这是一块感应式电表的面板，许多楼道里至今还挂着这种电表。左边一个铝盘在转动，盘上的红色标记一次又一次地经过小窗口——转六百圈就是一千瓦时。铝盘下方两条蓝线在跳动：那是带动铝盘的负载电流。右边是滚轮式计度器，它的最后一格像所有计十分位的电表一样是红色的，里面的数字正滚向下一位。计度器下方有一条横条：红色从左向右一直填到 1.00 的刻度——负载恰好为一千瓦，一小时内积累的就是这么多。右边的大字是单位符号，在所有语言中都一样，下面写着一千瓦时换算成 SI 单位是多少。
能量 · 家庭、电价与电力行业
千瓦时
SI 之外的组合单位 · 量：能量 · 1 kWh 恰好等于 3.6 MJ
焦耳是从课本上认识的，千瓦时则是从电费单上认识的，因此它是不属于国际单位制的单位中最有名的一个。它的构造再简单不过：取功率的千瓦数，乘以以小时计的时间——这就是全部算术。正是这种直白让它成了能量的日常语言：卖电的人要卖的不是抽象的能量，而是电器随时间所做的功，于是选了一个两部分都一目了然的单位。
从计量学的角度看，它是个奇特的存在：由 SI 词头、SI 的瓦特和 SI 之外的小时拼成的组合单位，国际计量委员会容许使用它，却不把它纳入 SI。不过换算精确到最后一位，因为一小时恰好是三千六百秒，所以一千瓦时恰好是三点六兆焦，没有任何舍入。
这个单位并不只活在账单里。牵引电池的容量用千瓦时标注，电站的发电量用兆瓦时和太瓦时，整个国家的用电量用拍瓦时，而在所有这些量级上都保留着同样的便利：数字立刻告诉你能以多大功率工作多久。最大的日常混乱出现在该写乘积却写了分数的地方：电暖器广告里的“kW/h”既不是能量也不是功率，而是什么也不是。
符号是 kWh：前缀“k”小写，“W”大写，“h”小写。完整写法 kW·h 中的乘号点可以省略，但绝不能换成斜线——点表示乘积，斜线表示商。“h”后面不加句点，因为它是单位符号，不是词的缩写。单位的中文名称是千瓦时，日常也叫“度”。
千瓦时是能量，千瓦是功率，二者不能互相替代：一台电暖器功率为两千瓦，一个晚上消耗八千瓦时。“kW/h”根本不存在：功率除以时间得到的是功率的变化速率，在家里毫无意义。安时又是另一回事：它计的是电荷而不是能量，只有乘以电压之后才变成瓦时。
01 · 定义
功率乘以时间千瓦时是功率为一千瓦的电源在连续工作一小时内输出或消耗的能量。由于一小时有三千六百秒，而一瓦是每秒一焦耳，所以一千瓦时等于三点六兆焦——这是精确相等，不是近似。
关键在于，功率与时间的乘积可以用无数种方式组成，而它们给出的能量都相同。两千瓦的电热水壶烧半小时，半千瓦的洗衣机运转两小时，四十瓦的冰箱开一整天，消耗的都是同一千瓦时，尽管感受完全不同：前者轰鸣着把水烧开，后者安静地嗡嗡作响，没人注意到它。电表不在乎这些印象——它只把乘积累加起来。
由此可见这个单位最主要的实用价值：它一下子回答两个问题。已知能量和功率，就得到工作时长——六十千瓦时的电池在十五千瓦的负载下能用四小时；已知能量和时间，就得到功率——每月两百五十千瓦时，意味着平均昼夜不停地用着略多于三百四十瓦。
严格说来，电表测量的不是乘积而是积分：住宅里的功率每分钟都在变化，仪表不断把它的增量累加起来。感应式电表用机械来做这件事——功率越大，铝盘转得越快，转数就是累积的能量；电子式电表则计数脉冲。但两者给出的是同一个数字，之后再乘以电价。
电热水壶和冰箱在同一格里
画面的画法与单位的构造一致：横向是时间，纵向是功率，两者之间的红色矩形就是能量。灰色网格每一格恰好是一千瓦时，所以能量可以直接用眼睛数：矩形盖住多少格，就积累了多少千瓦时。拖动滑块，很容易用完全不同的形状得到相同的面积——像电热水壶那样又高又窄，或像冰箱那样又矮又长——电表分不出它们。虚线标出一千瓦时的水平，四个按钮放上真实电器的矩形，好有个比较。
02 · 换算
能量单位 · 账单 · 功率与时间从账单到焦耳再回来
这里的换算全部是精确的：一小时恰好三千六百秒，词头“千”恰好是一千，所以整个链条里没有任何舍入。只有那些本身借助标准燃料热值来定义的单位才是近似的。
第二个标签计算电费和平均功率，第三个理清千瓦与千瓦时之间永恒的混淆。
吨标准煤和吨标准油是约定单位：分别规定为每千克七千和一万千卡，而真实的煤或油时多时少。因此经由它们的换算适用于统计和规划，却不适合计算某一座具体的炉子。
| 量 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
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04 · 测量仪器
铝盘 · 脉冲 · 钳表 · 检定用什么来累加乘积
铝盘式电表
两个线圈——一个电流线圈、一个电压线圈——在铝盘中感应出涡流，铝盘以与功率成正比的速度转动；旁边的永久磁铁起制动作用，使转速精确地成正比而非随意。其余全是纯机械：转数由计度器累加，铭牌上写着多少转等于一千瓦时。这台仪表内部没有任何计算元件，却求出了功率对时间的积分，这正是它的美妙之处。
带脉冲输出的电子式电表
现代仪表每秒一千次将电压和电流的瞬时值相乘，累加结果并向外输出脉冲：通常每千瓦时一千个脉冲，这个数字也印在外壳上。这样的输出既方便检定，也方便智能家居——数一分钟的脉冲就能知道瞬时功率。此外，电表还能做铝盘做不到的事：按时段划分能量、记录负荷曲线、通过线路传送读数。
钳形电流表、功率计和秒表
需要的是单件电器而非整个住宅的用电量时，就按定义来：测出功率，乘以时间。钳表不用剪线就能测到电流，功率计会考虑功率因数——没有它，水泵或 LED 灯的结果会偏高——之后只需一只秒表。这种方法适合负载稳定的电器，对周期性工作的电器则不理想：冰箱得观察一整天，这时用插座式电量计更简单。
带标准电表的检定台
家用电表通过比对来检定：在不同电流下——从额定电流的百分之几到满载——让相同的能量同时通过它和一台标准表，并在每一档读出偏差。偏差必须在准确度等级的允许范围内，通常是百分之一或二。奇妙的是，最小的电流对仪表最难：此时铝盘上的转矩很小，而摩擦依然存在。所以老电表更常少计待机耗电，而不是多计读数。
05 · 书写规则
乘号点、词头、大小写是点，不是分数
这是组合单位，因此它的整个写法都建立在各部分之间的乘法上。词头只加在瓦特上，小时不加词头，大小写照常：词头“k”小写，瓦特大写，小时小写。
第一种错误最常见：分数线把乘积变成了商，写法就失去了一切意义。第二和第五种在两个方向上混淆了能量与功率——电暖器的功率用千瓦表示，电池的储能用千瓦时表示。第三种干脆丢掉了小时，于是得到的不是用电量而是功率，而且还不可信：两百五十千瓦是一座小工厂的接入容量。第四种违反了大小写规则：大写“K”表示开尔文，大写“H”表示亨利。
06 · 相邻单位
焦耳 · 瓦特 · 安时千瓦时有三个近亲，而它恰恰总被和它们混淆：焦耳是 SI 单位下的同一个量，瓦特是其中一个因子，安时则是外形相似、但计电荷的组合单位。
国际单位制的能量单位。一千瓦时恰好包含三点六兆焦，所以二者之间的转换只是一次简单乘法，毫无精度损失。
最常与乘积混淆的因子。瓦特回答“有多快”，千瓦时回答“总共多少”；前者印在电器铭牌上，后者随账单而来。
按同样的模式构成，因而具有欺骗性：它计的不是能量而是电荷，只有乘以电压后才变成瓦时。所以当两块电池电压不同时，用安时来比较它们毫无意义。
在 Simetrium 的卡片中，焦耳、瓦特、安时和吨标准煤并列而立——一张能源账单的全部算术都由它们构成。
07 · 历史部分
档案 · 1882 → 1889 → 1960 → 今天卖电的人如何发明了一个单位
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红色形状是一台两千瓦的电热水壶，工作了三十六分钟；蓝色的是一台四百五十瓦的水泵，工作了两小时四十分钟。面积相等，两种情况下电表都会显示同样增加一点二千瓦时。网格每格是十分之一千瓦时，所以能量直接在格子里看得见，而不在说明文字里——正是这种直观，让这个单位一个半世纪以来一直留在日常使用中。
焦耳为何始终没能取代它
国际计量委员会把千瓦时列为不属于单位制、但允许使用的单位，并如实解释原因：这个单位在经济生活中扎根太深，无法废除。一个半世纪以来，电价、合同、国家统计和技术文件都以它为基础，替换它的代价会超过任何计量上的整齐，却不会给任何人带来好处。
这也不只是惯性。千瓦时之所以方便，恰恰因为两个因子都在其中清晰可见：司机读到电池有六十千瓦时，立刻就能算出在十五千瓦的负载下能开四小时，而两百一十六兆焦对他什么也说明不了。把计算结构保留在自身之中的单位，比形式上更整齐的单位更能为人服务。
计量学也从中受益。由于小时是精确定义的，换算不引入任何误差，混合计算——电表用千瓦时，热工用兆焦——都能整除无余。就这样，这个由 SI 词头、SI 的瓦特和 SI 之外的小时组成的最著名的组合单位和平共处：它不与单位制争执，只是在与用户打交道时更顺手。
目录 · 计量单位
每个量都有一份档案
七个 SI 基本单位，二十二个有专名的导出单位，以及若干制外量 — 少了它们，工程与历法都转不动。
能量、功率与账单
已打开的数据页被标出SI 基本单位
高亮的是构成千瓦时的单位住宅里的电器
卡片计算出的能量、费用和兆焦| 仪器 | 功率 | 时间 | 每次 | 每月 | 每月 MJ | 按电价 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {p} | {t} | {once} | {month} | {mj} | {cost} | {note} |
除前三列外，所有列都由功率和时间算出，表格清楚地显示出一件通常令人意外的事：功率两千多瓦的电热水壶，每月耗电反而少于四十五瓦的冰箱，因为前者只工作几分钟，后者却工作全部七百三十小时。这正是这个单位所说的：重要的不是电器多大功率，而是它在“功率—时间”平面上覆盖了多大面积。