Voltan ialah 'tekanan elektrik' yang menolak arus melalui litar. Fikirkan ia seperti tekanan air dalam paip. Voltan lebih tinggi = tolakan lebih kuat. Diukur dalam volt (V). Tidak sama dengan arus atau kuasa!

• 1 volt = 1 joule per coulomb (tenaga per cas)
• Voltan menyebabkan arus mengalir (seperti tekanan menyebabkan air mengalir)
• Diukur antara dua titik (perbezaan potensi)
• Voltan lebih tinggi = lebih banyak tenaga per cas

Voltan (V) = tekanan, Arus (I) = kadar aliran, Kuasa (P) = kadar tenaga. P = V × I. 12V pada 1A = 12W. Kuasa yang sama, kombinasi voltan/arus yang berbeza adalah mungkin.

• Voltan = tekanan elektrik (V)
• Arus = aliran cas (A)
• Kuasa = voltan × arus (W)
• Rintangan = voltan ÷ arus (Ω, hukum Ohm)

Voltan DC (Arus Terus) mempunyai arah yang tetap: bateri (1.5V, 12V). Voltan AC (Arus Ulang-alik) menterbalikkan arahnya: kuasa dinding (120V, 230V). Voltan RMS = setara DC yang berkesan.

• DC: voltan tetap (bateri, USB, litar)
• AC: voltan ulang-alik (kuasa dinding, grid)
• RMS = voltan berkesan (120V AC RMS ≈ 170V puncak)
• Kebanyakan peranti menggunakan DC secara dalaman (penyesuai AC menukar)

Volt (V) ialah unit SI untuk potensi elektrik. Ditakrifkan daripada watt dan ampere: 1 V = 1 W/A. Juga: 1 V = 1 J/C (tenaga per cas). Awalan dari atto hingga giga meliputi semua julat.

• 1 V = 1 W/A = 1 J/C (definisi tepat)
• kV untuk talian kuasa (110 kV, 500 kV)
• mV, µV untuk penderia, isyarat
• fV, aV untuk pengukuran kuantum

W/A dan J/C adalah setara dengan volt mengikut definisi. Menunjukkan hubungan: V = W/A (kuasa per arus), V = J/C (tenaga per cas). Berguna untuk memahami fizik.

• 1 V = 1 W/A (daripada P = VI)
• 1 V = 1 J/C (definisi)
• Ketiga-tiganya adalah sama
• Perspektif yang berbeza mengenai kuantiti yang sama

Abvolt (EMU) dan statvolt (ESU) dari sistem CGS lama. Jarang digunakan dalam penggunaan moden tetapi muncul dalam teks fizik bersejarah. 1 statV ≈ 300 V; 1 abV = 10 nV.

• 1 abvolt = 10⁻⁸ V (EMU)
• 1 statvolt ≈ 300 V (ESU)
• Usang; volt SI adalah standard
• Hanya muncul dalam buku teks lama

Hubungan asas: V = I × R. Voltan sama dengan arus didarab dengan rintangan. Ketahui mana-mana dua, kira yang ketiga. Asas semua analisis litar.

• V = I × R (voltan = arus × rintangan)
• I = V / R (arus dari voltan)
• R = V / I (rintangan dari ukuran)
• Linear untuk perintang; bukan linear untuk diod, dsb.

Dalam mana-mana gelung tertutup, jumlah voltan adalah sifar. Seperti berjalan dalam bulatan: perubahan ketinggian berjumlah sifar. Tenaga dikekalkan. Penting untuk analisis litar.

• ΣV = 0 di sekeliling mana-mana gelung
• Kenaikan voltan = penurunan voltan
• Pemuliharaan tenaga dalam litar
• Digunakan untuk menyelesaikan litar yang kompleks

Medan elektrik E = V/d (voltan per jarak). Voltan lebih tinggi pada jarak yang pendek = medan lebih kuat. Kilat: berjuta-juta volt pada meter = medan MV/m.

• E = V / d (medan dari voltan)
• Voltan tinggi + jarak pendek = medan kuat
• Pecahan: udara terion pada ~3 MV/m
• Kejutan statik: kV merentasi mm

USB: 5V (USB-A), 9V, 20V (USB-C PD). Bateri: 1.5V (AA/AAA), 3.7V (Li-ion), 12V (kereta). Logik: 3.3V, 5V. Pengecas komputer riba: lazimnya 19V.

• USB: 5V (2.5W) hingga 20V (100W PD)
• Bateri telefon: 3.7-4.2V Li-ion
• Komputer riba: lazimnya 19V DC
• Aras logik: 0V (rendah), 3.3V/5V (tinggi)

Rumah: 120V (AS), 230V (EU) AC. Penghantaran: 110-765 kV (voltan tinggi = kehilangan rendah). Pencawang menurunkan ke voltan pengagihan. Voltan lebih rendah berhampiran rumah untuk keselamatan.

• Penghantaran: 110-765 kV (jarak jauh)
• Pengagihan: 11-33 kV (kejiranan)
• Rumah: 120V/230V AC (soket)
• Voltan tinggi = penghantaran yang cekap

Pemecut zarah: MV hingga GV (LHC: 6.5 TeV). Sinar-X: 50-150 kV. Mikroskop elektron: 100-300 kV. Kilat: lazimnya 100 MV. Penjana Van de Graaff: ~1 MV.

• Kilat: ~100 MV (100 juta volt)
• Pemecut zarah: julat GV
• Tiub sinar-X: 50-150 kV
• Mikroskop elektron: 100-300 kV

Setiap langkah awalan = ×1000 atau ÷1000. kV → V: ×1000. V → mV: ×1000. mV → µV: ×1000.

• kV → V: darab dengan 1,000
• V → mV: darab dengan 1,000
• mV → µV: darab dengan 1,000
• Songsang: bahagi dengan 1,000

P = V × I (kuasa = voltan × arus). 12V pada 2A = 24W. 120V pada 10A = 1200W.

• P = V × I (Watt = Volt × Amper)
• 12V × 5A = 60W
• P = V² / R (jika rintangan diketahui)
• I = P / V (arus dari kuasa)

V = I × R. Ketahui dua, cari yang ketiga. 12V merentasi 4Ω = 3A. 5V ÷ 100mA = 50Ω.

• V = I × R (Volt = Amper × Ohm)
• I = V / R (arus dari voltan)
• R = V / I (rintangan)
• Ingat: bahagi untuk I atau R

USB-C menyampaikan 20V pada 5A. Apakah kuasanya?

P = V × I = 20V × 5A = 100W (maksimum Penghantaran Kuasa USB)

Bekalan 5V, LED memerlukan 2V pada 20mA. Perintang apa?

Penurunan voltan = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0.02A = 150Ω. Guna standard 150Ω atau 180Ω.

Mengapa menghantar pada 500 kV dan bukan 10 kV?

Kehilangan = I²R. Kuasa yang sama P = VI, jadi I = P/V. 500 kV mempunyai 50× kurang arus → 2500× kurang kehilangan (faktor I²)!

Sel saraf mengekalkan potensi rehat -70 mV. Potensi tindakan melonjak ke +40 mV (ayunan 110 mV) untuk menghantar isyarat pada ~100 m/s. Otak anda ialah komputer elektrokimia 20W!

Kilat biasa: ~100 MV pada ~5 km = medan 20 kV/m. Tetapi arus (30 kA) dan tempoh (<1 ms) yang menyebabkan kerosakan. Tenaga: ~1 GJ, boleh menghidupkan rumah selama sebulan—jika kita dapat menangkapnya!

Belut elektrik boleh melepaskan 600V pada 1A untuk pertahanan/memburu. Mempunyai 6000+ elektrosit (bateri biologi) dalam siri. Kuasa puncak: 600W. Memengsankan mangsa serta-merta. Taser alam!

USB-C PD 3.1: sehingga 48V × 5A = 240W. Boleh mengecas komputer riba permainan, monitor, malah beberapa alat kuasa. Penyambung yang sama seperti telefon anda. Satu kabel untuk memerintah mereka semua!

Kehilangan kuasa ∝ I². Voltan lebih tinggi = arus lebih rendah untuk kuasa yang sama. Talian 765 kV kehilangan <1% setiap 100 batu. Pada 120V, anda akan kehilangan semuanya dalam 1 batu! Itulah sebabnya grid menggunakan kV.

Penjana Van de Graaff mencapai 1 MV tetapi selamat—arus yang sangat kecil. Kejutan statik: 10-30 kV. Taser: 50 kV. Arus melalui jantung (>100 mA) yang berbahaya, bukan voltan. Voltan sahaja tidak membunuh.

Volta mencipta bateri (timbunan volta). Sumber voltan berterusan pertama. Unit itu kemudiannya dinamakan 'volt' sebagai penghormatan kepadanya.

Ohm menemui V = I × R. Hukum Ohm menjadi asas teori litar. Pada mulanya ditolak, kini asas.

Faraday menemui aruhan elektromagnet. Menunjukkan voltan boleh diaruh dengan menukar medan magnet. Membolehkan penjana.

Kongres elektrik antarabangsa pertama mentakrifkan volt: EMF yang menghasilkan 1 ampere melalui 1 ohm.

Westinghouse memenangi kontrak untuk loji kuasa Air Terjun Niagara. AC memenangi 'Perang Arus'. Voltan AC boleh diubah dengan cekap.

CGPM mentakrifkan semula volt dalam istilah mutlak. Berdasarkan watt dan ampere. Definisi SI moden diwujudkan.

Standard voltan Josephson. Kesan kuantum mentakrifkan volt dengan ketepatan 10⁻⁹. Berdasarkan pemalar Planck dan frekuensi.

Penakrifan semula SI: volt kini diterbitkan daripada pemalar Planck yang tetap. Definisi yang tepat, tidak memerlukan artifak fizikal.

Voltan ialah tekanan elektrik (seperti tekanan air). Arus ialah kadar aliran (seperti aliran air). Voltan tinggi tidak bermakna arus tinggi. Anda boleh mempunyai voltan tinggi dengan arus sifar (litar terbuka) atau arus tinggi dengan voltan rendah (litar pintas melalui wayar).

Kehilangan kuasa dalam wayar ∝ I² (kuasa dua arus). Untuk kuasa yang sama P = VI, voltan lebih tinggi bermakna arus lebih rendah. 765 kV mempunyai 6,375× kurang arus daripada 120V untuk kuasa yang sama → ~40 juta kali kurang kehilangan! Itulah sebabnya talian kuasa menggunakan kV.

Tidak, arus yang melalui badan anda yang membunuh, bukan voltan. Kejutan statik ialah 10-30 kV tetapi selamat (<1 mA). Taser: 50 kV tetapi selamat. Walau bagaimanapun, voltan tinggi boleh memaksa arus melalui rintangan (V = IR), jadi voltan tinggi sering bermakna arus tinggi. Arus >50 mA melalui jantung yang membawa maut.

Voltan DC (Arus Terus) mempunyai arah yang tetap: bateri, USB, panel solar. Voltan AC (Arus Ulang-alik) menterbalikkan arahnya: soket dinding (50/60 Hz). Voltan RMS (120V, 230V) ialah setara DC yang berkesan. Kebanyakan peranti menggunakan DC secara dalaman (penyesuai AC menukar).

Sebab-sebab sejarah. AS memilih 110V pada tahun 1880-an (lebih selamat, memerlukan kurang penebat). Eropah kemudiannya menstandardkan pada 220-240V (lebih cekap, kurang tembaga). Kedua-duanya berfungsi dengan baik. Voltan lebih tinggi = arus lebih rendah untuk kuasa yang sama = wayar lebih nipis. Pertukaran antara keselamatan dan kecekapan.

Ya, dalam siri: bateri dalam siri menambah voltan mereka (1.5V + 1.5V = 3V). Selari: voltan tetap sama (1.5V + 1.5V = 1.5V, tetapi kapasiti berganda). Hukum Voltan Kirchhoff: voltan dalam mana-mana gelung berjumlah sifar (kenaikan sama dengan penurunan).