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伏特（國際單位制表示電壓的基本單位）

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伏特

國際單位制表示電壓的基本單位

伏特（Volt）是電學中的常用單位之一，用來表示電壓的大小。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，通過電阻為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)明了第一個電池，這是電學領域的里程碑，基于他的先驅(qū)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

運用領域

物理、電子工程等

原理

單位正電荷從a點移到b點時，電場力所做的功，用公式表示為：U_ab= W/q

功能

電動勢、電位差及電壓的單位

應用學科

電工學

伏特過去有兩種叫法，一種叫“國際伏特”它的定義為：通過兩點間施加的穩(wěn)定電場，在這兩點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：兩點之間的電場強度，在強度為1牛/庫侖時施加的電場力下，使單位正電荷從電勢為0的點沿著靜電力線移動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屆國際計量大會上，委員會將伏特作為國際單位制的一個導出單位的專用名稱來作為電壓的單位。

歷史

亞歷山德羅·伏特（Alessandro Volta，1745年2月18日-1827年3月5日）是一位來自意大利的物理學家，他是電學領域的先驅(qū)，創(chuàng)造了第一個電池并為電學做出了巨大的貢獻。

伏特在家庭中接受了良好的教育，在巴黎深入學習了數(shù)學和物理學。他后來回到意大利，在帕維亞大學擔任教授，并開始了他的電學研究。在1780年代，伏特開始研究脈沖放電以及與靜電機、扭曲電場和化學效應相關的電學現(xiàn)象。1791年，他發(fā)明了電容器，從而開創(chuàng)了電學儲存領域的新時代。

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

1881年，國際電工大會，即現(xiàn)在的國際電工委員會(IEC)，批準了伏特作為電動勢的單位。當時伏特的定義是一個流過一安培電流的導體，其功率消耗為一瓦特時，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勢的1/1.434 (Clark cell）。1908 年放棄了這個定義，取而代之的是基于國際歐姆和國際安培的定義，不過相關的設備在1948年才不再使用。

在1960年舉辦的第11屆國際計量大會上，委員會將伏特作為國際單位制的一個導出單位的專用名稱來作為電壓的單位。

基本定義

根據(jù)電勢能

如果在電場中某個點上的一個單位電荷（即一個電子）從該點移動到另一個點，那么在這個過程中所做的功就是這兩點電勢差的大小，即：電場力將1庫侖（C）正電荷由a點移至b點所做的功為1焦耳（J）時，a、b兩點間的電壓為1伏特（V）。

根據(jù)功率

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

根據(jù)歐姆定律

通過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，通過電阻為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(jié)的電壓-電流特性

自1990年起國際間利用約瑟夫森結(jié)的實驗來實測一伏特的量值，此實驗配合轉(zhuǎn)換系數(shù)約瑟夫森常數(shù)，即可量測一伏特，約瑟夫森常數(shù)在18世紀的國際度量衡大會訂定，其數(shù)值如下：

K｛J-90｝ = 2e/h = 0.4835979 GHz/uv

一般而言此實驗都是使用數(shù)千或上萬的約瑟夫森結(jié)陣列，用10至80GHz的微波(依實驗設計不同而不同)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標準電池或電壓源，將其與待測電源相比較，然后通過知道它們之間的電壓差來確定待測電源的電壓。其中，標準電池/電壓源往往是一種穩(wěn)定的電壓源，其輸出電壓的值已經(jīng)被確認。當伏特計對其進行測量時，超出標準電池的電勢差就可以被稱為待測電源的電勢差或電壓。

伏特計的種類和結(jié)構(gòu)非常多樣，一般可分為將電勢差轉(zhuǎn)化為電流的電動伏特計和將電勢差轉(zhuǎn)化為機械位移的靜電伏特計。其中電動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合，例如用于測量輸電線路的電壓。

伏特計在電學和電子學領域有廣泛的應用，常用于測量電子元器件的電壓、電動勢、電磁場強度等等。

常用電壓單位

伏特和單位之間的換算關系為：

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）

單位之間可以通過簡單的乘數(shù)關系來進行換算，如：

1千伏（kV） = 1000伏特

1兆伏（MV） = 1000000伏特

1微伏（μV）= 0.000001伏特

常見電壓值

設備

家用電器：常見的家用電器如電燈、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：常見的電動機和其他大型機器，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(qū)

國家或地區(qū)	家用電壓（V）	頻率（Hz）
澳大利亞	240	50
比利時	230	50
巴西	110/220	60
加拿大	120	60
智利	220	50
中國內(nèi)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(guī)定：安全特低電壓是人體可以直接接觸的電壓，最大不超過42V，空載不超過50V，而實際人體觸電電壓并非是唯一標準，需要根據(jù)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，如果電荷傳遞到人體導電器官，如雙手、腳等，則會出現(xiàn)電流流過身體的現(xiàn)象。如果電流強度很小，則可能不會引起任何癥狀，但當電流強度達到一定水平時，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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