伏特

伏特

伏特（Volt）是电学中的常用单位之一，用来表示电压的大小。[0]它的国际单位符号是V，1伏特（V）表示当电流为1安培（A）时，通过电阻为1欧姆（Ω）的电阻器之间施加的电压值。[2]伏特是以意大利物理学家亚历山大·伏特（Alessandro Volta）的名字命名的。[0]他在1799年发明了第一个电池，这是电学领域的里程碑，基于他的先驱贡献，电压的单位被命名为“伏特”（Volt），以纪念他的发明和研究，伏特定义为焦耳/库仑。[1]伏特过去有两种叫法，一种叫“国际伏特”，定义为：通过两点间施加的稳定电场，在这两点间使电荷为单位正电荷所经历的电势差。[0]

伏特（Volt）是电学中的常用单位之一，用来表示电压的大小。[1]它的国际单位符号是V，1伏特（V）表示当电流为1安培（A）时，通过电阻为1欧姆（Ω）的电阻器之间施加的电压值。[3]伏特是以意大利物理学家亚历山大·伏特（Alessandro Volta）的名字命名的。[1]他在1799年发明了第一个电池，这是电学领域的里程碑，基于他的先驱贡献，电压的单位被命名为“伏特”（Volt），以纪念他的发明和研究，伏特定义为焦耳/库仑。[2]

伏特过去有两种叫法，一种叫“国际伏特”，定义为：通过两点间施加的稳定电场，在这两点间使电荷为单位正电荷所经历的电势差。[1]

另外一种叫“绝对伏特”，定义为：两点之间的电场强度，在强度为1牛/库仑时施加的电场力下，使单位正电荷从电势为0的点沿着静电力线移动1米所需要的功。1国际伏特=1.00034绝对伏特。[1]

在1960年举办的第11届国际计量大会上，委员会将伏特作为国际单位制的一个导出单位的专用名称来作为电压的单位。[2]

历史

亚历山德罗·伏特（Alessandro Volta，1745年2月18日-1827年3月5日）是一位来自意大利的物理学家，1799年，伏特发明了第一个真正的电池，由锌和铜片交替排列组成的，被称为伏特电池。它的原理是通过化学反应产生电流，从而提供了稳定的电源。这是电学领域的一个历史性的成就，继而为电气工业的发展打下了坚实的基础。[2]伏特不仅对电学做出了重大贡献，还通过研究和创造各种物理学装置来扩展和发展了该领域，他于1827年逝世，享年82岁。[2]人们为了纪念伏特在物理学方面的伟大贡献，即用他的姓氏作为电动势、电位差及电压的单位名称，定名为“伏特”，简称“伏”。[2]

1881年，国际电工大会，即现在的国际电工委员会(IEC)，批准了伏特作为电动势的单位。[3]当时伏特的定义是一个流过一安培电流的导体，其功率消耗为一瓦特时，导体二端的电势差，“国际伏特”在 1893 年被定义为克拉克电池电动势的1/1.434 (Clark cell）。1908 年放弃了这个定义，取而代之的是基于国际欧姆和国际安培的定义，不过相关的设备在1948年才不再使用。[4]

在1960年举办的第11届国际计量大会上，委员会将伏特作为国际单位制的一个导出单位的专用名称来作为电压的单位。[5]

1986年的第十七届会议上，CCE决定成立两个工作组，分别对约瑟夫逊效应（Josephson Effect）和量子化霍尔效应（Quantum Hall Effect）应用于伏特和欧姆复现标准的建立及其物理常数的确定进行研究。这两个工作组在大量的和精密的工作基础上，于1988年6月向CCE提交了研究工作报告。根据约瑟夫逊常数（Josephson Constant）和克里青常数（Von Klitzing Constant）的最新计量结果，提出了这两个常数的新量值。CCE研究并讨论了这两项工作报告，决定建议各国从1990年1月1日起采用新的约瑟夫逊常数和克里青常数，据此修改现行的伏特和欧姆基准值，规定今后各国一律应用约瑟夫逊效应和量子化霍尔效应建立伏特和欧姆标准，如不具备上述手段的，也要将其标准与上述标准进行比对而确定量值。这项决议随后得到了国际计量大会的批准。 [6]

根据电势能

回路示意图
回路示意图

如果在电场中某个点上的一个单位电荷（即一个电子）从该点移动到另一个点，那么在这个过程中所做的功就是这两点电势差的大小，即：电场力将1库仑（C）正电荷由a点移至b点所做的功为1焦耳（J）时，a、b两点间的电压为1伏特（V）。[7][8]

根据功率

在载有1安培（A）恒定电流导线的两点间消耗1瓦（W）的功率，这两点间的电位差就是1伏特（V）。伏特也可以用公式表示为：。[7]

电压产生回路
电压产生回路

根据欧姆定律

通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比，即：当电流为1安培（A）时，通过电阻为1欧姆（Ω）的电阻器之间施加的电压为1伏特（V），伏特也可以用公式表示为：。[1][7]

约瑟夫森结的电压-电流特性

自1990年起国际间利用约瑟夫森结的实验来实测一伏特的量值，此实验配合转换系数约瑟夫森常数，即可量测一伏特，约瑟夫森常数在18世纪的国际度量衡大会订定，其数值如下：

K｛J-90｝ = 2e/h = 0.4835979 GHz/uv

一般而言此实验都是使用数千或上万的约瑟夫森结阵列，用10至80GHz的微波(依实验设计不同而不同)做为激发讯号。[9]

测量

可使用伏特计进行伏特的测量，伏特计的工作原理通常是利用一个标准电池或电压源，将其与待测电源相比较，然后通过知道它们之间的电压差来确定待测电源的电压。[10]其中，标准电池/电压源往往是一种稳定的电压源，其输出电压的值已经被确认。当伏特计对其进行测量时，超出标准电池的电势差就可以被称为待测电源的电势差或电压。[10][11]

老式伏特计
老式伏特计

伏特计的种类和结构非常多样，一般可分为将电势差转化为电流的电动伏特计和将电势差转化为机械位移的静电伏特计。其中电动伏特计的测量范围比较广，准确度也比较高，静电伏特计则常用于高电压场合，例如用于测量输电线路的电压。[11]

伏特计在电学和电子学领域有广泛的应用，常用于测量电子元器件的电压、电动势、电磁场强度等等。[11]

单位换算

伏特和单位之间的换算关系为：

1伏特 = 0.001千伏（kV）[7]

1伏特 = 0.000001兆伏（MV）[7]

1伏特 = 1000毫伏（mV）[7]

1伏特 = 1000000微伏（μV）[7]

1伏特 = 1000000000纳伏（nV）[7]

单位之间可以通过简单的乘数关系来进行换算，如：

1千伏（kV） = 1000伏特[7]

1兆伏（MV） = 1000000伏特[7]

1微伏 （μV）= 0.000001伏特[7]

电子设备

家用电器：常见的家用电器如电灯、电视机、洗衣机、烤箱等设备，通常以110伏特（V）或220伏特（V）为电源电压。[12]

手机、笔记本电脑等电子设备：通常以5伏特（V）或12伏特（V）为电源电压。[13]

交流电机和其他大型设备：常见的电动机和其他大型机器，通常使用三相交流电源并以110伏特（V）或220伏特（V）为电源电压。[14]

不同国家和地区家用电压和频率

国家（地域）名电源电压频率日本单相100/200V三相200V50Hz/60Hz美国单相115/230V三相230V60Hz加拿大单相120/347V三相208V/240V/600V60Hz韩国单相110/220V三相200V/220V/380V60Hz台湾单相110/220V三相220V/380V60Hz香港单相200V/220V三相346V/380V50Hz中国单相220V三相380V50Hz新加坡单相230V三相400V50Hz马来西亚单相240V三相415V50Hz印度尼西亚单相220V三相380V50Hz菲律宾单相115/230V三相240V/480V60Hz泰国单相220V三相220V/380V50Hz越南单相220V三相380V50Hz印度单相230V三相240V/415V50Hz澳大利亚单相240V三相415V50Hz比利时单相230V三相400V50Hz丹麦单相230V三相400V50Hz芬兰单相230V三相400V50Hz挪威单相220V/230V三相380V50Hz瑞典单相230V/400V三相400V/690V50Hz法国单相230V三相400V50Hz德国单相230V三相400V50Hz意大利单相220V三相380V50Hz荷兰单相230V三相400V50Hz葡萄牙单相230V三相400V/480V50Hz西班牙单相127V/220V三相220V/380V50Hz瑞士单相230V三相400V50Hz奥地利单相230V三相400V50Hz英国单相240V三相415V50Hz

参考[15]

相关标准

低压电器产品标准在国际上主要分为四大标准体系，分别为IEC标准体系、EN标准体系、北美标准体系和中国、日本标准，前者为国际标准体系，后三者为区域性标准体系。以区域性为主的标准体系形成主要是发达国家和地区，其余发展中国家和地区还未形成系统的标准体系，如东盟地区、中东地区、非洲地区等。中国国低压电器涉及的出口国家与地区众多，主要包括欧盟、北美、中南美洲和亚洲。[16]

参考资料 16

  1. 参考 1
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. https://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ChlQZXJpb2RpY2FsQ0hJTmV3UzIwMjMwNDI2Eg9oa2pjanMyMDA0MDIwMTMaCHpiNGVjcHlr
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. https://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ChlQZXJpb2RpY2FsQ0hJTmV3UzIwMjMwNDI2EhNzeWdkemt4eHhiMjAwNTAxMDExGghkODVyN3ZxNQ%3D%3D
  11. https://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ChlQZXJpb2RpY2FsQ0hJTmV3UzIwMjMwNDI2Eg13bHN5MjAwMjA5MDExGghkODVyN3ZxNQ%3D%3D
  12. https://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ChlQZXJpb2RpY2FsQ0hJTmV3UzIwMjMwNDI2Eg1ranh4MjAxMzE2NDQwGghua3R5dDg2ZQ%3D%3D
  13. https://d.wanfangdata.com.cn/Patent/ChJQYXRlbnROZXdTMjAyMjEyMDcSEENOMjAyMjExMjEyNzk0LjkaCHJpN2NwNTZw
  14. https://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ChlQZXJpb2RpY2FsQ0hJTmV3UzIwMjMwNDI2Eg1qZGdjMjAxMjAyMDE5Ggg3Y2h5dnB3aA%3D%3D
  15. 各国电源电压 — chip one stop
  16. 我国低压电器产品出口涉及标准概况 — 中华人民共和国商务部
广告位：底部（ad-bottom）—— 请到中台「公共区块」编辑此内容