VOLT VEYA VOLT: KAVRAM VE FORMÜLLER, EŞDEĞERLIKLER, ÖRNEKLER - FIZIKSEL - 2025

Volt veya volt gerilim ve elektrik potansiyeli, elektrik ana büyüklüklerinin birini ifade etmek SI Uluslararası Birimler Sisteminde kullanılan birimdir. Gerilim, elektrik yüklerini başlatmak için gerekli işi yapar ve böylece bir akım oluşturur. İletkenlerden geçen elektrik akımı, motorları çalıştırabilir, bilgi iletebilir, caddeleri ve evleri aydınlatabilir ve çok daha fazlasını yapabilir.

Volt adı, 1800'lerde elektrik pilini icat eden İtalyan fizikçi ve kimyager Alessandro Volta'nın (1745-1827) onuruna seçildi. O zamanlar anatomist Luigi Galvani kurbağa bacaklarının olabileceğini doğrulamıştı. elektrik uygulayarak sözleşme. Bu sonuçların farkında olan Volta, bir elektroskop kullanarak hayvan dokularında elektrik yükleri aramaya da başladı.

Şekil 1. Radyolar, kameralar, fenerler ve oyuncaklar gibi küçük cihazlarda yaygın olarak kullanılan, nominal voltajı 1,5 V olan AA pil çeşitleri. Kaynak: Pixabay.

Ancak Volta, organik maddelerde aradığını bulamadı ve sonunda elektrik yüklerinin bir şekilde kurbağa bacaklarına dokunduğu metallerde olduğuna ikna oldu.

Şekil 2. Alessandro Volta'nın Portresi. Kaynak: Wikimedia Commons.

Volta ayrıca iki farklı metalin potansiyel bir fark yarattığını ve bazı kombinasyonların diğerlerinden daha iyi olduğunu fark etti. İlk pili böyle yaptı: iki gümüş ve çinko elektrot arasında salin solüsyonunda nemlendirilmiş keçe tabakaları. Bu katmanlardan birkaçını üst üste yığdı ve böylece kararlı bir elektrik akımı üretebildi.

Konsept ve formüller

1874'te volt, ohm ile birlikte, dünyanın dört bir yanından önemli bilim adamlarından oluşan İngiliz Bilim İlerleme Derneği'nin (BAAS) bir komisyonu tarafından sırasıyla voltaj ve direnç birimleri olarak kabul edildi.

O zamanlar "pratik birimler" olarak adlandırılıyorlardı ve bugün Uluslararası Birimler Sisteminin veya SI'nın bir parçasıdırlar.

Literatürün çoğunda, potansiyel fark, birim yük başına enerji olarak tanımlanır. Aslında, başka bir yük tarafından üretilen bir elektrik alanının ortasında bir elektrik yükünüz varsa, onları bir yerden başka bir yere hareket ettirmek için çalışmanız gerekir.

Yapılan iş, potentialU olarak adlandıracağımız elektrik potansiyel enerjisindeki bir değişiklik olarak yüklerin konfigürasyonunda depolanır. ∆ sembolü bu değişikliği veya farkı gösterir, çünkü ∆U = _Son U - _{İlk Başlangıç} .

Bu şekilde, iki nokta ∆V arasındaki potansiyel fark şu şekilde tanımlanır:

Enerji joule (J) birimlerine sahip olduğundan ve yük coulomb (C) olarak geldiğinden, 1 voltluk (V) bir voltaj 1 joule / coulomb'a eşittir:

Bu nedenle, 1 volt, her bir coulomb için 1 joule iş yapan potansiyel bir farka eşittir.

Voltun alternatif tanımı

Voltu tanımlamanın başka bir yolu da elektrik akımı ile gücü birbirine bağlamaktır. Bu şekilde, 1 volt (V), harcanan güç 1 watt (W) ise 1 amperlik (A) akımın içinden geçtiği bir tel üzerindeki iki nokta arasındaki potansiyel farktır. Böylece:

Bu tanım, fiziğin temel büyüklüklerinden biri olan elektrik akımının yoğunluğunu içerdiği için önemlidir. Bu nedenle, amper yedi temel birim grubuna aittir:

1 watt'ın 1 joule / saniye ve 1 amperin 1 coulomb / saniye olduğunu bilerek, her iki tanımın da eşdeğer olduğunu kontrol etmek mümkündür, dolayısıyla:

Saniyeler iptal edilir ve 1 Newton'a eşdeğer J / C kalır. metre / coulomb. Bu nedenle 1 volt ayrıca şu şekilde ifade edilir:

Ohm kanunu

Bazı malzemeler için, Ohm yasası olarak bilinen bir malzemenin voltajı (V), akımı (I) ve elektrik direnci (R) arasında doğrusal bir ilişki yerine getirilir. Böylece:

Elektrik direnci birimleri ohm (Ω) olduğundan, 1 V = 1 A olduğu ortaya çıktı.

eşdeğerleri

Gerilimleri ölçmek için multimetre veya test cihazı ve osiloskop esas olarak kullanılır. İlki, voltajın doğrudan bir ölçümünü sunar ve ikincisi, sinyalin şeklini ve değerini gösteren bir ekrana sahiptir.

Şekil 3. Çeşitli elektriksel büyüklükleri ölçmek için kullanılan dijital multimetre. Kaynak: Pixabay.

Volttan çok daha yüksek veya daha düşük değerler bulmak yaygındır, bu nedenle katlar ve alt katlar arasında eşdeğerliklerin olması yararlıdır:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V

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

-1 mikrovolt (μV) = ^10-6 V

Örnekler

Biyolojide gerilimler

Kalpte, kalp atışını uyaran elektriksel uyarılar üreterek pil gibi davranan sinüs düğümü adı verilen bir alan vardır.

Aynı grafik, kardiyak döngünün değerlerini sunan bir elektrokardiyogram aracılığıyla elde edilir: süre ve genlik. Bu sayede kalbin işleyişindeki anormallikler tespit edilebilir.

Kalbin içindeki zar potansiyelinin tipik değerleri 70-90 mV arasındadır, elektrokardiyograf ise 1 mV düzeyinde voltajları kaydedebilir.

Şekil 4. Bir elektrokardiyogram, kalbin elektriksel aktivitesini kaydeder. Kaynak: Pixabay.

Sinir sistemi ayrıca elektriksel uyarılarla da çalışır. İnsan sinirlerinde yaklaşık 70 mV gerilimler ölçülebilir.

Dünyadaki Gerilimler

Dünyanın, gezegenin iç kısmına yönelik kendi elektrik alanı vardır, bu şekilde negatif yüklü olduğu bilinmektedir. Yüzey ve atmosferin üst katmanları arasında büyüklüğü 66-150 N / C arasında değişen alanlar bulunmakta ve 100 kV'a kadar potansiyel farklılıkları oluşturulabilmektedir.

Öte yandan, toprak altından akan doğal akımlar, jeofizikte elektriksel yöntemlerin kullanılmasıyla bir arazinin karakterize edilmesine olanak tanır. Bir test, alana elektrotların yerleştirilmesinden oluşur, ikisi voltaj için ve ikisi akım için ve ilgili büyüklüklerin ölçülmesidir.

Elektrotların konfigürasyonunu farklı şekillerde değiştirerek, belirli bir malzemede akımın ne kadar kolay veya zor akabileceğini gösteren bir özellik olan zeminin direncini belirlemek mümkündür. Elde edilen değerlere bağlı olarak, bir elektrik anomalisinin varlığı çıkarılabilir, bu da alt toprakta belirli minerallerin varlığına işaret edebilir.

Yaygın olarak kullanılan cihazlardaki voltajlar

-Ev elektrik şebekesi (alternatif voltaj): Amerika'da 110 V ve Avrupa'da 220.

-Arabadaki kıvılcım fişleri: 15 kV

-Araba aküsü: 12V

Oyuncaklar ve fenerler için kuru pil: 1,5 V

-Akıllı telefon pilindeki voltaj: 3,7 V.

Referanslar

1. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu IEC. Tarihsel arka plan. Kurtarıldı: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Elektrik yöntemleri. Kurtarıldı: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Dünyaya Bir Bakış. 6 ^ta Kısaltılmış düzenleme. Cengage Learning.
4. Knight, R. 2017. Bilim Adamları ve Mühendislik için Fizik: Bir Strateji Yaklaşımı.
5. Fizik Bilgi Kitabı. Dünyadaki Elektrik Alan. Hypertextbook.com adresinden kurtarıldı.
6. Vikipedi. Elektrokardiyogram. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.
7. Vikipedi. Fiziksel büyüklük. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.