伏特
提示：本条目的主题不是亚历山德罗·伏打。
可以產生一伏特的約瑟夫森結晶片陣列。
伏特（英语：volt）是国际单位制中电压的单位，符号V。
在一根均匀的、宽度和温度恒定的导线上假如有一安培电流流动，那么导线的电阻在一定的距离内將电能转化为热能1瓦（W=1J/s）。这个距离之间的电压差就被定义为一伏特：
此单位是以发明电池的意大利物理学家——亚历山德罗·伏打的名字命名的。
目录
1 定義
1.1 利用約瑟夫森結的定義
2 電的水力類比
3 常見電壓
4 伏特的歷史
5 參考
6 相關連結
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]。
- V=WA=JA⋅s=N⋅mA⋅s{displaystyle {mbox{V}}={dfrac {mbox{W}}{mbox{A}}}={dfrac {mbox{J}}{{mbox{A}}cdot {mbox{s}}}}={dfrac {{mbox{N}}cdot {mbox{m}}}{{mbox{A}}cdot {mbox{s}}}}}
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 ）
- V=potential energycharge=N⋅mC=kg⋅m2A⋅s3.{displaystyle {text{V}}={frac {text{potential energy}}{text{charge}}}={frac {{text{N}}{cdot }{text{m}}}{text{C}}}={frac {{text{kg}}{cdot }{text{m}}^{2}}{{text{A}}{cdot }{text{s}}^{3}}}.}
也可定義為單位庫侖電荷的能量,
- V=JC{displaystyle {mbox{V}}={dfrac {mbox{J}}{mbox{C}}}}
利用約瑟夫森結的定義
自1990年起國際間利用約瑟夫森結的實驗來實測一伏特的量值，此實驗配合轉換係數約瑟夫森常數，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訂定，其數值如下：
K{J-90} = 2e/h = 0.4835979 GHz/µV.
一般而言此實驗都是使用數千或上萬的約瑟夫森結陣列，用10至80GHz的微波（依實驗設計不同而不同）做為激發訊號[2]。
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
三用電表可以量測二點之間的電壓
1.5V 的二號電池
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。- 一顆不能充電的鹼性電池：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。
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。- 鐵路的接触网供电：交流電壓RMS值25kV，頻率為50或60Hz。
輸電系統的高壓電纜：RMS值最小110 kV，最大1.15 MV。
閃電：多半在100 MV左右。
上述的電壓源若提供交流電，其列的電壓值是以RMS值為準，若一個中心值為0的弦波電壓，其峰值電壓會是RMS電壓的2{displaystyle {sqrt {2}}}
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
^ BIPM SI Brochure: Appendix 1, p. 144
^ Burroughs, Charles J.; Benz, Samuel P.; Harvey, Todd E.; Hamilton, Clark A., 1 Volt DC Programmable Josephson Voltage Standard, 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
相關連結
- 電子伏特
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分类:國際單位制基本單位
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