볼트 또는 볼트는 전압과 전위, 전기의 주요 크기 중 하나를 표현하는 SI 단위의 국제 시스템에서 사용되는 단위입니다. 전압은 전하를 시작하는 데 필요한 작업을 수행하여 전류를 생성합니다. 도체를 통해 이동하는 전류는 모터를 시동하고 정보를 전송하며 조명 거리와 가정 등을 할 수 있습니다.
volt라는 이름은 1800 년경에 전기 배터리를 발명 한 이탈리아의 물리학 자이자 화학자 인 Alessandro Volta (1745-1827)를 기리기 위해 선택되었습니다. 그 당시 해부학자 Luigi Galvani는 개구리 다리가 전기를 적용하여 계약. 이러한 결과를 알고있는 Volta는 또한 전기 현미경을 사용하여 동물 조직에서 전하를 찾기 시작했습니다.
그림 1. 공칭 전압이 1.5V 인 AA 배터리 모음으로 라디오, 카메라, 손전등 및 장난감과 같은 소형 장치에 널리 사용됩니다. 출처 : Pixabay.
그러나 Volta는 유기 물질에서 원하는 것을 찾지 못했고 마침내 전기 전하가 개구리 다리에 닿은 금속에 있다고 확신했습니다.
그림 2. Alessandro Volta의 초상화. 출처 : Wikimedia Commons.
Volta는 또한 두 개의 서로 다른 금속이 전위차를 생성하고 일부 조합이 다른 금속보다 우수하다는 것을 깨달았습니다. 이것이 그가 첫 번째 배터리를 만든 방법입니다. 두 개의은과 아연 전극 사이에 식염수에 적신 펠트 시트입니다. 그는 이러한 층을 여러 개 쌓아서 안정적인 전류를 생산할 수있었습니다.
개념 및 공식
1874 년에 옴과 함께 전압은 전 세계의 유명한 과학자들로 구성된 영국 과학 발전 협회 (BAAS)의위원회에 의해 전압 및 저항 단위로 각각 채택되었습니다.
그 당시에는 "실용 단위"라고 불렸고 오늘날에는 국제 단위 시스템 또는 SI의 일부입니다.
대부분의 문헌에서 전위차는 단위 전 하당 에너지로 정의됩니다. 실제로, 다른 전하에 의해 생성 된 전기장의 한가운데에 전하가있는 경우, 한 곳에서 다른 곳으로 이동하도록 작업을해야합니다.
수행 된 작업은 전위 에너지의 변화로 전하 구성에 저장되며,이를 ∆U라고합니다. ∆U = Final U- Initial Initial 이므로 기호 ∆는 이러한 변화 또는 차이점을 나타냅니다 .
이러한 방식으로 두 지점 ∆V 간의 전위차는 다음과 같이 정의됩니다.
에너지의 단위는 줄 (J)이고 전하는 쿨롱 (C)이므로 1 볼트 (V)의 전압은 1 줄 / 쿨롱과 같습니다.
따라서 1 볼트는 각 쿨롱에 대해 1 줄의 작업을 수행하는 전위차와 같습니다.
볼트의 다른 정의
볼트를 정의하는 또 다른 방법은 전류와 전력을 연결하는 것입니다. 이런 식으로 1 볼트 (V)는 소비되는 전력이 1 와트 (W) 인 경우 1 암페어 (A)의 전류가 흐르는 전선의 두 지점 간의 전위차입니다. 그러므로:
이 정의는 물리학의 기본 크기 중 하나 인 전류의 강도를 포함하기 때문에 중요합니다. 따라서 암페어는 7 개의 기본 단위 그룹에 속합니다.
1 와트가 1 줄 / 초이고 1 암페어가 1 쿨롱 / 초라는 것을 알면 두 정의가 동일한 지 확인할 수 있습니다.
초는 취소되고 J / C는 1 뉴턴에 해당합니다. 미터 / 쿨롱. 따라서 1 볼트는 다음과 같이 표현됩니다.
옴의 법칙
일부 재료의 경우 재료의 전압 (V), 전류 (I) 및 전기 저항 (R) 사이의 선형 관계가 충족되며 이는 옴의 법칙으로 알려져 있습니다. 그러므로:
전기 저항의 단위는 옴 (Ω)이므로 1V = 1A입니다.
등가
전압을 측정하기 위해 주로 멀티 미터 또는 테스터와 오실로스코프가 사용됩니다. 첫 번째는 전압의 직접 측정을 제공하고 두 번째는 신호의 모양과 값을 표시하는 화면을 제공합니다.
그림 3. 다양한 전기량을 측정하는 데 사용되는 디지털 멀티 미터. 출처 : Pixabay.
볼트보다 훨씬 높거나 낮은 값을 찾는 것이 일반적이므로 배수와 하위 배수 사이의 동등성을 갖는 것이 유용합니다.
-1 킬로 볼트 (kV) = 1000V
-1 밀리 볼트 (mV의)은 10 = -3 V를
-1 마이크로 볼트 (μV)는 10 = -6 V를
예
생물학의 전압
심장에는 심장 박동을 자극하는 전기 충격을 생성하여 배터리처럼 작동하는 부비동 노드라는 영역이 있습니다.
이들의 그래프는 심전도를 통해 얻어지며, 이는 심장주기의 값인 지속 시간과 진폭을 제공합니다. 덕분에 심장 기능의 이상을 감지 할 수 있습니다.
심장 내부의 막 전위의 일반적인 값은 70-90mV 사이이며 심전도는 1mV 정도의 전압을 등록 할 수 있습니다.
그림 4. 심전도는 심장의 전기적 활동을 기록합니다. 출처 : Pixabay.
신경계는 또한 전기 자극에 의해 작동합니다. 약 70mV의 전압은 인간의 신경에서 측정 할 수 있습니다.
지구상의 전압
지구는 행성 내부를 향하는 자체 전기장이 있으므로 음전하를 띠는 것으로 알려져 있습니다. 대기의 표면과 상층 사이에는 크기가 66-150 N / C 사이 인 장이 있으며 최대 100kV의 전위차를 설정할 수 있습니다.
반면에, 심토에 흐르는 자연적 전류는 지구 물리학에서 전기적 방법을 사용하여 지형을 특성화 할 수있게합니다. 테스트는 필드에 전극을 삽입하고 전압 용으로 2 개, 전류 용으로 2 개를 삽입하고 각 크기를 측정하는 것으로 구성됩니다.
전극의 구성을 다른 방식으로 변경함으로써 주어진 물질에 전류가 얼마나 쉽게 흐르거나 어려운지를 나타내는 특성 인 접지의 저항률을 결정할 수 있습니다. 얻은 값에 따라 전기적 이상의 존재를 유추 할 수 있으며 이는 심토에 특정 미네랄의 존재를 나타낼 수 있습니다.
일반적으로 사용되는 장치의 전압
-가정 전원 네트워크 (교류 전압) : 미국 110V, 유럽 220V.
-차량의 스파크 플러그 : 15kV
-자동차 배터리 : 12V
-장난감 및 손전등 용 건전지 : 1.5V
-스마트 폰 배터리 전압 : 3.7V.
참고 문헌
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- 물리학 팩트 북. 지구상의 전기장. 출처 : hypertextbook.com.
- Wikipedia. 심전도. 출처 : es.wikipedia.org.
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