2.2.4 電位
1.電位的概念
在電路的分析與計算時,常常要用到電位的概念。電路中某點的電位定義為電場力把單位正電荷由該點移至參考點所做的功。

2.2.4 電位的概念
電位是針對電路中某一點而言,用符號VA表示,A為電路中的某一點。
電位的單位為伏(V)。為了確定某點的電位,必須在電路中選定某一點作為“參考點”。參考點的電位通常規定為零,假設參考點為O點,則

因此可以確定,電路中某點電位是該點到參考點的電壓,即

2.2.4 電位的測量

電路中參考點的選擇是任意的,一般而言,選擇電路的公共點或是電源的負極作為參考點。本書中參考點用圖2-38所示符號表示。

圖2-38 參考點符號
2.電位與電壓的關系
電壓是兩點的電位之差,比如A點到B點的電壓UAB可以表示為

從上式可知,A點到B點的電壓UAB的值為A點的電位與B點的電位之差。

2.2.4 電位與電壓的關系
電位是相對量,如果參考點選擇不同,在同一個電路,同一點的電位會有所不同;但是電壓是一個絕對量,即使參考點不同,對于同一個電路,兩點之間的電壓也是不變的。
3.電位的計算
電位的計算步驟如下。
1)任選電路中某一點為參考點,設其電位為零。

2.2.4 電位的計算
2)標出電路中各元件的電流參考方向并計算。
3)計算各點至參考點的電壓,即為各點的電位。
【例2-6】求圖2-39a所示電路中A點的電位。

圖2-39 例2-6電路
a)例2-6電路原圖 b)標注了電流參考方向的例2-6電路
解:1)選擇電路中電源的負極即B點作為參考點,如圖2-39b所示,那么:VB=0V。
2)標出各電流的參考方向,如圖2-39b所示。
3)A點電位為VA,VA=UAB,只需要求解到UAB就可以求出A點的電位了,具體的求解方法需要學習了基爾霍夫定律以后才能完成,所以本題不再繼續探討A點電位值的計算。
【例2-7】如圖2-40所示的3個電路,求各點的電位以及UAC的電壓。

圖2-40 例2-7電路
a)B為參考點 b)C為參考點 c)A為參考點
解:在3個電路圖中,電路中的電流I可根據歐姆定律計算得到

圖2-40a中,選擇B點作參考點,則VB=0,則



圖2-40b中,選擇C點作參考點,則VC=0,則



圖2-40c中,選擇A點作參考點,則VA=0,則



結論:電路中某點的電位是相對的,參考點選擇不同,電路中各點的電位也隨之改變;電路中兩點間的電壓值是固定的,與參考點的選擇無關。
4.借助電位簡化電路圖
利用電位的概念,還可以簡化電路圖,也可使計算更為簡單。在電子電路中,為簡化電路,一般不畫出一端接地(參考點)的直流電壓源,而只標出各點的電位值,也就是各點到參考點的電壓值。
例如,圖2-39電路對應的簡化畫法如圖2-41所示。
【例2-8】分別畫出圖2-40b和圖2-40c的簡化電路。
圖2-42a和圖2-42b分別為圖2-40b和圖2-40c的簡化畫法,并且要注意圖2-40c的簡化畫法,習慣上我們把參考點放在電路圖的下方位置。

圖2-41 圖2-39電路的簡化畫法

圖2-42 圖2-40電路的簡化畫法
a)圖2-40b的簡化畫法 b)圖2-40c的簡化畫法

2.2.4 借助電位簡化電路圖
由于圖2-40a電路中的直流電壓源沒有哪一端接到參考點,故不能用簡化畫法。