电位的概念与计算方法

1.电位的定义

电路的工作状态可通过电路中各点的电位反映出来，因此在电工和电子技术中经常要用到电位的计算。

电路中往往有很多元件或电源相互连接在一起，一个电气元件的工作状态常常是由两点间的电压所决定的，这一工作状态又会影响电路中其他各点的电位。而电路中各点的电位是针对参考点而言，因此，在计算电位时，必须首先选择电路中的某点作为参考点。

在电路中选定某一点O 为电位参考点，就是规定该点的电位为零，即VO=0。电位参考点的选择方法是：

（1）在工程中常选大地作为电位参考点；

（2）在电子线路中，常选一条特定的公共线或机壳作为电位参考点。

在电路中通常用符号“⊥”标出电位参考点，说明已指定该点的电位为零。一个电路只能有一个参考点。

当电路中的零电位点确定后，电路中任意一点的电位等于该点与参考点之间的电位差。电路中各点电位的值是相对参考点而言的，它与参考点的选择有关。参考点改变后，各点电位也随之改变，即电位的多值性。但是无论参考点怎样变化，电路中任意两点间的电压值是不变的，电压的值是唯一的，即电压的单值性。

电位的计算

2.电位的计算

要计算电路中某点电位，可从这一点通过一定的路径到零电位点，此路径上全部电压的代数和即等于该点的电位。该点的电位与选择的路径是无关的，但要注意确定各段路径电压的正、负号。因为电流是从高电位流向低电位，所以对于电阻两端电压如果在绕行过程中从高端到低端，则此电压取正值，反之取负值。电路中的电位也可正可负。因为参考点的电位为零，

所以规定比参考点高的电位为正值，叫正电位；比参考点低的电位为负值，叫负电位。综上所述，计算电路中某点电位的方法是：（1）选择电位参考点的位置，确定电路中的参考点。一般来说，参考点的选择是任意的，但一个电路只能有一个参考点。通常规定大地电位为零，与接地机壳相接的点或许多元器件汇集的公共点都可确定为参考点。

（2）确定绕行路径。计算某点电位，从此点到参考点的一条绕行捷径。

（3）计算电路中的电流方向和各元器件两端电压并确定其正负极性。

（4）某点的电位等于此路径上各段电压的代数和。列出选定路径上部分电压代数和的方程，以确定该点电位，但要注意每部分电压的正、负值。

【例1.5.1】 求如图1.5.1 所示电路中B 点的电位。(www.xing528.com)

解：

【例1.5.2】 如图1.5.2 所示电路，已知：E1= 45 V，E2= 12 V，电源内阻忽略不计，R1= 5 Ω，R2= 4 Ω，R3= 2 Ω。求B、C、D 三点的电位UB、UC、UD。

解：利用电路中A 点为电位参考点（零电位点），电流方向为顺时针方向。

B 点电位：UB=UBA=-R1I=-15 V

C 点电位：UC=UCA=E1-R1I=（45-15）V=30 V

D 点电位：UD=UDA=E2+R2I=（12+12）V=24 V

图1.5.1　例1.5.1 图

图1.5.2　例1.5.2 图

必须注意的是，电路中两点间的电位差（即电压）是绝对的，不随电位参考点的不同而发生变化，即电压值与电位参考点无关；而电路中某一点的电位则是相对电位参考点而言的，电位参考点不同，该点电位值也将不同。

例如，在例1.5.2 中，假如以E 点为电位参考点，则：

B 点的电位变为UB=UBE=-R1I-R2I=-27 V；

C 点的电位变为UC=UCE=R3I+E2=18 V；

D 点的电位变为UD=UDE=E2=12 V。

1.5　测试题及答案