Vôn là gì?
Volt hay còn được gọi là Vôn (ký hiệu: V), được đặt theo tên của Alessandro Volta, là đơn vị đo điện thế, hiệu điện thế (điện áp) và suất điện động trong Hệ thống đơn vị quốc tế (SI).
Định nghĩa
Một vôn được định nghĩa là điện thế giữa hai điểm của một dây dẫn khi dòng điện một ampe tiêu tán một watt công suất giữa hai điểm đó. Nó có thể được biểu thị theo các đơn vị cơ bản của SI (m, kg, s và A)
Tương đương, đó là hiệu điện thế giữa hai điểm mà sẽ truyền một jun năng lượng cho mỗi coulomb điện tích đi qua nó.
Nó cũng có thể được biểu diễn dưới dạng ampe nhân với ôm (dòng điện nhân với điện trở, định luật Ohm), webers trên giây (luồng từ theo thời gian), watt trên ampe (công suất trên dòng điện), hoặc jun trên coulomb (năng lượng trên điện tích), điều này cũng tương đương với electronvolt trên điện tích nguyên tố
Lịch sử hình thành
Vào năm 1800, do một tranh cãi chuyên môn về phản ứng galvanic mà Luigi Galvani ủng hộ, Alessandro Volta đã phát triển cái gọi là cọc volta (voltaic pile), tiền thân của pin, tạo ra dòng điện ổn định. Volta đã xác định rằng cặp kim loại khác nhau hiệu quả nhất để tạo ra điện là kẽm và bạc.
Năm 1861, Latimer Clark và Sir Charles Bright đã đặt tên “volt” cho đơn vị điện áp. Đến năm 1873, Hiệp hội Anh vì Sự tiến bộ của Khoa học (British Association for the Advancement of Science) đã định nghĩa các đơn vị volt, ohm và farad. Năm 1881, Hội nghị Điện Quốc tế, nay là Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC), đã phê chuẩn volt là đơn vị cho lực điện động (emf).
“Volt quốc tế” được định nghĩa vào năm 1893 là 1⁄1,434 của emf của một pin Clark. Định nghĩa này bị bỏ vào năm 1908, thay bằng định nghĩa dựa trên ohm quốc tế và ampe quốc tế, cho đến khi toàn bộ tập hợp các “đơn vị có thể tái tạo” bị loại bỏ vào năm 1948.
Một sửa đổi SI năm 2019, bao gồm việc định nghĩa giá trị của điện tích nguyên tố, có hiệu lực từ ngày 20 tháng 5 năm 2019.
So sánh với dòng chảy nước
Trong phép ẩn dụ dòng chảy nước, thường được dùng để giải thích mạch điện bằng cách so sánh với các ống nước, hiệu điện thế (sự chênh lệch điện thế) được ví như sự chênh lệch áp suất nước, trong khi dòng điện tỉ lệ với lượng nước chảy. Một điện trở (resistor) có thể được so sánh với đoạn ống có đường kính hẹp hơn hoặc một vật tương tự như bộ tản nhiệt, gây cản trở dòng chảy.
Mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện được định nghĩa (trong các thiết bị tuân theo Ohm như điện trở) bởi định luật Ohm. Định luật Ohm tương tự với phương trình Hagen-Poiseuille, vì cả hai đều là mô hình tuyến tính liên kết luồng và thế năng trong hệ thống của chúng.
Các mức điện áp phổ biến
Điện áp do mỗi pin điện hóa trong một pin tạo ra được xác định bởi hóa học của pin đó. Các pin có thể được nối tiếp để tăng bội số của điện áp, hoặc có thể thêm mạch điện bổ sung để điều chỉnh điện áp ở mức khác. Các máy phát cơ học thường có thể được chế tạo để tạo ra bất kỳ điện áp nào trong một khoảng khả thi.
Điện áp danh định của các nguồn quen thuộc:
- Điện thế nghỉ của tế bào thần kinh: ~75 mV
- Pin đơn, sạc được NiMH hoặc NiCd: 1,2 V
- Pin đơn, không sạc được (ví dụ: AAA, AA, C, D):
- Pin kiềm (alkaline): 1,5 V
- Pin kẽm-cacbon (zinc-carbon): 1,56 V nếu mới và chưa sử dụng
- Mức điện áp logic: 1,2 V, 1,5 V, 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V, 5,0 V
- Pin sạc LiFePO4: 3,3 V
- Pin polymer lithium dựa trên coban (sạc được): 3,75 V
- Nguồn điện TTL/CMOS (Transistor-transistor logic): 5 V
- USB: 5 V DC
- Pin PP3: 9 V
- Hệ thống pin ô tô: mỗi tế bào 2,1 V; pin “12 V” có sáu tế bào nối tiếp tạo ra 12,6 V; pin “24 V” có 12 tế bào nối tiếp tạo ra 25,2 V. Một số xe cổ dùng pin “6 V” 3 tế bào, hoặc 6,3 V.
- Điện lưới gia đình AC (theo quốc gia):
- 100 V tại Nhật Bản
- 120 V tại Bắc Mỹ
- 230 V tại châu Âu, châu Á, châu Phi và Úc
- Tàu điện nhanh, thanh điện thứ ba: 600-750 V
- Tàu cao tốc, đường dây trên cao: 25 kV, 50 Hz (có ngoại lệ là 25 kV, 60 Hz)
- Đường dây truyền tải điện áp cao: từ 110 kV trở lên (kỷ lục 1,15 MV; điện áp hoạt động cao nhất 1,10 MV)
- Sét: tối đa khoảng 150 MV
