电流和电压的参考方向详解

有关电流和电压的相关知识，介绍了电流的参考方向，以及电压的参考方向，一个元件的电流或电压的参考方向可以独立地任意指定，二者参考方向一致时，把电流和电压的参考方向称为关联参考方向。

1、电流的参考方向

一般规定正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电流的实际方向。电流的实际方向是客观存在的。但在分析较为复杂的直流电路时，难于事先判断某支路中电流的实际方向；对交流来讲，其实际方向随时间而变，在电路图上无法用一个箭标来表示它的实际方向。

因此，在分析与计算电路时，一般会任意选定某一方向作为电流的参考方向。所选的电流的参考方向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一致时，则电流为正值，如图1(a)；反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，则电流为负值，如图1(b)。

因此，在参考方向选定之后，电流之值才有正负之分。电流的参考方向也可用双下标表示，如Iab表示参考方向由A到B。

图1 电流的参考方向

2、电压的参考方向

电压和电动势都是标量，但在分析电路时，和电流一样也是具有方向的。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。

指定电压的参考方向后，电压就是一个代数量，如图2，当电压的实际方向与其参考方向一致时，则电压为正值，如图2(a)；反之，当电压的实际方向与其参考方向相反时，则电压为负值，如图2(b)。

图2 电压的参考方向

电压的参考方向除用极性“+”、“－”表示外，也可用双下标表示。例如a，b两点间的电压Uab，参考方向是由a指向b，即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，则为Uba，Uab=-Uba。

3、关联参考方向

一个元件的电流或电压的参考方向可以独立地任意指定。如果指定流过元件的电流的参考方向是从标以电压正极性的一端指向负极性的一端，即两者的参考方向一致，则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向，如图3(a)所示；当两者不一致时，称为非关联参考方向，如图3(b)所示。

图3 关联方向

注意：

（1）分析电路前必须选定电压和电流的参考方向；

（2）参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注（包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变；

（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流的实际方向不变。

4、欧姆定律

通常流过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比，这就是欧姆定律。

在应用欧姆定律列式子时，根据电路图中所选电压和电流的参考方向。当二两者的参考方向一致时：U=RI (1)

当两者的参考方向不一致时：U=-RI (2)

注意，除式子中有正负号外，电压和电流本身也有正值和负值之分。即是说，一个式子中有两套正负号。