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伏特（國際單位制表示電壓的基本單位）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16

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伏特

國際單位制表示電壓的基本單位

伏特（Volt）是電學(xué)中的常用單位之一，用來(lái)表示電壓的大小。它的國際單位符號是V，1伏特（V）表示當電流為1安培（A）時(shí)，通過(guò)電阻為1歐姆（Ω）的電阻器之間施加的電壓值。伏特是以意大利物理學(xué)家亞歷山大·伏特（Alessandro Volta）的名字命名的。他在1799年發(fā)明了第一個(gè)電池，這是電學(xué)領(lǐng)域的里程碑，基于他的先驅貢獻，電壓的單位被命名為“伏特”（Volt），以紀念他的發(fā)明和研究，伏特定義為焦耳/庫侖。

基本信息

中文名

伏特

英文名

Volt

別名

絕對伏特

運用領(lǐng)域

物理、電子工程等

原理

單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功，用公式表示為：U_ab= W/q

功能

電動(dòng)勢、電位差及電壓的單位

應用學(xué)科

電工學(xué)

伏特過(guò)去有兩種叫法，一種叫“國際伏特”它的定義為：通過(guò)兩點(diǎn)間施加的穩定電場(chǎng)，在這兩點(diǎn)間使電荷為單位正電荷所經(jīng)歷的電勢差。

另外一種叫“絕對伏特”它的定義是：兩點(diǎn)之間的電場(chǎng)強度，在強度為1牛/庫侖時(shí)施加的電場(chǎng)力下，使單位正電荷從電勢為0的點(diǎn)沿著(zhù)靜電力線(xiàn)移動(dòng)1米所需要的功。1國際伏特=1.00034絕對伏特。

在1960年舉辦的第11屆國際計量大會(huì )上，委員會(huì )將伏特作為國際單位制的一個(gè)導出單位的專(zhuān)用名稱(chēng)來(lái)作為電壓的單位。

歷史

亞歷山德羅·伏特（Alessandro Volta，1745年2月18日-1827年3月5日）是一位來(lái)自意大利的物理學(xué)家，他是電學(xué)領(lǐng)域的先驅?zhuān)瑒?chuàng )造了第一個(gè)電池并為電學(xué)做出了巨大的貢獻。

伏特在家庭中接受了良好的教育，在巴黎深入學(xué)習了數學(xué)和物理學(xué)。他后來(lái)回到意大利，在帕維亞大學(xué)擔任教授，并開(kāi)始了他的電學(xué)研究。在1780年代，伏特開(kāi)始研究脈沖放電以及與靜電機、扭曲電場(chǎng)和化學(xué)效應相關(guān)的電學(xué)現象。1791年，他發(fā)明了電容器，從而開(kāi)創(chuàng )了電學(xué)儲存領(lǐng)域的新時(shí)代。

1799年，伏特發(fā)明了第一個(gè)真正的電池，這是由鋅和銅片交替排列組成的，這被稱(chēng)為伏特電池。它的原理是通過(guò)化學(xué)反應產(chǎn)生電流，從而提供了穩定的電源。這是電學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)歷史性的成就，繼而為電氣工業(yè)的發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎。伏特不僅對電學(xué)做出了重大貢獻，還通過(guò)研究和創(chuàng )造各種物理學(xué)裝置來(lái)擴展和發(fā)展了該領(lǐng)域，他于1827年逝世，享年82歲。人們?yōu)榱思o念伏特在物理學(xué)方面的偉大貢獻，即用他的姓氏作為電動(dòng)勢、電位差及電壓的單位名稱(chēng)，定名為“伏特”，簡(jiǎn)稱(chēng)“伏”。

1881年，國際電工大會(huì )，即現在的國際電工委員會(huì )(IEC)，批準了伏特作為電動(dòng)勢的單位。當時(shí)伏特的定義是一個(gè)流過(guò)一安培電流的導體，其功率消耗為一瓦特時(shí)，導體二端的電勢差，“國際伏特”在 1893 年被定義為克拉克電池電動(dòng)勢的1/1.434 (Clark cell）。1908 年放棄了這個(gè)定義，取而代之的是基于國際歐姆和國際安培的定義，不過(guò)相關(guān)的設備在1948年才不再使用。

在1960年舉辦的第11屆國際計量大會(huì )上，委員會(huì )將伏特作為國際單位制的一個(gè)導出單位的專(zhuān)用名稱(chēng)來(lái)作為電壓的單位。

基本定義

根據電勢能

如果在電場(chǎng)中某個(gè)點(diǎn)上的一個(gè)單位電荷（即一個(gè)電子）從該點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)，那么在這個(gè)過(guò)程中所做的功就是這兩點(diǎn)電勢差的大小，即：電場(chǎng)力將1庫侖（C）正電荷由a點(diǎn)移至b點(diǎn)所做的功為1焦耳（J）時(shí)，a、b兩點(diǎn)間的電壓為1伏特（V）。

根據功率

在載有1安培（A）恒定電流導線(xiàn)的兩點(diǎn)間消耗1瓦（W）的功率，這兩點(diǎn)間的電位差就是1伏特（V）。伏特也可以用公式表示為：U= P/I。

根據歐姆定律

通過(guò)某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比，即：當電流為1安培（A）時(shí)，通過(guò)電阻為1歐姆（Ω）的電阻器之間施加的電壓為1伏特（V），伏特也可以用公式表示為：U= IR。

約瑟夫森結的電壓-電流特性

自1990年起國際間利用約瑟夫森結的實(shí)驗來(lái)實(shí)測一伏特的量值，此實(shí)驗配合轉換系數約瑟夫森常數，即可量測一伏特，約瑟夫森常數在18世紀的國際度量衡大會(huì )訂定，其數值如下：

K｛J-90｝ = 2e/h = 0.4835979 GHz/uv

一般而言此實(shí)驗都是使用數千或上萬(wàn)的約瑟夫森結陣列，用10至80GHz的微波(依實(shí)驗設計不同而不同)做為激發(fā)訊號。

伏特計

伏特計的工作原理通常是利用一個(gè)標準電池或電壓源，將其與待測電源相比較，然后通過(guò)知道它們之間的電壓差來(lái)確定待測電源的電壓。其中，標準電池/電壓源往往是一種穩定的電壓源，其輸出電壓的值已經(jīng)被確認。當伏特計對其進(jìn)行測量時(shí)，超出標準電池的電勢差就可以被稱(chēng)為待測電源的電勢差或電壓。

伏特計的種類(lèi)和結構非常多樣，一般可分為將電勢差轉化為電流的電動(dòng)伏特計和將電勢差轉化為機械位移的靜電伏特計。其中電動(dòng)伏特計的測量范圍比較廣，準確度也比較高，靜電伏特計則常用于高電壓場(chǎng)合，例如用于測量輸電線(xiàn)路的電壓。

伏特計在電學(xué)和電子學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應用，常用于測量電子元器件的電壓、電動(dòng)勢、電磁場(chǎng)強度等等。

常用電壓?jiǎn)挝?/span>

伏特和單位之間的換算關(guān)系為：

1伏特 = 0.001千伏（kV）

1伏特 = 0.000001兆伏（MV）

1伏特 = 1000毫伏（mV）

1伏特 = 1000000微伏（μV）

1伏特 = 1000000000納伏（nV）

單位之間可以通過(guò)簡(jiǎn)單的乘數關(guān)系來(lái)進(jìn)行換算，如：

1千伏（kV） = 1000伏特

1兆伏（MV） = 1000000伏特

1微伏（μV）= 0.000001伏特

常見(jiàn)電壓值

設備

家用電器：常見(jiàn)的家用電器如電燈、電視機、洗衣機、烤箱等設備，通常以110伏特（V）或220伏特（V）為電源電壓。
手機、筆記本電腦等電子設備：通常以5伏特（V）或12伏特（V）為電源電壓。
交流電機和其他大型設備：常見(jiàn)的電動(dòng)機和其他大型機器，通常使用三相交流電源并以110伏特（V）或220伏特（V）為電源電壓。

國家和地區

國家或地區	家用電壓（V）	頻率（Hz）
澳大利亞	240	50
比利時(shí)	230	50
巴西	110/220	60
加拿大	120	60
智利	220	50
中國內地	220	50
中國香港	230	50
中國臺灣	110	60
埃及	220	60
法國	230	50
德國	230	50
印度	230	50
伊拉克	220	50
意大利	127/220	50
日本	100	50/60
韓國	110/220	60
墨西哥	127	60
荷蘭	230	50
挪威	230	50
菲律賓	110/220	60
俄羅斯	220	50
西班牙	127/220	50
瑞士	220	50
美國	110	60
英國	230	50

參考

補充知識

中國的國標GB4706.1中規定：安全特低電壓是人體可以直接接觸的電壓，最大不超過(guò)42V，空載不超過(guò)50V，而實(shí)際人體觸電電壓并非是唯一標準，需要根據不同的環(huán)境，電壓、電流等綜合考慮。

人體的主要器官如皮膚、血液和肌肉都具有一定的導電性，能夠傳輸電荷。當人體接觸到帶電物體時(shí)，如果電荷傳遞到人體導電器官，如雙手、腳等，則會(huì )出現電流流過(guò)身體的現象。如果電流強度很小，則可能不會(huì )引起任何癥狀，但當電流強度達到一定水平時(shí)，就可能引起疼痛、抽筋、心率異常等癥狀，并可能危及生命。

所以切不可單純的認為是低壓設備就隨意觸摸。

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