3电压和电流的参考方向

三相电源的相线电压关系电工技术与电子技术电压和电流的参考方向电工技术与电子技术第1章电路的基本概念与基本定律主讲教师：王香婷教授电压和电流的参考方向主讲教师：王香婷教授电压和电流的参考方向主要内容：参考方向的概念及标注方法；参考方向与实际方向之间的关系；引入参考方向的欧姆定律。

重点难点：重点：电压、电流参考方向与实际方向之间的关系。

难点：引入参考方向的欧姆定律电压和电流的参考方向1. 电路基本物理量的实际方向电流 I 、电压 U 和电动势 E 是电路的基本物理量。

关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。

电压的实际方向： 由高电位端指向低电位端；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。

电动势的实际方向： 由低电位端指向高电位端。

R 3 + - E 1 R 1 + E2 R 2 - I3 I 3 ？ 在复杂电路或对于交变的电压、电流，实际方向难以判断—需事先指定参考方向。

（2）参考方向的表示方法 U ab双下标 电压：（1）参考方向 I在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。

2. 电路基本物理量的参考方向 正负极性 + –a bU U + _I ab 双下标 箭 标 a b R I 注意：在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。

电流： + R 0 E 3V R实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。

（3）实际方向与参考方向的关系若 I = 5A ，则电流从 a 流向 b ；例1： 若 I = –5A ，则电流从 b 流向 a 。

若 U = 5V ，则电压的实际方向从 a 指向 b ；若 U = –5V ，则电压的实际方向从 b 指向 a 。

在电路图中所标电压、电流的方向 、电动势的方向， 一般均为参考方向。

a b R I a b R U + – 在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。

§1-3 电流、电压的参考方向在电路分析和计算中，首先要对每个元件假设一个电流的正方向，这就是电流的参考方向。

在电路图中，电流的参考方向用箭头表示，如图1-3-1()a ()b 所示。

当完成电路的分析计算后：如果求得电流I 为正时，说明电流的参考方向即是实际电流的正方向，实际电流由A 流向B ；当电流I 为负时，说明电流的参考方向与实际电流正方向相反，实际电流由B 流向A。

在电路理论中，电压的正方向规定为电压降落的方向。

对每个元件假设一个电压的正方向，即电压的参考方向。

在电路图中，电压参考方向的表示方法如图1-3-2 ()()a b 所示。

当电压U 为正值时，说明电压的参考方向即是电压的实际正方向，A 点的电位比B 点高U 伏；当电压U 为负值时，说明电压的参考方向与电压的实际正方向相反，A 点的电位比B 点低U 伏。

对于一个电路元件，当它的电压和电流的参考方向选为一致时，通常称为关联参考方向，如图1-3-3()a 所示。

在关联参考方向情况下，若元件功率P UI =为正值，表明该元件消耗功率；相反，若元件功率P UI =为负值，表明该元件发出功率。

当一个电路元件的电压和电流的参考方向选为相反时，通常称为非关联参考方向，如图1-3-3()b 所示。

在非关联参考方向情况下，上述结论恰好都反一反，即当元件功率P UI =为正值时，表明该元件发出功率；当元件功率P UI =为负值时，表明该元件消耗功率。

例1-3-1 图1-3-5所示电路中，已知电流源电流1S I A =，电压源电压6S U V =，电阻图1-3-1图1-3-2图1-3-310R =Ω，试求电流源的端电压U 、电压源和电流源发出的功率分别为多少？解：由图1-3-5可知，流过电阻R 的电流就等于S I ，故电流源的端电压为：101616 ()S S U RI U V =+=⨯+=对于电压源，流过电压源的电流即是S I ，它与电压源的端电压的方向一致，0S S P U I =>，说明电压源消耗功率，而例题要求电压源发出功率，于是：6 ()S U S S P U I W =-=-对于电流源，其电流S I 与端电压方向相反，0S P U I =>，说明电流源发出功率，于是：16 ()S I S P U I W ==对于电阻R ，它消耗的功率为：210 ()R S P I R W ==整个电路发出功率和消耗功率相等，能量守恒。

电压和电流的参考方向（经典实用）
电压参考方向
1、常用电压参考方向：正压高于负压，或电源中的正极高于接地，用箭头标注时箭
头指向比电压高的方向。

2、典型电路中通常有两极电压，箭头标注时其中一极电压低，箭头指向比电压高的
极性；同一直流电路中某一极可以是低压和高压，只要遵循电压大小和方向就可以了。

3、直流电路中，电压参考方向可以按照母线方式、缆线方式或匝路方式确定，即电
压比母线高，电流比母线低的极性为正电压，箭头指向母线或匝路的正端；反之，如果电
压比母线（或匝路）低，则参考方向是负电压，箭头指向母线或匝路的负端。

4、在交流电路中，规定正压往箭头指向瞬时正压上升顶点，负压往箭头指向瞬时负
压上升顶点。

5、在数电学中的电压是按照既定的符号系列一正一负的约定进行测量的，箭头指向
正压电源的输出端。

1、常用电流参考方向：就是电流的运动方向，低极性指向高极性，即箭头指向电流
流入的电路组成分或终端。

2、电流参考方向主要是按照电流进出的方向来确定的。

典型电路中，一般正电流是
指电流从正极流入负极，而负电流是指电流从负极流入正极，也叫流入电极和流出电极。

电流箭头符号指向流入电极，表示电流从正极流入负极。

3、对于支持双向电流传输的电路，即总流向可以向两个极性传输，电流参考方向一
般可以选择某一种极性指示即可。

4、电流的参考方向不是硬性规定的，因此通常可以取决于电路设计者的习惯。

通常，电流可以按正负极性标注电流的参考方向，此时正负极的方向可以由设计者自由选择。

电路中的电流与电压的方向规则电路是电学中的基础概念，而了解电路中的电流与电压的方向规则则是理解电路行为的重要一环。

在电路中，电流和电压有固定的方向规则，遵循这些规则可以方便地分析和计算电路中的各种参数和性质。

1. 电流的方向规则电流是电荷运动的载体，其运动方向是电流方向。

在电路中，电流的方向规则可以通过两个原则来确定：电荷守恒定律和电流的参考方向。

首先是电荷守恒定律。

电流的方向是由正电荷流向负电荷的方向。

在直流电路中，正电荷由正极流向负极，电流的方向则与电子流动的方向相反。

其次是电流的参考方向。

电路中，我们通常假设电流的参考方向为自电源的正极流向负极。

这是因为正电荷上的势能减少，而负电荷上的势能增加。

根据电流的参考方向，我们可以通过符号来表示电流的方向，正负号分别代表电流的流向与参考方向相同或相反。

在分析电路时，我们可以根据电流的方向规则来推导电流的分布和流动情况，有助于理解电路中各元件的工作状态和相互影响。

2. 电压的方向规则电压是电路中电势差的测量，表示电荷传输的能力。

电压的方向规则也可以通过两个原则来确定：电势降低方向和电压参考方向。

首先是电势降低方向。

在电路中，电势降低方向指的是电荷从高电势一侧移动到低电势一侧的方向。

按照电势降低的方向，我们可以确定电压的方向。

其次是电压的参考方向。

电路中，我们通常假设电压的参考方向为自电源的正极指向负极。

这是因为电荷在这个方向上做功，得到能量。

根据电压的参考方向，我们可以通过符号来表示电压的方向，正负号分别代表电压的方向与参考方向相同或相反。

了解电压的方向规则有助于我们推导电路中的电势分布和电荷传输的路径，对于分析电路中各元件的工作状态和性能有一定的指导作用。

总结：电路中的电流与电压的方向规则对于理解电路行为和性质具有重要意义。

电流的方向规则遵循电荷守恒定律和电流的参考方向，可以通过符号来表示；而电压的方向规则则遵循电势降低方向和电压的参考方向，同样可以通过符号来表示。

（1）电压电流参考方向与实际方向的关系（2）关联参考方向（3）与如何确定实际发出和吸收功率说明：不用看具体分析，直接使用结论（加粗红色字体）就可做题和解决问题，方便又简洁。

1、电压参考方向●正数：与实际电压方向相同，即起始端点电位高；负数：与实际电压方向相反，即起始端点电位低。

2、电流参考方向●正数，与实际电流方向相同；●负数，与实际电流方向相反。

具体分析：由于指定了参考方向才有正负，参考方向是有正负的原因和前提。

指定电压参考方向即指定一端的电位为正（高），一端电位为（低），但由于是任意指定，指定的高低电位可能与实际相同，也可能不同。

所以根据这两个电位计算电压差，即电压时，与实际相同电位大小时，两个电位相减为正；与实际不同时，两个电位相减为负。

3、关联参考方向：电流和电压的参考方向相同（电流从正电位流入）。

非关联参考方向：电流和电压的参考方向相反（电流从负电位流入）。

4、判断吸收功率还是发出功率电功率由电压和电流乘积计算，电流和电压为时间函数。

（1）从实际判断实际电压和电流方向相同，元件吸收功率；实际电压和电流方向相反，元件发出功率。

（2）从参考方向和代数正负判断电压与电流关联参考方向，乘积为正值吸收功率，为负值发出功率。

电压与电流非关联参考方向，乘积为正值发出功率，为负值吸收功率。

具体分析：首先，明确定义完参考方向后，实际的方向与定义的方向相比有四种情况，完全相同；完全相反；电压相同，电流相反；电流相同，电压相反。

然后我们明确计算乘积时，与定义的电压电流参考方向相同就带入正值，与定义的电压电流参考方向相反就带入负值。

现在，可以分两种情况讨论功率正负与实际发出和吸收功率的关系。

其一，当电压与电流取关联参考方向时，如果乘积为正值，则要么关联方向与实际电压电流完全相同，要么与实际电压电流完全相反，不管怎样实际的电压和电流方向相同，所以此时吸收功率。

当乘积为负值，要么电压方向与实际电压电流相反，要么电流与实际电流相反，不管怎样此时实际电流与电压方向相反，所以是发出功率。