ولت

ولت، واحدی برای اندازه گیریِ پتانسیل الکتریکی، اختلاف پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) و نیروی الکترومغناطیسی است.

این نام گذاری، به احترامِ فیزیکدان ایتالیایی آلساندرو ولتا (۱۷۴۷-۱۸۲۷) انجام شده است.

ولت ۱

معنی

یک ولت در واقع، اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه یک سیم معنی می شود و به صورتِ فرمولِ زیر، به دست می آید:

که این فرمول به صورتِ amperes time ohms (مقاومت زمان فعلی، قانون اهم)، وات در هر آمپر (قدرت در واحد فعلی، تعریف قدرت الکتریکی)، و یا ژول در هر کولم (انرژی بر هر واحد شارژ)، که معادل الکترون ولتاژ تفسیر می شود، نیز بیان می شود.

تاریخچه

در سال ۱۸۰۰، به علت اختلاف نظر حرفه ای در مورد واکنش گالوانیک که توسط لوئیجی گالوانی مورد حمایت قرار گرفت، آلساندرو ولتا، مخترع این نوع باتری، یک جریان الکتریکی ثابت را تولید کرد.

ولت ۲

ولتا تصریح کرد که موثر ترین جفت فلز متفاوت برای تولید برق، روی و نقره می باشند.

در سال ۱۸۶۱، لتیمر کلارک و آقای چارلز برایت، نام “ولت” را برای واحد مقاومت نام گذاری کردند.

به سال ۱۸۷۳، انجمن بریتانیا برای پیشرفت علم ولت، اهم و فاراد را تعریف کرد. در سال ۱۸۸۱، کنگره بین المللی برق، که اکنون کمیته بین المللی الکتروشیمی (IEC) نامیده می شود، ولت را به عنوان واحد نیروی الکترومغناطیسی بر گزید.

آن ها ولتاژ برابر با ۱۰۸ کیلو وات واحد ولتاژ را تولید کردند، سیستم cgs در حال حاضر سیستم معمول و عادی واحدهای علمی است.

آن ها چنین نسبتی را انتخاب کردند، زیرا واحد ولتاژ سیگنال ولتاژ خیلی بیش از حد کوچک است و یک ولتاژ در این تعریف تقریبا دارای ولتاژ یک سلول Daniell است که منبع استاندارد ولتاژ در سیستم های تلگراف آن روزگار است.

در آن زمان، ولتاژ به عنوان اختلاف پتانسیل تعریف شد [یعنی آنچه که امروزه “ولتاژ (اختلاف)” نامیده می شود] در یک هادی، زمانی که جریان یک آمپر، یک وات قدرت را از بین می برد.

ولت ۳

“ولتاژ بین المللی” در سال ۱۸۹۳ به عنوان ۱ / ۱٫۴۳۴ از EMS سلول کلارک تعریف شد.

این تعریف در سال ۱۹۰۸ با توجه به تعریف بر اساس اهم بین المللی و  ampere بین المللی متروک شد تا زمانی که کل مجموعه “واحدهای تجدید پذیر” در سال ۱۹۴۸ متروک شدند.

قبل از توسعه استاندارد ولتاژ اتصال جوزفسون، ولت در آزمایشگاه های ملی با استفاده از باتری های خاص ساخته شده به نام “سلول های استاندارد” نگهداری می شد. ایالات متحده از سال ۱۹۰۵ تا ۱۹۷۲ از یک مدلِ طراحی شده به نامِ سلول وستون استفاده کرد.

قیاس جریان آب

در قیاس جریان آب، گاهی اوقات برای توضیح مدارهای الکتریکی، از طریق مقایسه آنها با لوله های پر از آب استفاده می شود، ولتاژ (متفاوت در پتانسیل الکتریکی) در تفاوت در فشار آب مشابه است.

جریان آب متناسب است با قطر لوله یا مقدار آبی که در آن فشار جریان دارد.

یک رزیستور می تواند قطر کاهش یافته در جایی از لوله ها باشد و یک خازن را می توان به یک لوله “U” شکل شباهت داد که در آن سطح آب بالاتر در یک طرف می تواند به طور موقت انرژی ذخیره کند.

رابطه بین ولتاژ و جریان، توسط قانون اهم (در دستگاه های اهمی مانند رزیستور ها) تعریف می شود. قانون اهم همانند معادله Hagen-Poiseuille است، زیرا هر دو مدل خطی مربوط به شار و پتانسیل در سیستم های مربوطه می باشد.

ولتاژ های متداول

ولتاژ تولید شده توسط هر سلول الکتروشیمیایی در یک باتری توسط شیمی آن سلول تعیین می شود.

سلول ها را می توان در مجموعه هایی از چند نوع از آن ولتاژ، یا یک مدار اضافی افزوده شده برای تنظیم ولتاژ به سطح دیگر، ترکیب کرد .

ژنراتورهای مکانیکی معمولا می توانند به هر ولتاژ در طیفی امکان پذیر، ساخته شوند.

چند مورد از ولتاژ ها منابع شناخته شده، عبارت اند از :

• پتانسیل استقرار سلول عصبی: ~ ۷۵ مگاوات
• باتری تک سلولی، قابل شارژ NiMH یا باتری NiCd: ولت۱.۲
• باتری آلکالاین تک سلولی، غیر قابل شارژ، مانند AAA, AA, C, و سلول های D: ولت ۱.۵، باتری روی کربن : ۱٫۵۶ V اگر تازه و استفاده نشده باشد.
• باتری قابل شارژ LiFEpo4 : ولت ۳۳

• باتری قابل شارژ پلیمر لیتیم مبتنی بر کبالت: ۳٫۷۵ وات
• سیستم باتری خودرو ۲٫۱ ولت در هر سلول است. باتری ۱۲ ولت ۶ سلول یا ۱۲٫۶ ولت است. یک باتری “۲۴ ولت” ۱۲ سلولی یا ۲۵٫۲ ولت است. برخی از وسایل نقلیه عتیقه از باتری های سه سلولی “۶ ولت” یا ۶٫۳ ولت استفاده می کنند.
• باتری خودرو الکتریکی : ۴۰۰ ولت زمانی که به طور کامل شارژ می شود.
• برق خانگی AC :

۱۰۰ وات در ژاپن

۱۲۰ وات در شمال امریکا

۲۳۰ وات در اروپا، آسیا، آفریقا و استرالیا

• راه آهن سریع حمل و نقل : ۶۰۰-۷۵۰ V
• خطوط برق هوایی قطار سریع السیر : ۲۵ کیلو ولت در ۵۰ هرتز
• خطوط انتقال انرژی الکتریکی ٰبا ولتاژ بالا : ۱۱۰ کیلو ولت و بالاتر (۱٫۱۵ MV رکورد سال ۲۰۰۵ بود).
• آذرخش : بسیار متغیر است، اغلب حدود ۱۰۰ MV.