电流(current)、电位（electric potential）、电压（voltage）、电动势（electromotive force,EMF）和电功率（electric power）等是电路的基本物理量。

   图1-1所示为手电筒的实物模型和电路模型，这是一种最简单的直流电阻电路，以此为例，引入电路的基本物理量和参考方向。图中，E，U和Ro分别为电源的电动势、端电压（terminal voltage）和内阻（internal resistance）,R为负载电阻（load resistance）.当开关闭合后，电路中有电流I.

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    在分析电路时用箭标或"+"、"-"符号在电路图上标出各基本物理量的方向或极性，并依此列出电路方程。电压和电流的方向分为实际方向（actual direction）和参考方向O（reference direction），下面分别介绍。

1.2.1 电流

    电荷对时间的变化率称为电流,即

                                 i=dq/dt

    式中,电荷q的单位为库仑(C);时间的单位为秒（s）；电流的单位是安[培](A).当1s内通过导体截面积的电荷量为1C时,则电流为1A.计量微小的电流时,以毫安(mA)或微安(μA)为单位.

    电荷的定向移动形成电流，通常将电流的实际方向规定为正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向。电流的方向是客观存在的，但在分析较为复杂的直流（direct current,DC,dc,d.c.）电路时，往往难以事先判断某支路中电流的实际方向；在分析交流（alternating current,AC,ac,a.c）电路时，电流方向随时间而变，在电路图上无法用一个箭标来表示它的实际方向。为此，在分析与计算电路时，常常任意选定某一方向作为电流的参考方向，称为正方向。所选的电流参考方向并不一定与电流的实际方向一致。当电流的实际方向与其参考方向相反时，则电流为负值（图1-2(b)）.因此，在参考方向选定之后，电流值才有正负之分。

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    如果电流的大小和方向都不随时间变化，即dq/dt为常数，则称其为直流电流，用大写字母I表示。如果电流有大小和方向都随时间变化，即dq/dt为变数，则称其为交流电流，用小写字母i表示。

1.2.2 电位

    电位在物理学中称为电势,某点电位在数值上等于电场力将单位正电荷沿任意路径从该点移动到电路中电位参考点所做的功.

    电位是一个相对于参考点的物理量,电路中参考点选择不同,各点的电位也不同;但是参考点一经选定,电路中各点的电位也就唯一确定.通常,因为大地容纳电荷的能力极大,电位稳定,其电位不会因为局部电荷量的变化而受影响,人们认为大地的电位为零.因此,电路中参考点用"接地"符号"⊥"表示.电路中参考点的所谓"接地",并不一定真的与大地相连,可以任意选取,在电子电路中通常选取公共点或机壳为参考点,参考点电位为0.相对于该参考点,电路中a点的电位记为Ua,电位是伏[特](V).

1.2.3 电压

    电压是由于电路中两点电位的高低差别而形成的,又称为电位差.电压是一个绝对值,不会因为参考点选取的不同而不同.

    电压的方向规定为由高电位("+"极性)端指向低电位("-"极性)端,即为电位降低的方向.电压的参考方向除用极性"+"、"-"表示外，也可用双下标表示.a,b两点间的电压Uab,在数值上等于把单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功,参考方向是由a指向b,也就是说a点的参考极性为"+",b点的参考极性为"-".如果参考方向选为由b指向a,则电压为Uba.

    为了方便计算，常将电压、电流取一致的参考方向，称为关联参考方向。例如，在电阻元件中，将电流的参考方向表示为其上电压参考方向从"+"到"-"的方向.

    电压的单位是V.计量微小的电压时,以毫伏(mV)或微伏(μV)为单位.计量高电压时,以千伏(kV)为单位.

1.2.4. 电动势

   程序电源的电动势E是指在电源内部,外力克服电场力把单位正电荷由低电位移动到高电位所做的功,即非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功.在非静电力的作用下,电源不断地把其他形式的能量转换为电能.电源的电动势是表征电源本身的特征量,与外电路的性质无关.

    电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位("-"极性)端指向高电位("+"极性)端,即为电位升高的方向.电动势的单位是V.

    一般情况下,只有电源才有电动势的概念.

1.2.5 电功率

    电功率是指电路或电路元件在单位时间内消耗(实际为转换)的电能,简称功率.直流功率通常用P表示,其计算公式为

      P=UI   (1-1)

    功率的单位为瓦[特](W).计算大功率时可用千瓦(kW),计算小功率时用毫瓦（mW）.

    电路在单位时间内消耗或产生的电能用W表示：

     W=Pt=UIt (1-2)

    式中，t为时间。电能的单位为焦[耳]（J），但是经常使用的是"千瓦·时"(kW·h),又称为"度",是供电部门度量用电量的常用单位.

    在电压和电流参考方向关联时,根据式(1-1)计算的功率为正值,即表示电路吸收功率(即消耗电能);若电压和电流参考方向非关联时,功率为负值,则表示该电路输出功率(即送出电能).

    习惯上对电源的端电压的流过电源的电流采用非关联参考方向.例如在图1-1所示手电筒电路中,按所示电流参考方向,电流从电池的"-"端流向"+"端,电源的功率P=UI<0,表示电源向外电路所输出功率.忽略电池内阻时,电池的端电压U=E,乘积UI表示电源向外电路输出功率的大小.

参考视频课程:第二讲电位电压电动势