這是一塊感應式電錶的面板，許多樓道里至今還掛著這種電錶。左邊一個鋁盤在轉動，盤上的紅色標記一次又一次地經過小視窗——轉六百圈就是一千瓦時。鋁盤下方兩條藍線在跳動：那是帶動鋁盤的負載電流。右邊是滾輪式計度器，它的最後一格像所有計十分位的電錶一樣是紅色的，裡面的數字正滾向下一位。計度器下方有一條橫條：紅色從左向右一直填到 1.00 的刻度——負載恰好為一千瓦，一小時內積累的就是這麼多。右邊的大字是單位符號，在所有語言中都一樣，下面寫著一千瓦時換算成 SI 單位是多少。
能量 · 家庭、電價與電力行業
千瓦時
SI 之外的組合單位 · 量：能量 · 1 kWh 恰好等於 3.6 MJ
焦耳是從課本上認識的，千瓦時則是從電費單上認識的，因此它是不屬於國際單位制的單位中最有名的一個。它的構造再簡單不過：取功率的千瓦數，乘以以小時計的時間——這就是全部算術。正是這種直白讓它成了能量的日常語言：賣電的人要賣的不是抽象的能量，而是電器隨時間所做的功，於是選了一個兩部分都一目瞭然的單位。
從計量學的角度看，它是個奇特的存在：由 SI 詞頭、SI 的瓦特和 SI 之外的小時拼成的組合單位，國際計量委員會容許使用它，卻不把它納入 SI。不過換算精確到最後一位，因為一小時恰好是三千六百秒，所以一千瓦時恰好是三點六百萬焦耳，沒有任何舍入。
這個單位並不只活在帳單裡。牽引電池的容量用千瓦時標註，電站的發電量用百萬瓦時和兆瓦時，整個國家的用電量用千兆瓦時，而在所有這些量級上都保留著同樣的便利：數字立刻告訴你能以多大功率工作多久。最大的日常混亂出現在該寫乘積卻寫了分數的地方：電暖器廣告裡的「kW/h」既不是能量也不是功率，而是什麼也不是。
符號是 kWh：字首「k」小寫，「W」大寫，「h」小寫。完整寫法 kW·h 中的乘號點可以省略，但絕不能換成斜線——點表示乘積，斜線表示商。「h」後面不加句點，因為它是單位符號，不是詞的縮寫。單位的中文名稱是千瓦時，日常也叫「度」。
千瓦時是能量，千瓦是功率，二者不能互相替代：一臺電暖器功率為兩千瓦，一個晚上消耗八千瓦時。「kW/h」根本不存在：功率除以時間得到的是功率的變化速率，在家裡毫無意義。安時又是另一回事：它計的是電荷而不是能量，只有乘以電壓之後才變成瓦特小時。
01 · 定義
功率乘以時間千瓦時是功率為一千瓦的電源在連續工作一小時內輸出或消耗的能量。由於一小時有三千六百秒，而一瓦是每秒一焦耳，所以一千瓦時等於三點六百萬焦耳——這是精確相等，不是近似。
關鍵在於，功率與時間的乘積可以用無數種方式組成，而它們給出的能量都相同。兩千瓦的快煮壺燒半小時，半千瓦的洗衣機運轉兩小時，四十瓦的冰箱開一整天，消耗的都是同一千瓦時，儘管感受完全不同：前者轟鳴著把水燒開，後者安靜地嗡嗡作響，沒人注意到它。電錶不在乎這些印象——它只把乘積累加起來。
由此可見這個單位最主要的實用價值：它一下子回答兩個問題。已知能量和功率，就得到工作時長——六十千瓦時的電池在十五千瓦的負載下能用四小時；已知能量和時間，就得到功率——每月兩百五十千瓦時，意味著平均晝夜不停地用著略多於三百四十瓦。
嚴格說來，電錶測量的不是乘積而是積分：住宅裡的功率每分鐘都在變化，儀表不斷把它的增量累加起來。感應式電錶用機械來做這件事——功率越大，鋁盤轉得越快，轉數就是累積的能量；電子式電錶則計數脈衝。但兩者給出的是同一個數字，之後再乘以電價。
快煮壺和冰箱在同一格里
畫面的畫法與單位的構造一致：橫向是時間，縱向是功率，兩者之間的紅色矩形就是能量。灰色網格每一格恰好是一千瓦時，所以能量可以直接用眼睛數：矩形蓋住多少格，就積累了多少千瓦時。拖動滑塊，很容易用完全不同的形狀得到相同的面積——像快煮壺那樣又高又窄，或像冰箱那樣又矮又長——電錶分不出它們。虛線標出一千瓦時的水平，四個按鈕放上真實電器的矩形，好有個比較。
02 · 換算
能量單位 · 帳單 · 功率與時間從帳單到焦耳再回來
這裡的換算全部是精確的：一小時恰好三千六百秒，詞頭「千」恰好是一千，所以整個鏈條裡沒有任何舍入。只有那些本身藉助標準燃料熱值來定義的單位才是近似的。
第二個標籤計算電費和平均功率，第三個理清千瓦與千瓦時之間永恆的混淆。
噸標準煤和噸標準油是約定單位：分別規定為每千克七千和一萬大卡，而真實的煤或油時多時少。因此經由它們的換算適用於統計和規劃，卻不適合計算某一座具體的爐子。
| 量 | 數值 | 說明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
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04 · 測量儀器
鋁盤 · 脈衝 · 鉗表 · 檢定用什麼來累加乘積
鋁盤式電錶
兩個線圈——一個電流線圈、一個電壓線圈——在鋁盤中感應出渦流，鋁盤以與功率成正比的速度轉動；旁邊的永久磁鐵起制動作用，使轉速精確地成正比而非隨意。其餘全是純機械：轉數由計度器累加，銘牌上寫著多少轉等於一千瓦時。這臺儀表內部沒有任何計算元件，卻求出了功率對時間的積分，這正是它的美妙之處。
帶脈衝輸出的電子式電錶
現代儀表每秒一千次將電壓和電流的瞬時值相乘，累加結果並向外輸出脈衝：通常每千瓦時一千個脈衝，這個數字也印在外殼上。這樣的輸出既方便檢定，也方便智慧家庭——數一分鐘的脈衝就能知道瞬時功率。此外，電錶還能做鋁盤做不到的事：按時段劃分能量、記錄負荷曲線、透過線路傳送讀數。
鉗形電流表、功率計和秒錶
需要的是單件電器而非整個住宅的用電量時，就按定義來：測出功率，乘以時間。鉗表不用剪線就能測到電流，功率計會考慮功率因數——沒有它，水泵或 LED 燈的結果會偏高——之後只需一隻秒錶。這種方法適合負載穩定的電器，對週期性工作的電器則不理想：冰箱得觀察一整天，這時用插座式電量計更簡單。
帶標準電錶的檢定臺
家用電錶透過比對來檢定：在不同電流下——從額定電流的百分之幾到滿載——讓相同的能量同時透過它和一臺標準表，並在每一檔讀出偏差。偏差必須在準確度等級的允許範圍內，通常是百分之一或二。奇妙的是，最小的電流對儀表最難：此時鋁盤上的轉矩很小，而摩擦依然存在。所以老電錶更常少計待機耗電，而不是多計讀數。
05 · 書寫規則
乘號點、詞頭、大小寫是點，不是分數
這是組合單位，因此它的整個寫法都建立在各部分之間的乘法上。詞頭只加在瓦特上，小時不加詞頭，大小寫照常：詞頭「k」小寫，瓦特大寫，小時小寫。
第一種錯誤最常見：分數線把乘積變成了商，寫法就失去了一切意義。第二和第五種在兩個方向上混淆了能量與功率——電暖器的功率用千瓦表示，電池的儲能用千瓦時表示。第三種乾脆丟掉了小時，於是得到的不是用電量而是功率，而且還不可信：兩百五十千瓦是一座小工廠的接入容量。第四種違反了大小寫規則：大寫「K」表示開爾文，大寫「H」表示亨利。
06 · 相鄰單位
焦耳 · 瓦特 · 安時千瓦時有三個近親，而它恰恰總被和它們混淆：焦耳是 SI 單位下的同一個量，瓦特是其中一個因子，安時則是外形相似、但計電荷的組合單位。
國際單位制的能量單位。一千瓦時恰好包含三點六百萬焦耳，所以二者之間的轉換隻是一次簡單乘法，毫無精度損失。
最常與乘積混淆的因子。瓦特回答「有多快」，千瓦時回答「總共多少」；前者印在電器銘牌上，後者隨帳單而來。
按同樣的模式構成，因而具有欺騙性：它計的不是能量而是電荷，只有乘以電壓後才變成瓦特小時。所以當兩塊電池電壓不同時，用安時來比較它們毫無意義。
在 Simetrium 的卡片中，焦耳、瓦特、安時和噸標準煤並列而立——一張能源帳單的全部算術都由它們構成。
07 · 歷史部分
檔案 · 1882 → 1889 → 1960 → 今天賣電的人如何發明了一個單位
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紅色形狀是一臺兩千瓦的快煮壺，工作了三十六分鐘；藍色的是一臺四百五十瓦的水泵，工作了兩小時四十分鐘。面積相等，兩種情況下電錶都會顯示同樣增加一點二千瓦時。網格每格是十分之一千瓦時，所以能量直接在格子裡看得見，而不在說明文字裡——正是這種直觀，讓這個單位一個半世紀以來一直留在日常使用中。
焦耳為何始終沒能取代它
國際計量委員會把千瓦時列為不屬於單位制、但允許使用的單位，並如實解釋原因：這個單位在經濟生活中紮根太深，無法廢除。一個半世紀以來，電價、合同、國家統計和技術檔案都以它為基礎，替換它的代價會超過任何計量上的整齊，卻不會給任何人帶來好處。
這也不只是慣性。千瓦時之所以方便，恰恰因為兩個因子都在其中清晰可見：司機讀到電池有六十千瓦時，立刻就能算出在十五千瓦的負載下能開四小時，而兩百一十六百萬焦耳對他什麼也說明不了。把計算結構保留在自身之中的單位，比形式上更整齊的單位更能為人服務。
計量學也從中受益。由於小時是精確定義的，換算不引入任何誤差，混合計算——電錶用千瓦時，熱工用百萬焦耳——都能整除無餘。就這樣，這個由 SI 詞頭、SI 的瓦特和 SI 之外的小時組成的最著名的組合單位和平共處：它不與單位制爭執，只是在與使用者打交道時更順手。
目錄 · 計量單位
每個量都有一份檔案
七個 SI 基本單位，二十二個有专名的導出單位，以及若干制外量 — 少了它們，工程与曆法都轉不動。
能量、功率與帳單
已開啟的資料頁被標出SI 基本單位
高亮的是構成千瓦時的單位住宅裡的電器
卡片計算出的能量、費用和百萬焦耳| 儀器 | 功率 | 時間 | 每次 | 每月 | 每月 MJ | 按電價 | 說明 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {p} | {t} | {once} | {month} | {mj} | {cost} | {note} |
除前三列外，所有列都由功率和時間算出，表格清楚地顯示出一件通常令人意外的事：功率兩千多瓦的快煮壺，每月耗電反而少於四十五瓦的冰箱，因為前者只工作幾分鐘，後者卻工作全部七百三十小時。這正是這個單位所說的：重要的不是電器多大功率，而是它在「功率—時間」平面上覆蓋了多大面積。