# 第 01 课 电压 电流 电阻与回路

先修：第 00 课单位换算。用时：25 分钟。目标：区分“某两点之间的电压”和“某支路中的电流”，能找到电流的完整回路。

## 从一节电池和一个电阻开始

电压是两点之间的电势差，像两个位置之间的高度差；只说“这里电压是 3 V”少了参照点。电流是单位时间通过截面的电荷量，单位是安培；电阻描述元件对电流的限制，在本课中先把它当作固定值。

![3 V 电源与 1 kΩ 电阻组成的闭合回路](../assets/loop.svg)

图中 A 连接电源正极，B 连接负极。选 B 为参考点 0 V，A 就是 3 V。电阻两端电压 VAB = VA − VB = 3 V。把表笔反过来，测到的是 VBA = −3 V；物理电路并没有变化，只是测量方向变了。

## 顺着图走一圈

从电源正端 A 出发，经过导线、电阻 R1、下方导线，再回到负端 B；电源内部完成能量转换，形成整个回路。外部常规电流方向从高电位经电阻流向低电位。金属中电子的平均漂移方向与常规电流相反，电路分析统一使用常规电流方向。[电流的定义与方向](https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/9-1-electrical-current)。

电阻会把电能转化为热，但稳态时电流不会“经过电阻后被消耗掉”。串联回路中进入电阻的电荷流率与流出的相同。被消耗的是电源提供的能量，不是电荷本身。

把上方导线断开，会出现开路：理想情况下电流为零，但断开的两端仍可能存在电压。把电阻用导线绕过则接近短路，实际电流取决于电源内阻、导线与保护，不能用理想模型说“无限大”后直接动手验证。

## 地只是选定的参考点

图中的 GND 表示本电路的公共参考节点，不等于一定连接大地，也不是“电流消失的地方”。电流必须沿实际导体返回电源。将 B 命名为 GND，类似给程序中的共同上下文起名字，但多个真实导体仍可能因电阻、电感产生电位差；高速和大电流时会进一步学习这一点。

水流类比只帮助理解“压差与流量”，不能代替真实规律。导线内本来就有载流子，电路响应也不等于某个电子从电源跑完整圈所需的时间。

## 算例与自检

设 VB = 0 V，VA = 3 V，VC = 1 V，则 VAB = 3 V，VAC = 2 V，VCB = 1 V。电压差相加：VAC + VCB = VAB。

1. 如果改选 C 为 0 V，A、B 分别是多少？VAB 是否变化？
2. 电阻前的电流为 3 mA，后面的电流是多少？这里假定没有分支。
3. 电流为零是否就能说明所有位置之间电压为零？

<details><summary>完成后查看答案</summary>

1. A 为 2 V，B 为 −1 V；VAB 仍为 3 V。改变零点不改变两点间差值。
2. 3 mA。稳态单一串联路径没有电荷持续积累。
3. 不能，例如电池的开路端仍有端电压。

</details>

## 过关标准

不看图画出电源、电阻、回路线，标出电流方向；说清 A 对 B 的电压和通过 R1 的电流分别是什么。卡住时先回到“两个点”和“一条支路”的区别。

下一课：[欧姆定律与功率](03-ohm.md)。