1.2.2 電壓

1.電壓的概念

單位正電荷由電場中的一點移到另一點時電場力所做的功稱為這兩點間的電壓，用u（t）表示，即

式中，w（t）是電場力所做的功，單位為焦耳（J）；q（t）是電荷量，單位為庫侖（C）。

電壓u（t）的單位是伏特，簡稱伏（V）。常用的電壓單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV），它們之間存在以下對應關系。

1V=103mV=106μV=10-3kV

電路分析中，有時還會用到“電位”。電位是電場中某點的電勢，通常認為電場無窮遠處的電位為零，電路中某點的電位等于將單位正電荷從該點移動到無窮遠處所做的功。在實際應用中，通常設電路中的某一點為零電位點，也稱為參考點，用符號“⊥”表示，則單位正電荷從某點移動到該點處電場力所做功即為該點的電位，所以電位值與參考點的選擇有關。

從電壓的定義可以看出，電場中任意兩點間的電壓可以描述為這兩點之間的電位差，它的值與參考點的選擇無關。通常，兩點間電壓的高電位端為正（+）極，低電位端為負（-）極，人們常用“電壓降”表示電位下降的方向，用“電壓升”表示電位上升的方向。

如果電壓大小及方向都不隨時間變化，稱為直流電壓，常用大寫字母U來表示；如果電壓是隨時間t變化的函數，稱為時變電壓，用u（t）來表示，有時也簡寫為u；當時變電壓的大小和方向都隨時間做周期性變化時，則稱為交流電壓。

2.電壓的參考方向

通常規定電位降落的方向為電壓的實際方向，也稱為真實方向。在較復雜的電路中，有時難以直接判斷各點電位的高低。所以同電流類似，電壓也需要選定參考方向。通常在圖中用“+”表示參考方向的高電位端，用“-”表示低電位端，如圖1-8所示，電壓U的參考方向是由a點指向b點。電壓參考方向也可以用雙下角標表示，例如U_ab也表示電壓參考方向從a點指向b點。在設定參考方向后，若計算出來的電壓值為正值，說明參考方向與實際方向相同；若電壓值為負值，說明參考方向與實際方向相反。

同樣，電壓值的正負號也是以設定的參考方向為前提的，未設定參考方向的情況下計算出來的電壓的正、負號沒有任何意義。

3.關聯參考方向

在電路分析中，流過元器件的電流和元器件兩端電壓的參考方向均可以任意指定。為了分析方便，常采用關聯參考方向來表示，如圖1-9a所示，即將電流的參考方向設定為從電壓參考方向的“+”極流入，“-”極流出。若電流參考方向為從電壓參考方向的“-”極流入，“+”極流出，則稱電壓電流為非關聯參考方向，如圖1-9b所示。