伏特
伏特(英語:)是国际单位制中电势、电势差(电压)、电动势的单位,属于导出单位,符号 V。
伏特(volt) | |
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由國家標準暨技術研究院制定,作为可产生“一个标准伏特”的約瑟夫森結晶片陣列 | |
单位信息 | |
单位制 | 国际单位制导出单位 |
物理量名称 | 电势、电势差(电压)、电动势 |
符号 | V |
得名 | 亞歷山德羅·伏打 |
單位換算 | |
1 V | 相当于 |
国际单位制基本单位 | kg·m2·s−3·A−1 |
在一根均匀的、宽度和温度固定的导线上,假設某兩點間有一安培電流流動,則兩點間的電阻會將這兩點內的電能转化为热能功率1瓦(W=1J/s),將這兩點間的電壓差就被定義為一伏特。
定義
伏特的國際單位制(SI)定義是以基本的電學單位:安培(縮寫為英文字母 A),和力學單位瓦特(縮寫為英文字母 W)而導出的。依據國際單位制中的安培,將一伏特定義為:「在載有一安培恆定電流的導線上,當兩點之間導線上的功率耗散為一瓦特(1W = 1 J/S)時,這兩點之間的電位差」[1]。
而以基本單位寫出定義公式即為: (公斤 · 平方公尺) ·(秒−3 · 安培−1 )
電的水力類比
有時會用水的管路系統來說明電路,電壓(電位差)可以類比為水壓差,而電流會類比為水在管路特定位置的體積流率,是由管路的寬度(可類比為電導率)及管路二端子的水壓差(可類比為電壓)決定。
在歐姆式導體中,導體兩端電壓和流過導體的電流會成正比關係,歐姆定律就在說明上述的關係。
常見電壓
以下是一些常見電壓源的電壓:
- 神經細胞的靜息電位:大約 −75 mV[3]。
- 一顆可充電的NiMH或NiCd電池:1.2 V。
- 水銀電池:1.355 V。
- 一顆不可充電的碳鋅電池或鹼性電池:1.5 V。
- 可充電的LiFePO4電池:3.3 V。
- 可充電的鋰離子聚合物電池:3.75 V。
- TTL電源:5 V。
- PP3電池:9 V。
- 車輛的電力系統:標準電壓12 V,放電時約11.8 V,充電時約12.8 V,若在車輛行進中的充電電壓,可以到13.8–14.4 V。
- 家用電源:歐洲、亚洲、非洲為230 V,北美為120 V,日本為100 V,台灣為110 V,中国大陆、香港为220 V,此處所列的電壓均為交流電壓的RMS值(其他國家的電源,請參考家用電源列表)。
- 卡車或貨車的電源:24 V DC。
- 電信設備:-48 V DC
- 城市軌道交通系統的第三軌供電:電壓依國家不同,由500 V DC到1500 V DC不等。
- 鐵路的高架電車線:交流電壓RMS值25kV(千伏),頻率為50或60Hz。
- 三相交流輸電:中國1000kV,美國765kV,英國400kV
- 高壓直流輸電:最高±1100kV(新疆准東至安徽皖南)
- 閃電:多半在100MV左右。
伏特的歷史
在19世紀時,路易吉·伽伐尼發現死青蛙的肌肉接觸火花時會顫動,認為電存在于生物體內,亞歷山德羅·伏打不認同他的看法,也開始從事有關電的研究。亞歷山德羅·伏打發明了伏打電堆,是第一個現代的化學電池,可以提供穩定的電流,亞歷山德羅·伏打也發現了在電堆兩極的金屬為鋅及銀時,產生電力的效果最好。在19世紀80年代時国际电工協會,也就是現在的国际电工委员会(IEC),確立伏特為電動勢的單位。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,導體二端的電位差。
在1893年時,國際上將伏特定義為克拉克電池(Clark cell)電動勢的1/1.434。在1908年時,由於國際上已改以歐姆及安培來定義伏特,因此不再使用上述的定義,不過相關的設備在1948年才不再使用。
在使用約瑟夫森結來做為伏特的基準前,國際上的實驗室使用一種稱為標準電池的特殊電池做為伏特的基準,美國在1905-1972年時使用一種特殊設計的標準電池,稱為韋斯頓電池。
參考
- (PDF). [2010-08-19]. (原始内容存档 (PDF)于2013-11-05).
- Burroughs, Charles J.; Benz, Samuel P.; Harvey, Todd E.; Hamilton, Clark A., , IEEE transactions on applied superconductivity, 1999-06-01, 9 (3): 4145–4149, ISSN 1051-8223
- Bullock, Orkand, and Grinnell, pp. 150–151; Junge, pp. 89–90; Schmidt-Nielsen, p. 484