BOLTA O BOLTAHE: KONSEPTO AT PORMULA, PAGKAKAPAREHO, HALIMBAWA - PISIKAL - 2025

Ang boltahe o boltahe ay ang yunit na ginamit sa International System ng SI Units upang maipahayag ang boltahe at de-koryenteng potensyal, isa sa mga pangunahing magnitude ng koryente. Ang boltahe ay gumagana na kinakailangan upang magsimula ng mga de-koryenteng singil at sa gayon ay lumikha ng isang kasalukuyang. Ang kasalukuyang electric, na naglalakbay sa pamamagitan ng mga conductor, ay may kakayahang simulan ang mga motor, paghahatid ng impormasyon, mga avenues ng ilaw at mga tahanan, at marami pa.

Ang pangalan volt bilang isang yunit, ay napili bilang karangalan kay Alessandro Volta (1745-1827), ang pisiko ng Italyano at kimista na nag-imbento ng baterya ng kuryente sa paligid ng 1800. Sa oras na iyon, ang anatomist na si Luigi Galvani ay nagpatunay na ang mga binti ng palaka ay maaaring kontrata sa pamamagitan ng pag-apply ng koryente. Ang volta, na nakakaalam sa mga resulta na ito, ay nagtatakda rin tungkol sa naghahanap ng mga singil sa kuryente sa mga tisyu ng hayop, gamit ang isang electroscope.

Larawan 1. Ang dami ng mga baterya ng AA na may isang nominal na boltahe na 1.5 V, na malawakang ginagamit sa mga maliliit na aparato, tulad ng mga radio, camera, flashlight at mga laruan. Pinagmulan: Pixabay.

Gayunpaman, hindi natagpuan ni Volta kung ano ang hinahanap niya sa mga organikong materyales at sa wakas ay kumbinsido na ang mga de-koryenteng singil ay, kahit papaano, sa mga metal na kung saan hinawakan niya ang mga binti ng palaka.

Larawan 2. Larawan ng Alessandro Volta. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Napagtanto din ni Volta na dalawang magkakaibang mga metal ang gumawa ng isang potensyal na pagkakaiba at ang ilang mga kumbinasyon ay mas mahusay kaysa sa iba. Ito ay kung paano niya itinayo ang unang baterya: ang mga sheet ng nadama na basa-basa sa solusyon sa asin sa pagitan ng dalawang electrodes na pilak at zinc. Nakasakay siya ng ilan sa mga patong na ito at sa gayon ay makagawa ng isang matatag na koryente.

Konsepto at pormula

Noong 1874, ang boltahe, kasama ang ohm, ay pinagtibay bilang mga yunit para sa boltahe at paglaban ayon sa pagkakabanggit, sa pamamagitan ng isang komisyon ng British Association for the Advancement of Science (BAAS) na binubuo ng mga kilalang siyentipiko mula sa buong mundo.

Sa oras na iyon, tinawag silang "praktikal na yunit" at ngayon sila ay bahagi ng International System of Units o SI.

Sa karamihan ng panitikan, ang potensyal na pagkakaiba ay tinukoy bilang enerhiya bawat singil sa yunit. Sa katunayan, kung mayroon kang isang singil sa kuryente sa gitna ng isang electric field na ginawa ng isa pang singil, kailangan mong gumawa ng trabaho upang gawin silang ilipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa.

Ang gawaing nagawa ay naka-imbak sa pagsasaayos ng mga singil bilang isang pagbabago sa kanilang potensyal na enerhiya na potensyal, na tatawagin naming ∆U. Ang simbolo ∆ ay nagpapahiwatig ng pagbabagong ito o pagkakaiba, dahil ang ∆U = _{Pangwakas na} U - _{Paunang Paunang} Balita .

Sa ganitong paraan, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos ∆V ​​ay tinukoy bilang:

Dahil ang enerhiya ay may mga yunit ng joule (J) at ang singil ay dumating sa coulomb (C), isang boltahe ng 1 bolta (V) ay katumbas ng 1 joule / coulomb:

Kaya, ang 1 bolta ay tumutugma sa isang potensyal na pagkakaiba sa paggawa ng gawain ng 1 joule para sa bawat coulomb.

Alternatibong kahulugan ng volt

Ang isa pang paraan upang tukuyin ang boltahe ay sa pamamagitan ng pag-uugnay sa mga de-koryenteng kasalukuyang at kapangyarihan. Sa ganitong paraan, ang 1 bolta (V) ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos sa isang kawad kung saan ang isang kasalukuyang ng 1 ampere (A) ay kumakalat kung ang lakas ay nawala sa 1 watt (W). Kaya:

Mahalaga ang kahulugan na ito sapagkat nagsasangkot ito ng intensity ng electric current, na kung saan ay isa sa mga pangunahing magnitude ng pisika. Samakatuwid, ang ampere ay kabilang sa pangkat ng pitong pangunahing yunit:

Posible na suriin na ang parehong mga kahulugan ay katumbas, alam na ang 1 wat ay 1 joule / segundo at 1 ampere ay 1 coulomb / segundo, samakatuwid:

Kinansela ang mga segundo, at nananatili ang J / C, katumbas ng 1 newton. metro / coulomb. Samakatuwid 1 bolta ay ipinahayag din bilang:

Batas ni Ohm

Para sa ilang mga materyales, ang isang linear na relasyon sa pagitan ng boltahe (V), ang kasalukuyang (I) at ang de-koryenteng pagtutol (R) ng isang materyal ay natutupad, na kilala bilang batas ni Ohm. Kaya:

Dahil ang mga yunit para sa paglaban sa elektrikal ay mga ohms (Ω), lumiliko na ang 1 V = 1 A.Ω

Pagkakapantay-pantay

Upang masukat ang mga boltahe, ang multimeter o tester at ang oscilloscope ay pangunahing ginagamit. Ang una ay nag-aalok ng isang direktang pagsukat ng boltahe at ang pangalawa ay may isang screen upang ipakita ang hugis ng signal, pati na rin ang halaga nito.

Larawan 3. Digital multimeter na ginamit upang masukat ang iba't ibang mga de-koryenteng dami. Pinagmulan: Pixabay.

Karaniwan na makahanap ng mga halaga na mas mataas o mas mababa kaysa sa boltahe, samakatuwid ito ay kapaki-pakinabang na magkaroon ng mga pagkakapareho sa pagitan ng mga multiple at mga pagsusumite:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V

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

-1 microvolt (μV) = 10 ^-6 V

Mga halimbawa

Mga boltahe sa biyolohiya

Sa puso mayroong isang lugar na tinatawag na sinus node, na kumikilos tulad ng isang baterya sa pamamagitan ng pagbuo ng mga de-koryenteng impulses na nagpapasigla sa tibok ng puso.

Ang graph ng parehong ay nakuha sa pamamagitan ng isang electrocardiogram, na nag-aalok ng mga halaga ng ikot ng puso: tagal at amplitude. Salamat sa ito, ang mga abnormalidad sa paggana ng puso ay maaaring napansin.

Ang mga karaniwang halaga ng potensyal ng lamad, sa loob ng puso, ay nasa pagitan ng 70-90 mV, habang ang electrocardiograph ay may kakayahang magrehistro ng mga boltahe ng pagkakasunud-sunod ng 1 mV.

Larawan 4. Ang isang electrocardiogram ay nagtatala ng elektrikal na aktibidad ng puso. Pinagmulan: Pixabay.

Ang sistema ng nerbiyos ay gumagana din sa pamamagitan ng mga de-koryenteng impulses. Ang mga boltahe na halos 70 mV ay maaaring masukat sa mga ugat ng mga tao.

Mga Boltahe sa Lupa

Ang Earth ay may sariling patlang ng kuryente na nakadirekta patungo sa interior ng planeta, sa paraang ito ay kilala na negatibong sisingilin ito. Sa pagitan ng ibabaw at sa itaas na mga layer ng kapaligiran may mga patlang na ang laki ay nag-iiba sa pagitan ng 66-150 N / C, at ang mga potensyal na pagkakaiba-iba ng hanggang sa 100 kV ay maaaring maitatag.

Sa kabilang banda, ang likas na mga alon na dumadaloy sa subsoil, ay nagbibigay-daan upang makilala ang isang lupain sa pamamagitan ng paggamit ng mga de-koryenteng pamamaraan sa geophysics. Ang isang pagsubok ay binubuo ng pagpasok ng mga electrodes sa bukid, dalawa para sa boltahe at dalawa para sa kasalukuyang at pagsukat ng kani-kanilang mga magnitude.

Sa pamamagitan ng pag-iba-iba ng pagsasaayos ng mga electrodes sa iba't ibang paraan, posible upang matukoy ang resistivity ng lupa, isang ari-arian na nagpapahiwatig kung gaano kadali o mahirap na kasalukuyang maaaring dumaloy sa isang naibigay na materyal. Depende sa mga halagang natamo, ang pagkakaroon ng isang de-koryenteng anomalya ay maaaring ibalik, na maaaring ipahiwatig ang pagkakaroon ng ilang mga mineral sa subsoil.

Mga boltahe sa mga karaniwang ginagamit na aparato

-Home power network (alternating boltahe): 110 V sa Amerika at 220 sa Europa.

-Spark plugs sa kotse: 15 kV

-Car baterya: 12V

-Ang dry baterya para sa mga laruan at flashlight: 1.5 V

-Voltage sa isang baterya ng smartphone: 3.7 V.

Mga Sanggunian

1. International Electrotechnical Commission IEC. Makasaysayang background. Nabawi mula sa: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Mga pamamaraan sa elektrikal. Nabawi mula sa: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Physics: Isang Tumingin sa Mundo. 6 ^{ta Pag-} edit na pinaikling. Pag-aaral ng Cengage.
4. Knight, R. 2017. Physics para sa Siyentipiko at Teknolohiya: isang Diskarte sa Diskarte.
5. Ang Physical Factbook. Elektronikong Patlang sa Lupa. Nabawi mula sa: hypertextbook.com.
6. Wikipedia. Electrocardiogram. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Physical magnitude. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org.