伏特
定义
在国际单位制中安培是基本电学单位,伏特的SI定义是以安培和力学单位瓦特导出的。依据国际单位制的基本电学单位安培,伏特定义为:“在载有1A恒定电流的导线上,当两点之间导线上的功率耗散为1W(1W=1 J/S)时,这两点之间的电势差” 。
以基本单位定义时,为:kg·m · s ·A . 也可定义为单位库仑电荷的能量, J/C。
利用约瑟夫森结的定义
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:
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 。
电的水力类比
有时会用水的管路系统来说明电路,电压(电势差)可以类比为水压差,而电流会类比为水在管路特定位置的体积流率,是由管路的宽度(可类比为电导率)及管路二端子的水压差(可类比为电压)决定。
在欧姆式导体中,导体两端电压和流过导体的电流会成正比关系,欧姆定律就在说明上述的关系。
常见电压
三用电表可以量测二点之间的电压
1.5V 的二号电池
以下是一些常见电压源的电压:
神经细胞的静息电势:大约 −75 mV 。
一颗可充电的NiMH或NiCd电池:1.2 V。
水银电池:1.355 V。
一颗不能充电的碱性电池:1.5 V。
可充电的LiFePO 4电池:3.3 V。
可充电的锂离子聚合物电池:3.75 V。
TTL电源:5 V。
PP3电池:9 V。
车辆的电力系统:标准电压12 V,放电时约11.8 V,充电时约12.8 V,若在车辆行进中的充电电压,可以到13.8–14.4 V。
家用电源:欧洲、亚洲、非洲为230 V,北美为120 V,日本为100 V,此处所列的电压均为交流电压的RMS值(其他国家的电源,请参考家用电源列表)。
卡车或货车的电源:24 V DC。
城市轨道交通系统的第三轨供电:电压依国家不同,由500 V DC到1500 V DC不等。
铁路的接触网供电:交流电压RMS值25kV,频率为50或60Hz。
输电系统的高压电缆:RMS值最小110 kV,最大1.15 MV。
闪电:多半在100 MV左右。
上述的电压源若提供交流电,其列的电压值是以RMS值为准,若一个中心值为0的弦波电压,其峰值电压会是RMS电压的 2 {\displaystyle {\sqrt {2}}} 倍。
伏特的历史
在19世纪时,路易吉·伽伐尼发现死青蛙的肌肉接触火花时会颤动,认为电是存在生物体内,亚历山德罗·伏打不认同他的看法,也开始从事有关电的研究。亚历山德罗·伏打发明了伏打电堆,是第一个现代的化学电池,可以提供稳定的电流,亚历山德罗·伏打也发现了在电堆两极的金属为锌及银时,产生电力的效果最好。在19世纪80年代时国际电工协会,也就是现在的国际电工委员会(IEC),确立伏特为电动势的单位。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。
在1893年时,国际上将伏特定义为克拉克电池( Clark cell ( 英语 : Clark cell ) )电动势的1/1.434。在1908年时,由于国际上已改以欧姆及安培来定义伏特,因此不再使用上述的定义,不过相关的设备在1948年才不再使用。
在使用约瑟夫森结来做为伏特的基准前,国际上的实验室使用一种称为标准电池的特殊电池做为伏特的基准,美国在1905-1972年时使用一种特殊设计的标准电池,称为韦斯顿电池。
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