2.2.3 電壓

1.電壓的概念

電壓，英文為Voltage，電路中a、b兩點間的電壓定義為電場力把單位正電荷由a點移至b點所做的功。

電壓的符號：電路中用U表示不隨時間變化的電壓，或用u表示隨時間變化的電壓。

電壓的單位是伏特（V，簡稱伏），是國際單位制中的7個基本單位之一。常用的單位還有毫伏（mV）和千伏（kV）等，換算關系為

2.電壓的參考方向

在電路計算時，也需要為電壓規定參考方向，有以下3種標示方法。

（1）在元件或電路兩端標示“+”或“-”符號

“+”號表示電壓的正極性，“-”表示電壓的負極性，正極指向負極的方向就是電壓的參考方向。如圖2-35a所示，電壓u的參考方向為a指向b的方向。當電壓u為正值時，該電壓的實際方向與參考方向相同，即a指向b的方向；當電壓為負值時，該電壓實際方向與參考方向相反，即為b指向a的方向，可見電壓的參考方向與電壓數值的正負號共同決定了電壓的實際方向。未標電壓的參考方向時，電壓的正負數值毫無意義。

（2）箭標法

電壓的參考方向有時也用箭標法表示，如圖2-35b所示，該電壓的參考方向為c指向d的方向。

（3）雙下標法

以圖2-35a為例，電壓參考方向的雙下標的表示方法為U_ab，即認為電壓的參考方向為a點指向b點方向，這種方法常用于電路計算的書寫表達。

【例2-5】如圖2-35a所示電壓u的參考方向，若u=20V，分別求U_ab和U_ba，并說明電壓u的參考方向和實際方向。

解：U_ab為a點與b點之間電壓的雙下標表示方法，表示該電壓參考方向為a指向b；根據圖中標注的電壓u，可知其參考方向也為a指向b，因此

U_ba為雙下標表示方法，表示該電壓參考方向為b指向a，故

u的參考方向與實際方向：電壓u的參考方向為a指向b，由于u的代數值大于0，所以實際方向與參考方向一致，也是a指向b。

3.關聯和非關聯參考方向

在分析電路時，既要為通過元器件的電流假設參考方向，也要為元器件兩端的電壓假設參考方向，彼此可以是獨立無關的任意假定。但為了方便起見，常采用關聯參考方向，使電流的參考方向與電壓的參考方向一致，即表示電流參考方向的箭頭是由參考電壓的“+”極指向“-”極，如圖2-36a所示。

如果采用關聯參考方向，在電路圖中只要標出電流的參考方向或者是電壓的參考方向的任一種，那么另一種的參考方向就可確定了。

如果電流的參考方向與電壓的參考方向不一致，則稱為非關聯參考方向，如圖2-36b所示。

在關聯參考方向和非關聯參考方向下，電阻兩端電壓及其電流的關系分別為

關聯參考方向：

非關聯參考方向：

4.電壓的測量

實驗和工程中采用萬用表測量電壓，萬用表的量程旋鈕撥到電壓檔（如果測量直流電壓，就撥到直流電壓檔；如果是測量交流電壓，就撥到交流電壓檔），并將萬用表并聯到被測支路上，此時萬用表充當電壓表的作用，具體的測量方法參見2.1.2節。所測電壓的參考方向由萬用表接線方式決定，參考方向為“+”接線柱指向“-”接線柱，其連接示意如圖2-37所示。