首先澄清一下并不是所有國(guó)家的民用電電壓都是220V，也有110V的，也有些更奇葩的。
愛迪生的110V直流電
在電力使用的早期歷史中，愛迪生(Thomas Edison)的通用電力公司在美國(guó)使用110V供給直流電。為啥選110V呢?因?yàn)殡妷涸礁?，發(fā)電機(jī)的絕緣材料就要求越高，降低電壓就能降低絕緣，使得發(fā)電機(jī)制造的更加緊湊，所以選擇了100V左右。而定110V這個(gè)數(shù)，一方面可能是因?yàn)閻鄣仙舷壬鷳{經(jīng)驗(yàn)拍出一個(gè)安全些的人體電壓，而且他制作的碳絲白熾燈，在110V電壓下運(yùn)行良好，愛迪生認(rèn)為這是配電中安全經(jīng)濟(jì)的電壓。高了觸電就危險(xiǎn)，低了燈泡發(fā)亮效果不好。
另一方面可能是為了計(jì)算方便，100多年前沒有計(jì)算機(jī)，計(jì)算變壓器的端口電壓有如下公式：
E=4.44fNΦm
其中E是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，f是頻率，N是線圈匝數(shù)，Φm是單匝線圈的最大磁通量(m是max的意思)。取E=110V、220V這樣的電壓等級(jí)，把4.44除到等式左邊來，fNΦm就基本可以等于一個(gè)整數(shù)。這樣大大方便了參數(shù)的計(jì)算，也就方便了設(shè)備的制造。
4.44其實(shí)是由2π/√2(2乘以圓周率π，除以根號(hào)2)出來的，至于為啥是這個(gè)，在這就不多說了，學(xué)習(xí)電機(jī)學(xué)什么的就都知道了。
特斯拉與交流電
愛迪生之后，特斯拉(Nikola Tesla)發(fā)明了3相的240V交流電。三相的意思是有三個(gè)不同相位的電力合并在一起以減弱供電中的電壓波動(dòng)。(從這里也看出來，特斯拉的240伏并不是4.44的整數(shù)倍，所以定為110V基本是愛迪生一個(gè)人拍出來的)
由于他和愛迪生著名的交流電和直流電之爭(zhēng)，特斯拉后來以安全的名義把電壓降低到了110V。那個(gè)時(shí)期電線都是裸線，絕緣橡膠工業(yè)不發(fā)達(dá)，當(dāng)然電壓低些更安全。
110V和220V到底哪個(gè)安全?
有人覺得110V電壓低更安全;當(dāng)然也有人說毛衣的火花放電有上萬伏特，都沒電死人，電死人的其實(shí)是電流，所以討論110V和220V更安全沒有意義。
引起觸電死亡的確實(shí)是電流而不是電壓。但說毛衣電火花電不死人的朋友忽略了電量的概念，電火花沒什么電量，所以電流很小。但要是人真的碰觸了電線，那接觸到的電量可以說是無限大的，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)在源源不斷的發(fā)電。
根據(jù)歐姆定律電流=電壓÷電阻，人在碰觸110V和220V時(shí)電阻基本是不變的，于是電壓越高當(dāng)然通過人體的電流就越大，所以還是低壓更安全。
順便說一句，人體的安全電壓是36V，也有24V這一檔，是根據(jù)不同的環(huán)境定的，干燥環(huán)境安全電壓就可以高一些。
歐洲使用50Hz與220V
電力最開始是在美國(guó)發(fā)展起來的，由于使用英制12進(jìn)位制，于是特斯拉計(jì)算的最高效的供電頻率是60Hz，這個(gè)小編之前也有一期節(jié)目講過(可以查目錄)。與此同時(shí)，德國(guó)AEG公司開始提供電力并且在歐洲處于壟斷地位。他們決定用50Hz代替60Hz，因?yàn)樗麄冇檬M(jìn)制，這樣計(jì)算更方便，不過他們還是保留了110V的電壓。
但50Hz的交流電效率不如60Hz， 50Hz的變壓器需要更大的繞組，50Hz的電動(dòng)機(jī)效率也比60Hz的低。因?yàn)樗麄儾捎昧说皖l率導(dǎo)致他們必須花更多錢，來解決電力損失和更大的發(fā)熱量的問題。
為改善這種狀況，在交流電網(wǎng)沒有大規(guī)模建設(shè)因而沒有“負(fù)擔(dān)”的歐陸國(guó)家，采用了220V的電壓規(guī)格，這是由110V倍壓而來，技術(shù)改造相對(duì)最簡(jiǎn)單，于是在歐陸國(guó)家就形成了220V/50Hz的交流電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。至于為什么“倍壓”，以后小編談到電壓等級(jí)時(shí)會(huì)說。當(dāng)然電壓越高，同等功率下電流越小，損耗越少，不過對(duì)絕緣要求也高了。
英國(guó)為了和歐洲大陸保持一致，最后電壓都改為220V，頻率改為了50Hz。因?yàn)槎?zhàn)后歐洲還沒有太多的電力設(shè)施，所以這次改變成本并不是很大。
美國(guó)依然使用60Hz和110V
美國(guó)也考慮改用220V來提供市電，但是有感覺這樣太浪費(fèi)了，因?yàn)橛泻芏嚯姎庖呀?jīng)在用110V的電壓了。最后妥協(xié)的方案是：220V電力進(jìn)入家庭后會(huì)分為110V來給大部分電器供電，但是像電爐、電烘干機(jī)這種需要大功率的電器就用220V。
中國(guó)的選擇
二十世紀(jì)初，中國(guó)大陸的電氣設(shè)備大多數(shù)來自美、英、德、瑞等國(guó)，東北的電力則由南滿鐵路株式會(huì)社管理。這也就造成了各個(gè)電廠所提供的民用電壓大小趨從于所進(jìn)口國(guó)家電壓的情況。
比如上海，清光緒十六年(1890)開始使用白熾燈，電壓為100V。光緒二十七年(1901)上海公共租界開始日夜供電，電壓改為200V。1913年，上海法商電車電燈公司改供電方式為交流單相110V，三相190V。
據(jù)《民國(guó)時(shí)期機(jī)電技術(shù)》中記載，關(guān)于用戶的燈和電力合用的三相低電壓，有220V、380V與110V、190V的區(qū)別，歐洲習(xí)慣都采用前者，而美洲習(xí)慣用后者。
建國(guó)以后，我們?nèi)鎸W(xué)習(xí)蘇聯(lián)，蘇聯(lián)是從歐洲大陸學(xué)來的，所以中國(guó)也就把國(guó)標(biāo)定為220V/50Hz了。
奇葩的日本
電壓采用100V，全球獨(dú)此一家。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省資源能源廳的說法是“一旦觸電時(shí)，低電壓對(duì)人體的沖擊小，為防止事故的發(fā)生和重視安全性采用100V”。業(yè)界人士的說法“在統(tǒng)一電壓的大正時(shí)代，市面上普及的燈泡都是100V”。雖然想和美國(guó)當(dāng)時(shí)的電壓110V相符，但“如果采用110V的話，燈泡的壽命會(huì)變短，所以下調(diào)到100V”。
另外在日本，所有地區(qū)的電壓都一樣，但是不同地區(qū)頻率不一樣。日本東部，包括東京，使用50Hz。西部包括大阪和京都使用60Hz。原因是二戰(zhàn)后，日本東部和西部的電力系統(tǒng)的重建任務(wù)分別由英國(guó)和美國(guó)接手了。當(dāng)時(shí)英國(guó)剛剛跟隨歐陸使用了50Hz的交流電，而美國(guó)用的是60Hz。
總結(jié)
選擇什么電壓基本是由歷史原因造成的，開始選擇了110V，發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備就按照110V設(shè)計(jì)，那么更換成220V的成本就太大，反之亦然。
當(dāng)然，至于一開始選擇什么，是由各國(guó)國(guó)情和經(jīng)濟(jì)性決定的，后發(fā)展的國(guó)家希望電壓能高些，這樣電流小損耗少，尤其絕緣材料制造技術(shù)成熟后，比如我國(guó)正在推廣特高壓電網(wǎng)。
附錄：
目前全球民用交流標(biāo)準(zhǔn)電壓主要有兩種：110V區(qū)域(100～130V)和220V區(qū)域(220～240V)。
我國(guó)內(nèi)地、香港地區(qū)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利、澳大利亞、印度、新加坡、泰國(guó)、荷蘭、西班牙、希臘、奧地利、菲律賓、挪威等約120個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用是交流220V電壓區(qū)域;
而美國(guó)、加拿大、日本(100V)、我國(guó)臺(tái)灣省等國(guó)家和地區(qū)則是110V電壓區(qū)域。
還有的國(guó)家是兩種兼有，如古巴(110V、220V)、沙特(127V、220V)、印尼(127V、240V)、越南(127V、220V)等國(guó)家和地區(qū)
