1.2.2　电压

电压是用来表征电场力移动电荷时做功能力的物理量。电场力将单位正电荷由a移动到b所做的功，称为a和b两点之间的电压，用u表示，数学表达式为

电压的国际单位制单位为伏特（V）。较大的电压可以使用kV、MV等作为单位；较小的电压可以使用mV、μV等作为单位。

在电路中选定一点作为参考点，即零电位点（或接地点），那么，电路中任意一点p到该参考点的电压称为p点的电位。电路中各点电位的大小与参考点的选择有关，参考点不同，则电位值不同。电路中a和b两点之间的电压uab等于两点的电位之差，即

显然，该电压值与参考点的选择无关。所以，电位是相对量，而电压是绝对量。

电动势与电压既有区别又有联系，a和b两点之间的电动势是指电路中的非电场力将单位正电荷由a移动到b所做的功，用e表示，通常用来描述电源。电路中有时电源和负载的判定并不直观，甚至随工况不同，二者还会发生转换，因此在电路分析中一般只研究元件的电压。

如果正电荷由a移动到b时电场力所做的功为正，说明a点电位比b点电位高，由a到b为电压降的方向；如果正电荷由a移动到b时电场力所做的功为负，说明a点电位比b点电位低，由a到b为电压升的方向。一般把电压降的方向规定为电压的正方向。在对复杂电路进行分析前，很难预知电位的高低，因此，分析电压前也需要指定其参考方向。

图1-4 电压的参考方向

图1-4表示某个电路的一部分，其中矩形框表示一个二端网络。此二端网络的电压为u，其实际方向有可能是由a到b，也有可能是由b到a。图中的“+”“−”表示指定的电压参考方向，在此方向下，当计算出的数值大于零时，表明参考方向与实际方向相同；当计算出的数值小于零时，表明参考方向与实际方向相反。电压的参考方向一般用正、负极性表示，也可以用双下标表示，例如，uab表示a点为假定的高电位点，b点为假定的低电位点，参考方向为由a到b。

与电流类似，大小和方向都不随时间变化的电压称为恒定电压或直流电压，一般用U表示，否则称为时变电压，用u或u(t)表示。大小和方向随时间按周期规律变化且一个周期内平均值为零的时变电压，称为交流电压。

由于电压和电流的参考方向是任意假定的，因此同时在端口标注电压和电流的参考方向时，会出现图1-5所示的4种情况。观察发现，图1-5（a）和图1-5（b）中，电流箭头由电压的“+”指向“−”，称为关联参考方向；图1-5（c）和图1-5（d）中，电流箭头由电压的“−”指向“+”，称为非关联参考方向。

图1-5 关联参考方向和非关联参考方向

例1-1 如图1-6所示电路，电压和电流参考方向均已标出，试判断元件A和元件B的电压和电流参考方向是否关联。

图1-6 例1-1图

解：对于元件A，其电流参考方向由电压的“−”指向“+”，故为非关联参考方向；对于元件B，其电流参考方向由电压的“+”指向“−”，故为关联参考方向。