Quina és la relació de conversió entre unitats de voltatge?
La unitat SI del voltatge és el volt(V), i les unitats amb prefixos tenen una relació de 1000: 1 kV = 1000 V = 1.000.000 mV (mil·livolt) = 1.000.000.000 μV (microvolt). Les unitats adjacents difereixen per un factor de 10³: 1 V = 1000 mV, 1 mV = 1000 μV, 1 kV = 1000 V. Per tant, kV → V → mV → μV cap a la dreta és ×1000, cap a l'esquerra és ÷1000, és el sistema decimal mil·lenari estàndard del SI, consistent amb altres unitats elèctriques com corrent, capacitat i resistència.
Com es defineix el volt(V)?
El volt (símbol V) és la unitat SI de voltatge/potencial/força electromotriu, anomenada en honor del físic italià Alessandro Volta (inventor de la pila voltaica). 1 volt = 1 joule/coulomb (1 V = 1 J/C), és a dir, la diferència de potencial necessària per fer 1 joule de treball quan 1 coulomb de càrrega circula per un circuit. Des de la redefinició del SI el 2019, el volt es deriva de la constant Josephson Kⱼ (que val exactament 483597,8525×10⁹ Hz/V), que es pot reproduir amb precisió mitjançant unions Josephson superconductores amb una precisió extremadament alta.
Com es calcula el voltatge a la llei d'Ohm? Quina és la relació amb el corrent i la resistència?
La llei d'Ohm és la fórmula més bàsica dels circuits: U = I × R (voltatge = corrent × resistència), potència P = U × I = U²/R = I²R. On el voltatge U és en V, el corrent I en A, la resistència R en Ω, la potència P en W. Per exemple, quan circulen 10mA de corrent per una resistència d'1kΩ, el voltatge als extrems de la resistència és U = 0,01A × 1000Ω = 10 V; una bombeta de 100W connectada a 220V de xarxa consumeix uns 0,45A de corrent. Aquesta eina us ajuda a canviar ràpidament el valor de voltatge calculat entre kV/V/mV/μV.
Quins ordres de magnitud tenen els voltatges en escenaris habituals?
Referència d'ordres de magnitud de voltatges habituals: senyals ECG uns 0,5-2mV (500-2000μV); sortida de termoparell desenes de μV a desenes de mV; EEG uns 10-100μV; pila seca 1,5V, USB 5V, bateria de liti de mòbil 3,7V (4,2V plena), bateria de plom-àcid 12V (nominal)/13,8V (càrrega flotant); adaptador de portàtil 19V; xarxa elèctrica 110V/220V; corrent industrial trifàsic 380V; paquets de bateries de vehicles elèctrics 48V/60V/72V/400V/800V; distribució elèctrica 10kV, transmissió 110kV/220kV/500kV/1000kV (ultraalta tensió); l'electricitat estàtica pot arribar a desenes de milers de volts; un raig 100 milions a 1 miler de milions de volts.
Quin voltatge és perillós per al cos humà? Quin és el voltatge de seguretat?
La norma IEC 60038 i la xinesa GB3805 estableixen: el valor nominal de tensió extra baixa de seguretat(SELV) no supera els 42V (normalment 36V, 24V, 12V), en entorns secs generalment es considera que per sota de 36V és segur, per a treballs en contenidors humits/metàl·lics s'ha d'utilitzar 12V. El que és realment mortal no és el voltatge en si sinó el corrent, però el voltatge determina la magnitud del corrent que circula pel cos humà — 220V de xarxa en entorn sec pot causar 2-22mA de corrent (greument possiblement mortal), per sobre de 1000V hi ha perill d'arc, la distància de seguretat és la mesura de protecció principal. El corrent altern a freqüència de xarxa (50/60Hz) és més perillós que el corrent continu i l'alta freqüència al mateix voltatge.
Per què s'utilitzen unitats μV/mV per a senyals febles?
Els sensors i els senyals bioelèctrics solen ser molt febles: termoparell (tipus K) uns 41μV per °C, a escala completa 1000°C només són 41mV; pic d'ona R d'ECG 0,5-2mV, ona α d'EEG 10-100μV; la sortida del pont de galgues extensomètriques sovint és només uns pocs mV; els senyals de ràdio rebuts per una antena poden ser tan baixos com una intensitat de camp de μV/m; la sortida del fotodiode de nivell nA~μA es converteix en un senyal mV després de la conversió I/V. Aquests senyals febles s'han d'amplificar a nivell V amb un amplificador operacional d'alt guany i baix soroll abans de ser mostrejats per un ADC, en dissenyar i depurar circuits cal conèixer bé la conversió μV↔mV↔V.
Quina relació hi ha entre el voltatge de la bateria i la capacitat? Què signifiquen mAh i V?
La capacitat de la bateria(mAh) indica quanta càrrega pot alliberar (quantitat de càrrega), el voltatge nominal(V) és el potencial de treball de la bateria. L'energia(Wh) = voltatge(V) × capacitat(Ah). Per exemple, energia d'una bateria de mòbil de 3,7V/3000mAh = 3,7V × 3Ah = 11,1Wh; energia d'una bateria de plom-àcid de 12V/100Ah = 12 × 100 = 1200Wh = 1,2kWh. Hi ha una diferència de voltatge entre l'estat carregat i descarregat d'una bateria (per exemple liti 3,0-4,2V, plom-àcid 10,5-14,4V), cal avaluar l'estat de càrrega(SOC) segons la corba de voltatge, aquesta eina és per a la conversió d'unitats de voltatge.
Per què molta gent escriu uV en lloc de μV?
μ és la lletra grega Mu, que no es troba en un teclat anglès estàndard, en les primeres simulacions SPICE, programació C, ports sèrie ASCII, impressions de components era difícil introduir μ, per tant en enginyeria electrònica s'utilitza generalment la lletra u en lloc de μ (la pronunciació s'hi assembla), uV = μV és una notació convencional (per exemple 100uV = 100μV). Als oscil·loscopis, multímetres, generadors de senyals i panells de fonts d'alimentació es veuen habitualment les quatre indicacions uV/mV/V/kV, sent mV/V/kV les més utilitzades.
Com es distingeix el voltatge de corrent continu i el de corrent altern?
El voltatge de corrent continu(DC) té una direcció constant que no canvia amb el temps (bateries, USB, sortida d'adaptadors de font d'alimentació), el voltatge de corrent altern(AC) canvia de polaritat periòdicament (xarxa elèctrica domèstica). El voltatge AC normalment es refereix al valor eficaç(RMS), 220V de xarxa amb valor eficaç 220V correspon a un valor pic d'uns 311V i un valor pic a pic d'uns 622V. La posició AC del multímetre mesura el valor eficaç, en triar components de tensió com TVS/varistor/condensadors cal calcular segons el valor pic i no segons el valor eficaç — per exemple per a un circuit de 220V cal triar un condensador electrolític amb tensió ≥350V (400V és habitual).
Quines aplicacions té l'alta tensió de kV? Cal tenir en compte per a la seguretat?
Aplicacions d'alta tensió kV: 10kV és el voltatge estàndard de distribució urbana, 220kV/500kV/1000kV(ultraalta tensió) són voltatges de transmissió de llarga distància; l'ànode del monitor CRT té 20-30kV d'alta tensió; el tub de raigs X diverses desenes a 150kV; polvorització electrostàtica/precipitació electrostàtica diverses desenes de kV; canons d'electrons, acceleradors de partícules poden arribar a nivell MV. En treballs d'alta tensió cal sempre tallar el corrent, senyalitzar, comprovar el voltatge, connectar a terra, mantenir la distància de seguretat (10kV≥0,7m, 110kV≥1,5m, 220kV≥3m), utilitzar eines i equips de protecció aïllants, no treballar mai amb corrent.
Quina relació hi ha entre el decibel(dB) i el voltatge?
El guany de voltatge s'expressa en dB: G(dB) = 20·log₁₀(Vout/Vin), perquè la potència P=U²/R, és 20 vegades el logaritme (la potència en dB és 10 vegades el logaritme). 6dB≈2× voltatge, 20dB=10× voltatge, 40dB=100× voltatge, 60dB=1000× voltatge (precisament tres ordres de magnitud mil·lenaris). Per exemple, un amplificador operacional amb guany de bucle obert de 100dB≈10⁵×, és a dir, 1mV d'entrada s'amplifica a 100V de sortida (a la pràctica impossible per limitacions de font d'alimentació). Els enginyers de RF/àudio sovint necessiten convertir entre dB i multiplicació de voltatge.
El valor de voltatge que introdueixo es carrega? És privat i segur?
No es carrega en absolut. Tota la lògica de conversió s'executa amb JavaScript pur de front-end al vostre navegador local, no s'envia cap sol·licitud de xarxa per al valor de voltatge introduït, el servidor no veu cap paràmetre de circuit, dades de prova o informació de manteniment elèctric. Després de tancar la pestanya l'entrada s'esborra immediatament, no s'utilitzen cookies ni localStorage. Apte per a escenaris sensibles a la privacitat de dades com R+D empresarial, manteniment elèctric, electrònica militar, ensenyament i exàmens, treballs d'alta tensió in situ.
