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法學電子伏特和焦耳之間的關係
介紹
在瞭解電子伏特和焦耳之間的關係之前，我們需要首先定義什麼是單位。在物理學中，“單位”是指用於測量各種物理量的標準。單位用於建立不同等量測量值之間的關係。在任何科學方法中，焦耳表示能量標準測量的SI（國際單位制）單位，而電子伏特表示獲得的能量值。
電子伏特的定義
電子伏特可以定義為描述電子獲得的淨能量量的單位。只有當電子在特定條件下加速，包括1伏特的電位差時，才使用此單位 (Rapidtables.com, 2022)。
然而，伏特 (V) 或 (E) 是用於定義和測量兩點之間電勢差或電動勢的SI單位。伏特的公式定義為電流與電阻的乘積。
因此，簡單來說，電子伏特是指攜帶一個單位電子電荷的電子接收到的等量能量，而電子的電勢增加1伏特 (Science.nasa.gov, 2022)。因此，接收到的能量稱為1 eV。雖然電子伏特的符號在高階物理學中使用。還有幾種形式的電子伏特，包括KeV、TeV、GeV和MeV。
電子伏特的公式
建立電子伏特與伏特之間關係的公式可以寫成：一伏特等於1.0E - 18EV。這是因為十的十八次方伏特定義為1艾伏特，這意味著，1艾伏特 = 1018伏特。
第一個化學電池
第一個化學電池的發明提供了電壓的概念，這是由倫巴第物理學家亞歷山德羅·伏打提出的。更具體地說，他發明了伏打電堆。下圖表示實驗。
圖1：電子伏特定義
在這個實驗中，使用了平行板電容器，當過程開始時，電子在負極板中變得活躍，並由於電容器的平行板的存在而加速向正極板移動。這是因為正極板的電勢較高，為一伏特 (Lu et al. 2022)。因此，自由電子從一點到另一點所做的總功趨向於具有1伏特的電勢差，並定義為1電子伏特。因此，1eV = 1伏特乘以電子獲得的電荷，這意味著1.6 * 10-19 [1V = (1J/1C)]。
焦耳的定義
焦耳定義為測量功或能量的SI單位。然而，一焦耳可以定義為在施加一牛頓的力作用下，在1米位移時所消耗的淨能量量 (Electronics-tutorials.ws, 2022)。還規定，一焦耳等於大約一秒鐘內輻射或耗散的1瓦功率。
圖2：焦耳定義
上圖顯示了能量的SI單位。在上圖中，能量的轉移是由作用於物體的一牛頓的力發生的，從而使其沿相同方向移動1米 (Techtarget.com, 2022)。焦耳不僅定義為能量轉移，也定義為物體所做的功。
解釋1焦耳的公式
解釋1焦耳的公式規定為：1J = 6.2415 * 1018 eV (Mrsolar.com, 2022)。這進一步定義了在相同方向上使物體位移1米時所做的能量或總功。
轉換
電子伏特轉換為焦耳
電子伏特的轉換如下所示。
因此，
- 1 eV 等於 1.60218 * 10-19 J，
- 2 eV 等於 3.2044 * 10-19 J，
- 3 eV 等於 4.8065 * 10-19 J，以此類推。
焦耳轉換為電子伏特
焦耳轉換為電子伏特如下所示。
因此，
- 1 J 等於 6.242 * 1018 eV，
- 2 J 等於 1.248 * 1019 eV，
- 3 J 等於 1.872 * 1019 eV，以此類推。
焦耳和電子伏特關係的應用
需要注意的是，焦耳與電子伏特之間的相互轉換對於解決與核物理和原子能電廠相關的任何問題都非常必要。此外，轉換表方便解決與功和能量轉移相關的問題 (Science.nasa.gov, 2022)。這種關係非常重要，因為它方便人們理解焦耳和電子伏特單位相關的概念。
結論
在本教程中，描述了兩個重要單位焦耳和電子伏特之間已知的關係。然而，它們都表示功或能量轉移的概念，並且它們都在SI系統中提供測量值。此外，基本關係是1 eV = 1.6 * 10-19 J。
常見問題 (FAQ)
Q1. 定義電子伏特時使用哪些度量單位字首？
電子伏特中使用的度量單位字首是兆 (mega)、千 (kilo)、拍 (peta)、吉 (giga)、太 (tera) 和艾 (exa)。
Q2. eV 代表什麼？
eV 單元象徵著能量的概念，電勢的結果定義為伏特。
Q3. 誰發明了伏打電堆？
倫巴第物理學家亞歷山德羅·伏打透過化學電池實驗發明了伏打電堆。
參考文獻
期刊
Lu, Y.R., Pudasainee, D., Khan, M., Gupta, R. and Nikrityuk, P.A., 2022. Experimental and Numerical Study of Volt–Ampere Characteristics of a Packed Tube Heated by Joule Heating. Journal of Energy Resources Technology, 144(5), p.052105. 檢索自：https://asmedigitalcollection.asme.org
網站
Electronics-tutorials.ws, (2022), 電能，https://www.electronics-tutorials.ws. [檢索於2022年6月11日]
Mrsolar.com, (2022), 伏特、安培、歐姆和瓦特是什麼意思，檢索自：https://www.mrsolar.com/what-does-volts-amps-ohms-and-watts-mean/ [檢索於2022年6月11日]
Rapidtables.com, (2022), eV 到焦耳，檢索自：https://www.rapidtables.com/convert/energy/ev-to-joule.html [檢索於2022年6月11日]
Science.nasa.gov, (2022), 什麼是電子伏特？，檢索自：https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/comment2_ast15jan_1 [檢索於2022年6月11日]
Techtarget.com, (2022), 伏特的定義，檢索自：https://www.techtarget.com/whatis/definition/volt [檢索於2022年6月11日]
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