电压、电位、电动势及其参考方向

电学中的方向规则——不懂的话会迷失方向的•地理有东南西北方位，确定了方位才不会迷路。

电学中的方向问题十分重要，如果方向不明确，那你会四处碰壁的，无法理清各种纷繁复杂的关系。

我们先做一个实验:改变电池极性，电流计指针偏转方向发生改变，这表明其指针受力方向与电流方向有关。

电流方向改变指针偏转方向改变•电工中的方向问题是如何产生的？由于电荷由两种不同的极性组成：正电荷、负电荷，并且异性相吸，同性相斥，这就带来了电荷受力方向、运动方向的问题，电荷不同方向也就不同，需要对此进行明确，这就是电压、电流、电场有方向的原因。

磁场的性质和电场相似，也有两个极，也是异性相吸，同性相斥，通电导体在其中受力方向或运动导体切割磁力线产生感生电动势的方向均与磁场的极性有关，这就必须明确磁场的方向。

•1.电压方向：规定由高电位指向低电位或者由正极指向负极。

有两种表示方法：第一种箭头表示法，箭头由高电位指向低电位；第二种下标表示法，Uab表示电压是由a点指向b点，同箭头方向一致；如下图所示。

我们常用水压比喻电压，水流方向就是由高到低，水压由高位指向低位。

•2.电流方向：规定为正电荷移动方向就是电流的方向。

有两种表示方法：第一种箭头表示方法，箭头指向就是电流方向；第二种下标表示，如下图通过电阻R的电流方向Iab，指电流方向由a流向b，与箭头方向一致；对于导体由于实际导电的载流子是自由电子，它与电流方向是相反的，这是人们最初定义的，当时对导体导电的性质还没有认识的情况下规定的。

这个我们知道就行，它并不影响我们的研究。

• 3.电动势方向：规定为由低电位指向高电位，用箭头表示法，箭头指向高电位方向；其指向正好与电压方向相反，因为电源的功能是将低电位的正电荷移动到高电位，因此由低电位指向高电位。

•4.电场方向：规定电场方向就是电场中正电荷的受力方向，平行板电场或两个异种电荷由高电位极板指向低电位极板。

这一点和电压方向是一致的，实际上它们的机理是相同的，都是电荷在电场中受力运动，只不过一个是在空间内，一个是在导体内。

电压、电动势、电位区别
利用等电位关系化简混联电路
张贵中
一、教学目的：
1、区别电压、电动势、电位的关系。

2、掌握等电位关系化简混联电路的方法。

二、教学重点、难点：
理解电位的概念，对等电位关系进行判断。

三、教学内容：
1、电压和电位的关系
（1）电位是电场中某点与参考点之间的电压。

电压则是电场中某两点间的电位之差。

（2）电位值是相对的，它的大小与参考点有关；电压值是绝对的、固定的，它的大小和参考点的选择无关。

（3）电压和电位的单位都是伏特。

2、电压和电动势的关系
（1）电压是衡量电场力做功本领的物理量，其方向为由高电位指向低电位，电压存在于电源内、外电路
（2）电动势是衡量电源力做功本领的物理量，其方向为在电源内部由负极指向正极，且仅存在于电源内部。

（3）电压和电动势的单位都是伏特。

3、判断等电位点化简混联电路
R2
R3R4
化简为： _。

3. 1电流的参考方向任意假定的电流方向称为电流的参考方向(或正方向)简单电路 E +-R3V灯泡Ω20较复杂电路I Ω3V 12Ω3Ω2Ω2V Ω5.1?设定参考方向后，电流就成为有正、负之分的代数量。

3. 1电流的参考方向1. 电流的参考方向在电路中通常表示2.电流的参考方向 也可以用表示bAI(参考方向)a(实际方向）2AbAa(实际方向）(参考方向)(a) 电流 I 为正值 (b) 电流 I 为负值baab I I -=I ab 表示电流方向由a 到b ，则习惯上规定电压的实际方向为由高电位端指向低电位端，即电位降低的方向。

电动势的实际方向规定为在电源的内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向。

E +-U电位升高电位降低1. 电压和电动势的实际方向(1) 电压的参考方向通常采用 “+”和“-” 极性 表示其中 “+”表示高电位，“-”表示低电位(2) 电压的参考方向 也可用双下标表示2. 在计算电路时也必须先假定电压或电动势的参考方向 （也称参考极性）U ab 表示电压方向由a(高电位）到b （低电位）baab U U -=bU-a+设定电压的参考方向后，经分析计算得到的电压值也成为 有正、负之分的代数量。

通常假定电压参考方向和电流参考方向相一致，称为关联参考方向，如图(a)所示。

否则为非关联参考方向，如图(b)。

I A+-ab-3V ba-I A+3V (a) 关联 (b) 非关联。

《电工基础》大专教材电子教案第1章电路的基本概念及定律§1－1 电路及其模型教学目的掌握电路的概念、理想电路元件、电路模型的概念及电路中的相关名词。

教学重点电路模型的概念及电路中的相关名词教学难点理想电路元件及电路中的相关名词教材和参考书《电工基础》中国轻工业出版社新课引入 1、介绍本课程的学习目的，课程主要内容，重点及难点。

2、对本期学习提出具体要求。

教学内容及过程第1章电路的基本概念及定律§1－1电路及其模型一、电路1、概念电流所流通的路径称为电路。

2、基本组成①电源——将非电能转换成电能。

②导线——起电路连接作用。

③开关——起接通和断开电路的作用。

④负载——将电能转换成非电能。

3、功能实现能量的转换、分配和传输，信号的传递与处理，还可以实现对信息测量和存储。

二、理想电路元件1、概念根据元器件的主要物理特性进行理想化和简单化处理，从而建立的物理模型或数学模型被称为理想电路元件。

2、常见理想电路元件①电阻元件②电容元件③电感元件3、常见元件图形符号（见表1－1）三、电路模型及相关名词1、电路模型将实际电路用若干个理想电路元件经理想导体连接起来所模拟组成的电路称为实际电路的电路模型。

2、相关名词①串联和并联②支路和结点支路：几个二端元件串联而成的没有分支的一段电路称为支路。

通过支路的电流称为支路电流，支路两端之间的电压称为支路电压。

结点：电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为结点。

③回路和网孔回路：由几条支路构成的闭合路径称为回路。

网孔：未被其它支路分割的单孔回路称为网孔。

课堂小结：本节主要讲解了电路的概念、理想电路元件、电路模型的概念及电路中的相关名词。

作业布置：P3 1、5§1－2电路的主要物理量（一）教学目的掌握电流的定义，电流大小和方向的规定，电流的参考方向，电压、电位、电动势的定义，电压、电动势的参考方向。

教学重点电流大小和方向的规定，电压、电位、电动势的定义及应用。

电压、电位、电动势及其参考方向1.电压的一般含义金属导体中有许许多多的自由电子，在没有外加电场作用时，这些自由电子的运动时无规则的，则不能形成电流。

要使自由电子作有规则的运动必须要有外加电场，电场力使自由电子作有规则的定向运动而形成电流。

电场力移动电荷就对电荷做了功。

它所释放出来的能量转化为其他形式的能量。

为了衡量电场力对电荷做功的能力，引入电压这个物理量。

电压的定义为：电场力把单位正电荷从电路中的a 点移到b 点做的功称为a 、b 两点之间电压。

电压通常用U 表示。

设正电荷Q 由a 点移至b 点电场力做的功为ab W则QW U ab ab =（1-3） 式中 ab W ——电场力所做的功，单位为焦耳，J ；Q ——被移动正电荷的电量，单位为库仑，C ； ab U ——电路中a 、b 两点间的电压，单位为伏特，V 。

它的大小可以这样理解：如果1库仑正电荷从一点移到另一点所做的功为1J ，则该两点的电压为1V 。

电压的单位有：伏特（V ）、千伏（kV ）、毫伏（mV ）、微伏（μV ）。

它们之间的关系为：3110kV V =， 3110mV V -=， 6110V V μ-=与电流一样，把大小、方向不随时间变化的电压称为恒定电压或直流电压，用大写字母“U ”表示；把实际方向随时间变化的电压称为交表电压，用小写字母“u ”表示。

2.电位在电路中可取任一点为参考点，如选择0点为参考点，则由某点a 到参考点0的电压u a0，称为a 点的电位，用Va 表示。

电位参考点可以任意选取，一般选择大地、设备外壳或接地点作为参考点并规定参考点电位为零。

在一个电路中，一旦参考点确定后，电路中其余各点的电位也就确定了。

电位的SI 单位也是伏特。

电压和电位的关系为：a 、b 两点之间的电压等于a 、b 两点之间的电位差，即ab a b U V V =- （1-4）由式（1-4）可知，如果ab U >0，当Q >0时ab W >0，电场力做正功，电荷减少能量。

电子技术基础(三)考核知识点本文依据高等教育自学考试教材《电子技术基础(三)》2006年版和电子技术基础(三)(课程代码04730)自学考试大纲编写。

本文分析历年真题整理出了考核知识点并标记了重点，供大家参考。

1.电路分析基础1.1.电路的基本概念识记：直流电与交流电的区别、数字信号与模拟信号领会：电流、电压等基本物理量的概念及参考方向的意义1.1.1.直流电与交流电、数字信号与模拟信号★直流电：方向不随时间变化。

大小不变的称为恒定直流电，大小变化的称为脉动直流电交流电：方向随时间变化模拟信号是随时间连续变化的电压或电流信号，如正弦信号数字信号是指随时间连续变化的电压或电流信号，如方波信号1.1.2.电流及其参考方向★★基本初等函数的导数在国际单位制中：Q为电荷量，其单位为库仑（C）；t为时间，单位为秒（s）；I为电流，其单位为安培，简称安（A）。

当计量微小的电流时，可以毫安（mA）、微安（µA）或皮安（pA）为单位。

（1）电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（2）电流的参考方向：任意假定，电流的参考方向常用箭标表示，还可用双下标表示，如假设电流从a点流向b点，则可表示为所选的电流参考方向并不一定与实际方向相同。

如果相同，这时电流的值为正，否则为负；只有当参考方向选定以后，电流才可成为一个代数量，这时讨论电流的正负才有意义，而后根据电流的正负就可以确定电流的实际方向。

1.1.3.电压、电动势及其参考方向★电压表明了电场力对电荷做功的能力，可用公式表示为：规定电场力对单位正电荷从电场内的a点移动到无限远处所做的功称为a点的电位Va，因为在无限远处的电场为零，故其电位也为零。

可见，a ,b 两点间的电压也就是a、b两点间的电位差，即有电动势E用来衡量电源力对电荷做功的能力，在电源力的作用下，电源不断地把其他形式的能量转换为电能以维持电路的持续工作。

（3）电压的实际方向：由高电位端指向低电位端，而电动势的实际方向是指在电源内部由低电位端指向高电位端，即为电位升高的方向。

1.电压（电位差电势差电压降）电荷流动时，电荷所具有的能量在电路中释放，电路及电路中所连接的元件将吸收电荷的能量。

经过能量吸收，电荷释放能量其本身所含的能量后变小，人们用电压降落来衡量电荷在电路中释放能量的能力大小。

当电流流过电路时，将在电路的每一小段中产生一定的电压降落，用来表示电荷流过该小段释放（或该小段电路吸收）的电能的大小。

电压降落简称电压。

两点之间的电压是指单位正电荷在电源的作用下经过这两点时所做的功。

电压的单位和电动势一样是伏特（简称伏，用英文字母V表示）。

电压是一个绝对量，是两点电位差的绝对值，与参考点的选择无关。

2.电位（电势）在电路中某一点的电位是指该点与人为在电路中选择的一个参考点之间的电压。

某点的电位表示的就是电荷从该点移动（或流动）到人为选择的（某个确定的）参考点时，电荷对电路（及其电路元件）所做的功。

通常人们规定大地作为标准的零电位，也就是说在一个包括电源、负载及连接导线的完整电路中，如果电路的某点与大地相连，则电路中该点的电位为零。

没有与大地相连接的电路，参考点的选择可以是任意的（就是说是可以随便选择的）。

但是一个电路，参考点只能选择一个。

从这个定义可以知道，在某个电路中一旦选择一个确定了的参考点后，在该电路上某个确定的点（例如A点）的电位也能唯一地确定。

但是，若对该电路重新进行参考点的选择，重新选择后，原来某点（A点）已经确定的电位将也会发生变化（变为另外一个数值的电位）。

从电位的定义可知，电位是一个“相对的量”，是某点相对于参考点的物理量。

参考点发生变化后，该点的电位这个物理量，也将发生“相对的”变化。

在一个参考点已经选定的电路中，高于参考点的电位为正电位，低于参考点的电位为负电位。

电位的单位也是伏特。

由地位的概念还可以得出：电路中，两点之间的电压等于两点的电位之差。

因此，电压还可称为“电位差”。

3.电动势电能可由其它能量转换而来，电源是将其它能量转换成电能的装置。