伏特
1791 年，路易吉·伽伐尼用兩種不同的金屬觸碰蛙腿，蛙腿抽動了一下。伽伐尼認為，電就藏在青蛙身體裡。亞歷山德羅·伏打則認為關鍵在於金屬。為了證明這一點，他在 1800 年用銅片和鋅片疊成一根柱子，片與片之間墊上浸過鹽水的布片。不需要任何青蛙，這根電堆就能產生電流。
這是第一個電池。1881 年，電壓單位以伏打的名字命名。一伏特就是每庫侖一焦耳：每庫侖電荷通過電源時獲得的能量。一節五號電池提供 1.5 V，插座提供 230 V，而輸電線路的電壓可達數百千伏。
| 記號 | V |
| 定義 | 焦耳每庫侖 · J/C · W/A · kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
| 參考值 | K_J — 483 597.848 4 GHz/V · 韋斯頓電池 — 1.018 64 V · 1 eV — 1.602·10⁻¹⁹ J |
| 引入 | 1881 年，國際電學大會 · 1960 年起納入國際單位制 |
| 標準 | ISO 80000-6 · IEC 60050-131 · SI Brochure 9th ed. |
| 典型值 | 1.5 V — 電池 · 230 V — 插座 · 400 kV — 輸電線路 |
01 · 定義
每庫侖一焦耳
電壓 U 表示電荷從電路中的一點移到另一點時獲得或釋放多少能量。一伏特就是每庫侖一焦耳。1.5 V 的電池給每庫侖電荷一焦耳半的能量，電路中的燈泡把這些能量取走，變成光和熱。
電壓總是在兩點之間測量。電壓表要接在一段電路的兩端，而不是串進電路的斷口。通過這段電路的電流等於電壓除以電阻——這就是歐姆定律。
為什麼輸電線路上是數百千伏
電水壺需要 2 kW 的功率。可以用高電壓、小電流輸送，也可以用低電壓、大電流輸送。功率等於電壓乘以電流。從電源到電水壺的導線電阻為 1 Ω，相當於約 60 m 長、截面 1 mm² 的銅線。藍點表示電流：跑得越快，電流越大。導線因其中損耗的熱量而發紅。
電子通過 1 V 的電壓，獲得 1 eV 的能量，即一電子伏。這是衡量原子和粒子能量的方便單位。一個綠光光子攜帶約 2.3 eV，X 射線光子為數萬電子伏，而大型強子對撞機中的質子達到 6.8 TeV。
一組又一組，一伏又一伏
左邊是電堆：從下往上依次是鋅片、銅片和浸過鹽水的布片，一組接一組。旁邊是電位階梯：每一組使電位升高一級，有電流時，電位在布片內部略有下降。導線從電堆頂端經過開關接到負載，再回到底端。藍點是電子：它們從鋅經過負載流向銅。右邊是接在電堆兩端的電壓表。有電流時，銅片上會積聚氫氣泡，電壓慢慢下降。點選畫面可以閉合或斷開開關。
增加組數，觀察電壓表。
02 · 換算
| 單位 | 數值 | 常見於何處 |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
靜息的神經元在 5 nm 厚的細胞膜兩側維持約 −70 mV 的電壓。膜內的電場約為 14 MV/m。
12 V 的汽車蓄電池給每庫侖電荷 12 J 能量。起動機要用數百安培的電流——功率達數千瓦。
CGS 制的靜電伏接近 300 V，更精確地說是 299.792 458 V。
03 · 數量級
04 · 測量儀器
05 · 書寫規則
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
自 1990 年起，伏特由約瑟夫森結保持。在頻率為 f 的微波照射下，超導結給出嚴格按 f/K_J 分級的電壓臺階，其中 K_J = 2e/h 是約瑟夫森常數。自 2019 年起，它是精確值：483 597.848 4 GHz/V。由數萬個結串成的陣列給出 10 V，誤差只有十億分之幾。
在此之前，標準是韋斯頓標準電池——裝在 H 形玻璃容器裡的鎘汞電池。在 20 °C 時，它給出 1.018 64 V。1908 年的國際伏特比現在的伏特大 0.034 %。
一滴酸改變果汁的顏色，鹽為火焰染色，水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面，按學科和字母順序排列。
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