VOLT ATAU VOLT: KONSEP DAN RUMUS, PERSAMAAN, CONTOH - FISIK - 2025

The volt atau volt adalah satuan yang digunakan dalam Sistem Internasional SI Unit untuk mengekspresikan tegangan dan potensial listrik, salah satu besaran utama listrik. Tegangan melakukan pekerjaan yang diperlukan untuk memulai muatan listrik dan dengan demikian menciptakan arus. Arus listrik, mengalir melalui konduktor, mampu menghidupkan motor, mengirimkan informasi, menerangi jalan dan rumah, dan banyak lagi.

Nama volt sebagai satuan, dipilih untuk menghormati Alessandro Volta (1745-1827), fisikawan dan kimiawan Italia yang menemukan baterai listrik sekitar tahun 1800. Saat itu, ahli anatomi Luigi Galvani telah memverifikasi bahwa kaki katak dapat kontrak dengan menerapkan listrik. Volta, menyadari hasil ini, juga mulai mencari muatan listrik di jaringan hewan, menggunakan elektroskop.

Gambar 1. Bermacam-macam baterai AA dengan tegangan nominal 1,5 V, banyak digunakan pada perangkat kecil, seperti radio, kamera, senter dan mainan. Sumber: Pixabay.

Namun, Volta tidak menemukan apa yang dia cari pada bahan organik dan akhirnya yakin bahwa muatan listrik, entah bagaimana, ada di logam yang dia gunakan untuk menyentuh kaki katak.

Gambar 2. Potret Alessandro Volta. Sumber: Wikimedia Commons.

Volta juga menyadari bahwa dua logam berbeda menghasilkan perbedaan potensial dan bahwa beberapa kombinasi lebih baik daripada yang lain. Inilah cara dia membuat baterai pertama: lembaran kain felt yang dibasahi dalam larutan garam antara dua elektroda perak dan seng. Dia menumpuk beberapa lapisan ini dan dengan demikian mampu menghasilkan arus listrik yang stabil.

Konsep dan rumus

Pada tahun 1874 volt, bersama dengan ohm, diadopsi sebagai satuan tegangan dan resistansi masing-masing, oleh komisi Asosiasi Inggris untuk Kemajuan Sains (BAAS) yang terdiri dari para ilmuwan terkenal dari seluruh dunia.

Pada saat itu, mereka disebut sebagai “unit praktis” dan sekarang menjadi bagian dari Sistem Satuan Internasional atau SI.

Di sebagian besar literatur, beda potensial didefinisikan sebagai energi per satuan muatan. Memang, jika Anda memiliki muatan listrik di tengah medan listrik yang dihasilkan oleh muatan lain, Anda perlu bekerja untuk membuatnya berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

Pekerjaan yang dilakukan disimpan dalam konfigurasi muatan sebagai perubahan energi potensial listriknya, yang akan kita sebut ∆U. Simbol ∆ menunjukkan perubahan atau perbedaan ini, karena ∆U = _Final U - _{Inisial Awal} .

Dengan cara ini, perbedaan potensial antara dua titik ∆V didefinisikan sebagai:

Karena energi memiliki satuan joule (J) dan muatan datang dalam coulomb (C), tegangan 1 volt (V) sama dengan 1 joule / coulomb:

Jadi, 1 volt sama dengan beda potensial melakukan pekerjaan 1 joule untuk setiap coulomb.

Definisi alternatif volt

Cara lain untuk menentukan volt adalah dengan menghubungkan arus listrik dan daya. Dengan cara ini, 1 volt (V) adalah beda potensial antara dua titik kawat yang dilalui arus 1 ampere (A) mengalir jika daya yang hilang adalah 1 watt (W). Jadi:

Definisi ini penting karena menyangkut intensitas arus listrik yang merupakan salah satu besaran fundamental fisika. Oleh karena itu, ampere termasuk dalam kelompok tujuh unit dasar:

Dimungkinkan untuk memeriksa bahwa kedua definisi itu ekuivalen, dengan mengetahui bahwa 1 watt adalah 1 joule / detik dan 1 ampere adalah 1 coulomb / detik, maka:

Detik dibatalkan, dan J / C tetap, setara dengan 1 newton. meteran / coulomb. Oleh karena itu 1 volt juga dinyatakan sebagai:

Hukum Ohm

Untuk beberapa bahan, hubungan linier antara tegangan (V), arus (I) dan hambatan listrik (R) suatu bahan terpenuhi, yang dikenal sebagai hukum Ohm. Jadi:

Karena satuan hambatan listrik adalah ohm (Ω), ternyata 1 V = 1 A.Ω

Persamaan

Untuk mengukur tegangan, multimeter atau tester dan osiloskop terutama digunakan. Yang pertama menawarkan pengukuran tegangan secara langsung dan yang kedua memiliki layar untuk menampilkan bentuk sinyal, serta nilainya.

Gambar 3. Multimeter digital digunakan untuk mengukur berbagai besaran listrik. Sumber: Pixabay.

Merupakan hal yang umum untuk menemukan nilai yang jauh lebih tinggi atau lebih rendah dari volt, oleh karena itu sangat berguna untuk memiliki persamaan antara kelipatan dan submultiples:

-1 kilovolt (kV) = 1000 V.

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

-1 mikrovolt (μV) = 10 ^-6 V.

Contoh

Tegangan dalam biologi

Di dalam jantung terdapat area yang disebut sinus node, yang berperilaku seperti baterai dengan menghasilkan impuls listrik yang merangsang detak jantung.

Grafik yang sama diperoleh dengan menggunakan elektrokardiogram, yang menawarkan nilai siklus jantung: durasi dan amplitudo. Berkat ini, kelainan fungsi jantung dapat dideteksi.

Nilai tipikal potensial membran, di dalam jantung, antara 70-90 mV, sedangkan elektrokardiograf mampu mencatat tegangan dengan urutan 1 mV.

Gambar 4. Elektrokardiogram mencatat aktivitas listrik jantung. Sumber: Pixabay.

Sistem saraf juga bekerja dengan impuls listrik. Tegangan sekitar 70 mV dapat diukur di saraf manusia.

Tegangan di Bumi

Bumi memiliki medan listrik sendiri yang diarahkan ke bagian dalam planet, dengan cara ini diketahui bermuatan negatif. Antara permukaan dan lapisan atas atmosfer terdapat medan yang besarnya bervariasi antara 66-150 N / C, dan perbedaan potensial hingga 100 kV dapat ditentukan.

Di sisi lain, arus alami yang mengalir di bawah tanah memungkinkan untuk mengkarakterisasi medan melalui penggunaan metode kelistrikan dalam geofisika. Tes terdiri dari memasukkan elektroda di lapangan, dua untuk tegangan dan dua untuk arus dan mengukur besarnya masing-masing.

Dengan memvariasikan konfigurasi elektroda dengan cara yang berbeda, dimungkinkan untuk menentukan resistivitas arde, sebuah properti yang menunjukkan seberapa mudah atau sulit arus dapat mengalir dalam material tertentu. Bergantung pada nilai yang diperoleh, keberadaan anomali listrik dapat disimpulkan, yang mungkin menunjukkan adanya mineral tertentu di lapisan bawah tanah.

Tegangan pada perangkat yang umum digunakan

Jaringan listrik rumah (tegangan bolak-balik): 110 V di Amerika dan 220 di Eropa.

- Busi parkir di dalam mobil: 15 kV

-Baterai mobil: 12V

-Baterai kering untuk mainan dan senter: 1,5 V.

-Tegangan pada baterai smartphone: 3,7 V.

Referensi

1. Komisi Elektroteknik Internasional IEC. Latar belakang sejarah. Diperoleh dari: iec.ch.
2. Griem-Kee, S. 2016. Metode kelistrikan. Diperoleh dari: geovirtual2.cl.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fisika: Pandangan di Dunia. 6 ^ta Editing disingkat. Pembelajaran Cengage.
4. Knight, R. 2017. Fisika untuk Ilmuwan dan Teknik: Pendekatan Strategi.
5. Buku Fakta Fisika. Medan Listrik di Bumi. Diperoleh dari: hypertextbook.com.
6. Wikipedia. Elektrokardiogram. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Besarnya fisik. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.