Volt

SI-Einheit für elektrische Spannung
Physikalische Einheit
Einheitenname Volt
Einheitenzeichen
Physikalische Größe(n) Elektrische Spannung
Formelzeichen
Dimension
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten
Benannt nach Alessandro Volta
Abgeleitet von Kilogramm, Meter, Ampere, Sekunde

Das Volt ist die im internationalen Einheitensystem (SI) für die elektrische Spannung verwendete Maßeinheit. Sie wurde 1897 nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta benannt. Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe „V“ verwendet.

Das Volt ist eine kohärente abgeleitete SI-Einheit, das heißt, sie ist mit den Basiseinheiten über den numerischen Faktor Eins verbunden.

Definition und DarstellungBearbeiten

Definition als SI-EinheitBearbeiten

Im SI-Einheitensystem ist das Volt definiert als diejenige elektrische Potentialdifferenz oder elektrische Spannung, die anliegt, wenn bei einer Stromstärke von einem Ampere (1 A) die Leistung von einem Watt (1 W) abgegeben wird.[1]

 

Das Watt ist mit der Energieeinheit Joule (J) und der Krafteinheit Newton (N) verbunden über:[2]

 ,

und somit gilt:

 

Reproduzierbare DarstellungBearbeiten

Die obige Definition kann in der Praxis nur schwer als genaue Referenz eingesetzt werden. Als Spannungsnormal wird seit 1990 ein Volt mittels des Josephson-Effekts realisiert.[3] Hierbei ist die Spannung über die Josephson-Konstante mit einer Frequenzmessung verknüpft. Diese Konstante beträgt[4]

 

Sie ist exakt bekannt, weil der Elementarladung   und dem Planckschen Wirkungsquantum   exakte Werte zugewiesen sind (siehe auch Definition der SI-Einheiten). Damit kann mittels Referenzmessungen die Darstellung des Volt auf eine sehr genaue Frequenzmessung (Zeitmessung) zurückgeführt werden.

Historische Definition und NamensgebungBearbeiten

1861 schlugen die beiden englischen Elektro-Ingenieure Josiah Latimer Clark und Charles Tilston Bright vor, die Einheit der Elektrischen Spannung mit Ohma (nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm) und die Einheit des Elektrischen Widerstands mit Volt zu benennen. 1881 legte der Internationale Elektrizitätskongress allerdings dann endgültig das Volt als Einheit für die elektrische Spannung und das Ohm als Einheit für den elektrischen Widerstand fest.[5]

Im 19. Jahrhundert wurde die Einheiten Ampere (A) und Ohm (Ω=V/A) durch Normale definiert: das Ampere über die Menge von Silber pro Zeitspanne, die bei Elektrolyse abgeschieden wird, und das Ohm durch ein metallisches Widerstandsnormal. Dadurch war implizit auch das Volt festgelegt. Diese Definitionen waren zunächst länderspezifisch (in Deutschland 1888) und wurden 1908 international vereinheitlicht. 1910 wurde das Volt über das Weston-Normalelement definiert, und auch das Ampere erhielt eine neue Definition. Die so definierten „internationalen“ Einheiten Vint und Ωint waren von Anfang an so gewählt worden, dass sie möglichst exakt mit den „absoluten“ Einheiten Vabs und Ωabs übereinstimmen sollten, die über die Beziehungen 1 Vabs=1 A·Ωabs und 1 Vabs·A·s=1 N·m definiert wurden. Die Abweichung betrug 3,4·10−4 bzw. 4,9·10−4.[6]

Auf Beschluss der CIPM von 1946, ratifiziert 1948 durch die 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, wurde das „internationale“ Volt als separat definierte Einheit abgeschafft; das Spannungsnormal diente nur noch zur Darstellung des Volt.[6]

1988 beschloss die CIPM mit Wirkung zum 1990 ein neues Spannungsnormal, basierend auf dem Josephson-Effekt. Für die Josephson-Konstante setzte man den Wert KJ-90 = 483 597,9 GHz/V fest.[3] Mit der Revision des SI von 2019 erhielt die Josephson-Konstante ihren heutigen, exakten Wert.

Gebräuchliche dezimale VielfacheBearbeiten

Die Einheit Volt ist mit verschiedenen Vorsätzen für Maßeinheiten (SI-Präfixe) in Verwendung, beispielsweise:

Präfix-Schreibweise Dezimal
1 µV (Mikrovolt) 0,000 001 V
1 mV (Millivolt) 0,001 V
1 V (Volt) 1 V
1 kV (Kilovolt) 1 000 V
1 MV (Megavolt) 1 000 000 V

WeblinksBearbeiten

Wiktionary: Volt – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. “The volt is the potential difference between two points of a conducting wire carrying a constant current of 1 ampere, when the power dissipated between these points is equal to 1 watt.” Beschluss des CIPM von 1946. Quelle: SI-Broschüre, 9. Auflage. (2019) Anhang 1, Seite 160 bipm.org (PDF)
  2. DIN 1301-1:2010 Einheiten – Einheitennamen, Einheitenzeichen, Tabelle 2.
  3. a b Beschluss des CIPM von 1988 mit Wirkung vom 1. Januar 1990. Quelle: SI-Broschüre. 9. Auflage. (2019) Anhang 1 bipm.org (PDF)
  4. CODATA Value: Josephson constant. Abgerufen am 23. Juni 2019.
  5. H. G. Jerrard ua.: A Dictionary of Scientific Units: Including dimensionless numbers and scales, Springer-Science+Business Media, Southampton, 1986, S. 152. ISBN 978-94-017-0571-4
  6. a b Protokoll der 9.Generalkonferenz für Maß und Gewicht. (PDF) S. 13