1.2.2 电压

1.电压的概念

单位正电荷由电场中的一点移到另一点时电场力所做的功称为这两点间的电压，用u（t）表示，即

式中，w（t）是电场力所做的功，单位为焦耳（J）；q（t）是电荷量，单位为库仑（C）。

电压u（t）的单位是伏特，简称伏（V）。常用的电压单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV），它们之间存在以下对应关系。

1V=103mV=106μV=10-3kV

电路分析中，有时还会用到“电位”。电位是电场中某点的电势，通常认为电场无穷远处的电位为零，电路中某点的电位等于将单位正电荷从该点移动到无穷远处所做的功。在实际应用中，通常设电路中的某一点为零电位点，也称为参考点，用符号“⊥”表示，则单位正电荷从某点移动到该点处电场力所做功即为该点的电位，所以电位值与参考点的选择有关。

从电压的定义可以看出，电场中任意两点间的电压可以描述为这两点之间的电位差，它的值与参考点的选择无关。通常，两点间电压的高电位端为正（+）极，低电位端为负（-）极，人们常用“电压降”表示电位下降的方向，用“电压升”表示电位上升的方向。

如果电压大小及方向都不随时间变化，称为直流电压，常用大写字母U来表示；如果电压是随时间t变化的函数，称为时变电压，用u（t）来表示，有时也简写为u；当时变电压的大小和方向都随时间做周期性变化时，则称为交流电压。

2.电压的参考方向

通常规定电位降落的方向为电压的实际方向，也称为真实方向。在较复杂的电路中，有时难以直接判断各点电位的高低。所以同电流类似，电压也需要选定参考方向。通常在图中用“+”表示参考方向的高电位端，用“-”表示低电位端，如图1-8所示，电压U的参考方向是由a点指向b点。电压参考方向也可以用双下角标表示，例如U_ab也表示电压参考方向从a点指向b点。在设定参考方向后，若计算出来的电压值为正值，说明参考方向与实际方向相同；若电压值为负值，说明参考方向与实际方向相反。

同样，电压值的正负号也是以设定的参考方向为前提的，未设定参考方向的情况下计算出来的电压的正、负号没有任何意义。

3.关联参考方向

在电路分析中，流过元器件的电流和元器件两端电压的参考方向均可以任意指定。为了分析方便，常采用关联参考方向来表示，如图1-9a所示，即将电流的参考方向设定为从电压参考方向的“+”极流入，“-”极流出。若电流参考方向为从电压参考方向的“-”极流入，“+”极流出，则称电压电流为非关联参考方向，如图1-9b所示。

图1-8 电压的参考方向

图1-9 关联参考方向与非关联参考方向