ray: 600-750 V (bkz. Demiryolu elektrifikasyon sistemleri listesi)
• Yüksek hızlı tren havai güç hatları: 50 Hz'de 25 kV, ancak istisnalar için Demiryolu elektrifikasyon sistemleri ve 60 Hz'de 25 kV listesine bakınız.
• Yüksek voltajlı elektrik iletim hatları: 110 kV ve üzeri (1,15 MV rekordur; en yüksek aktif voltaj 1,10 MV'dir)
• Yıldırım: maksimum yaklaşık 150 MV. ⓘ

Tarihçe

Alessandro Volta ⓘ

Uluslararası Elektrik Kongresi sırasında Hermann Helmholtz, eşi (oturan) ve akademisyen arkadaşları Hugo Kronecker (solda), Thomas Corwin Mendenhall (sağda), Henry Villard'ın (ortada) grup fotoğrafı ⓘ

1800 yılında, Luigi Galvani tarafından savunulan galvanik tepki üzerine profesyonel bir anlaşmazlığın sonucu olarak Alessandro Volta, bataryanın öncüsü olan ve sabit bir elektrik akımı üreten voltaik kazığı geliştirdi. Volta, elektrik üretmek için birbirine benzemeyen metallerin en etkili çiftinin çinko ve gümüş olduğunu belirlemişti. 1861'de Latimer Clark ve Sir Charles Bright direnç birimi için "volt" adını icat etti. 1873 yılına gelindiğinde, İngiliz Bilimin İlerlemesi Derneği volt, ohm ve faradı tanımlamıştı. 1881'de Uluslararası Elektrik Kongresi, şimdiki adıyla Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), elektromotor kuvvet birimi olarak voltu onayladı. Voltu 10⁸ cgs gerilim birimine eşit hale getirdiler, o zamanlar cgs sistemi bilimde alışılagelmiş birim sistemiydi. Böyle bir oran seçtiler çünkü cgs voltaj birimi uygunsuz bir şekilde küçüktü ve bu tanımdaki bir volt yaklaşık olarak o günkü telgraf sistemlerinde standart voltaj kaynağı olan bir Daniell hücresinin emf'sine eşitti. O dönemde volt, bir amperlik bir akım bir wattlık bir gücü dağıttığında bir iletken boyunca oluşan potansiyel fark [yani günümüzde "voltaj (fark)" olarak adlandırılan şey] olarak tanımlanıyordu. ⓘ

"Uluslararası volt" 1893 yılında bir Clark hücresinin emf'sinin 1/1.434'ü olarak tanımlanmıştır. Bu tanım 1908'de uluslararası ohm ve uluslararası ampere dayalı bir tanım lehine terk edildi ve 1948'de tüm "tekrarlanabilir birimler" seti terk edildi. ⓘ

Temel yükün değerinin tanımlanması da dahil olmak üzere SI temel birimlerinin yeniden tanımlanması 20 Mayıs 2019 tarihinde yürürlüğe girmiştir. ⓘ