電子學/電壓、電流和功率
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實驗表明，電點電荷根據庫侖定律相互吸引或排斥。對構成特定系統配置的點電荷分佈進行積分（求和），可以確定一個標量值，該值定義為特定點的電勢或電場。這個數學定義在電子電路理論中非常有用。
電壓
- 電路中電荷分佈導致的兩個測試點之間的電勢差，通常以伏特為單位測量。
電流
- 在一定時間間隔（秒）內流過特定點的淨電荷量（庫侖）（電子數量 x 電子電荷），通常以安培（A）為單位測量（1 安培 = 1 庫侖 / 1 秒）。在典型的元件和系統中，電子的數量非常大，總電荷流動被稱為電流。
功率
- 在一定時間內給出的能量，通常以瓦特為單位測量。
電荷定律
- 異性電荷相吸，同性電荷相斥。
電感
- 當電流流過導線時，它會在導線周圍產生一個移動的磁場。典型的測量單位是亨利。
電容
- 當在物理系統中產生電場或電荷分佈以儲存可恢復的能量時，影響電量計算的物理元件的特性被稱為電容。基本測量單位是法拉，但微法拉（μF）更常用。
電阻
- 當電勢差在兩點之間產生電子的移動時，系統中原來可用的部分勢能會不可逆地從電場或透過元件移動的電子轉移到材料內部的原子和分子與之碰撞。歐姆定律，V=IR，定義電阻為 R=V/I，其中 V 是加在元件兩端的電壓差，I 是產生的電流（安培），R 是由元件的特性產生的常數，該常數是從測量透過元件的電流的測量電壓損失計算得出的。
帶電粒子，例如質子或電子，在特定環境中可能會感受到電場力。這種力通常是由於附近存在其他電荷。這種力將具有方向和大小，可以用向量表示。（向量僅僅是表示事物方向和大小的量。）力的強度取決於粒子的電荷，周圍粒子的電荷以及它們之間的距離：電荷量大的粒子彼此靠近時，會對彼此施加很大的力；如果電荷量小，或者它們彼此相距較遠，則力就小。力的方向取決於周圍電荷的位置。
在描述該位置的電環境時，據說該位置存在電場。電場定義為單位電荷在該位置感受到的力。在某些測量系統中，電荷單位是單個質子的電荷；在其他系統中，它是庫侖。庫侖是 6.24×1018 個質子的電荷。
單個帶電粒子的力與電場之間的關係由以下等式給出
粗體字母表示向量量。這意味著電荷 q 在電場 E 中具有特定方向和大小 E，它將受到力 F 的作用，力的方向相同，大小為 F。僅考慮大小，根據定義，將得到以下結果。
E = F/q these are all magnitudes or numerical quantities
某個位置的淨電場 E 是由於附近所有其他電荷的存在而產生的，類似於如果在該位置存在電荷 q 時的淨電場力 F。這些其他電荷中一個對總（或淨）電場的貢獻是一個向量 E 貢獻，對於點電荷，可以從庫侖定律推匯出。各種形狀的電荷密度分佈也可能對總電場產生向量 E 貢獻，這些貢獻應作為向量量相加。實際上，大多數電工、電氣工程師以及其他電氣電路建造者和愛好者很少進行這種電場計算。這種電場計算更多地是理論物理或特殊應用問題，因此為了便於應用，這裡省略了這些計算，而側重於更實用的材料。有關電場公式的資訊，請參閱電場。
只有當存在一個電荷在電場中的某個位置受到力時，電荷才會受到電場力的作用。然而，即使沒有受到力作用的電荷，在某個點仍然可能存在電場。這意味著電場是空間或某個點的位置及其電環境的屬性，它將決定如果電荷 q 位於該位置，它會“感受到”什麼。
現在，微觀物理學回顧：功是克服力使物體或物質發生位移（或運動）。能量是執行這種功的能力。能量可以是動能或勢能。動能是物體由於運動而具有的能量。勢能是物體、物質、電荷或其他情況具有執行功或轉化為動能或其他型別的勢能的能力。
粒子或電荷可能具有勢能的原因可能是它位於力場中，例如重力場、電場或磁場。在這些場存在的情況下，重力或電場力或磁場力會導致粒子或電荷運動更快或克服阻力運動，這表示勢能轉化為動能或功。它所具有的勢能大小取決於其位置。從一個位置移動到另一個位置會導致其勢能發生變化。
例如，放置在地球表面附近的物體，如果位置較高，則將根據其質量、位置（高度或海拔）以及地球重力場的強度，具有特定的重力勢能。如果物體從該位置（高度）掉落到新的較低位置，則至少一部分重力勢能將轉化為動能，導致物體向下運動。從一個位置到另一個位置的重力勢能差是可以計算的，但確定物體的絕對勢能是任意的，因此地面水平被任意地選擇為重力勢能等於零的高度。所有其他高度的勢能都是根據物體的質量、相對於地面水平的位置以及重力場的強度來確定的。
所有能量值都是數值或標量，而不是向量。
類似地，帶電粒子在電場環境中的某個點或位置會具有特定的電勢能，這取決於其電荷、位置以及該處的電場，而電場又取決於附近所有其他電荷的數量和位置。如果該電荷從該位置移動到一個新的位置或點，則會導致其電勢能發生變化。該帶電粒子電勢能的變化與其電荷成正比，並且可以是增加或減少。透過測量和計算，人們可以確定這種電勢能的變化，但很難得到其電勢的絕對值，而且通常也不需要。因此，類似於重力勢能，人們會選擇附近的一個任意位置或點（通常是所討論的電路中的某個位置）作為電勢能為零的點，如果電荷位於該點。通常，佈線、電路或裝置會連線到地，因此地通常被選為零點。所有其他點的電勢能都是相對於地電平確定的。電勢能的SI單位是焦耳。
由於帶電粒子（或物體）的電勢能與其電荷成正比，並且僅取決於其位置（它所在的位置），因此一個有用的值是電勢。電勢（用V表示）是指一個正電荷（q）在給定點（位置）所具有的電勢能（PE）除以該正電荷的值。在點a處，點a的電勢由以下公式給出：
Va = (PE of charge at a)/q
與電場類似，電勢是位置及其處電場條件的屬性，無論該處是否存在受到這些條件影響的電荷。另一方面，電勢能更類似於電力，因為要使它存在，必須存在一個受電荷的粒子或物體具有這種能量。物理學家通常將電勢簡稱為勢。由於電勢能的SI單位是焦耳，而電荷的SI單位是庫侖，因此電勢的SI單位伏特（用V表示）定義為每庫侖焦耳（J/C）。
由於電勢能是基於一個任意點，其電勢能設定為零，因此給定點的電勢值也基於這個相同的任意零點（電勢設定為零的參考點）。給定點a的電勢是點a到零點之間電勢差，通常稱為地節點（或簡稱地）。
有時可以根據庫侖定律計算電勢能或電勢，例如電場計算，但這主要具有理論意義，在實際應用中很少使用。因此，本文也省略了此類計算，轉而介紹更實用的內容。
通常，人們會比較兩個不同點的電勢，我們不妨稱為點a和點b。那麼點a和點b之間的電勢差（Vab）定義為點b的電勢減去點a的電勢。
Vab = Vb - Va
電勢差的單位是伏特，與電勢相同。物理學家通常將電勢差簡稱為勢差。在直流（DC）條件下，以及在交流（AC）條件下的任何時刻，電勢和電勢差都是數值或標量，而不是向量，它們可以是正值或負值。
電壓是以伏特為單位表達的電勢。類似地，以伏特為單位表示的電勢差通常稱為電壓差，或稱為兩點之間的電壓或電氣元件兩端的電壓。電勢、勢和勢差是物理學家更常使用的術語。由於這些量幾乎總是以伏特（或毫伏等相關單位）表示，因此工程師、電工、愛好者和普通人通常使用電壓而不是電勢。此外，在實際應用中，帶電粒子的電力、電場和電勢能不像宏觀意義上的電壓、功率和能量那樣經常討論。
補充說明：以下解釋了為什麼電壓“類似於”管道中流體的壓力（儘管它只是一個類比，而不是完全相同的事物），也解釋了電壓奇怪的“維度”。考慮將壓縮空氣泵入罐中的勢能。能量隨著每增加一點空氣而增加。壓力是能量除以體積，我們可以直觀地理解這一點。現在考慮將電荷（以庫侖為單位測量）強加到電容器中的能量。電壓是能量除以電荷，因此電壓類似於一種類似壓力的強迫力。此外，尺寸分析告訴我們電壓（“每單位電荷的能量”）是每單位距離的電荷，距離是電容器極板之間的距離。（更多討論請參閱D. J. Shanefield編著的“工業電子學”第16頁，Noyes Publications，波士頓，2001年。）
當電路以直流（DC）模式執行時，電路中所有電壓和電壓差通常都是恆定的（不隨時間變化）。當電路以交流（AC）條件執行時，電路中的電壓會隨時間週期性變化；電壓是時間的正弦函式，例如V(t) = a sin (b t)，其中a和b為常數，或類似的函式。週期在單位時間內重複（或“迴圈”）的次數稱為V(t)的頻率。在直流條件下，或在交流條件下的任何時刻，電勢（或電壓）和電勢差（或電壓差）都是數值或標量，而不是向量，它們可以是正值或負值。但是，在交流模式下，電壓隨時間變化的總函式V(t)可以表示為給定頻率的複數或相量。頻率可以用每秒迴圈或簡稱為sec-1來表示，在SI單位中稱為赫茲（Hz）。美國提供的典型商用電力是頻率為60 Hz的交流電（印度為50 Hz）。
電子圖中顯示了地，但它並不是真正的元件。它僅僅是被指定了零電壓的節點。它由以下符號之一表示。從技術上講，任何單個節點都可以被指定為地，而其他電壓則相對於它測量。但是，慣例是隻用兩種方式之一指定它，這與電源型別有關。在單電源情況下，例如由單個電池供電的電路，地通常定義為電源端子中電位更負的端子。這使得電路中所有電壓相對於地都是正的（通常情況下），並且是一種常見的慣例。對於分體電源裝置，例如由中心抽頭變壓器驅動的電路，通常將中心電壓定義為地，並且電路中存在相等且大致對稱的正電壓和負電壓。
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機箱 地 |
大地 地 |
- 訊號地
- 訊號的地。由於導線具有一定的電阻，因此電路中的接地點並不完全處於相同的電壓。在實際電路設計中，重要的是將電源地與訊號地、遮蔽地等分開。在對噪聲要求特別低的電路中，電源穩壓電路應使用粗導線或走線連線地，從電源到電源濾波器輸出端的“最乾淨”地依次排列，這將成為訊號電路接地的“星形點”。
- 機箱地
- 與裝置機箱的直接連線。這用於EMI遮蔽，以及交流電源裝置的接地安全。
- 大地
- 在地面本身連線到無線電或電力分配系統。由於電力線電壓將透過地球尋找路徑返回電力線供應站，因此也是安全接地的連線的另一端。這是“接地”一詞的最初用法，而該詞的更現代含義本來應該稱為“浮動接地”。
接地符號和訊號接地符號通常在不考慮其原始含義的情況下互換使用。就訊號級電子裝置（以及本書）而言，接地幾乎總是表示訊號接地或浮動接地，而不是連線到地球本身。
(請參見：http://www.prosoundweb.com/studyhall/rane/grounding/ground2.php)
電流（通常簡稱為電流）是在導體（例如電線）或進出或穿過電氣元件中的電荷運動。電流被量化為正電荷透過某個點或穿過橫截面的速率。簡而言之，電流被量化為單位時間的正電荷。但是，由於電流是向量量，因此電流流動的方向仍然很重要。電流在給定方向上的流動可以是正的或負的；負號意味著正電荷與給定方向相反。某個點的電流量通常用大寫或小寫字母 I 表示，並帶有一個指示電流 I 移動方向的符號。SI 電流單位是安培 (A)，它是物理學的基本單位 之一。有關安培的定義，請參閱安培。有時，安培非正式地縮寫為安培。庫侖 (C) 的定義，即電荷的 SI 單位，基於安培。庫侖是指當恆定 1 安培電流在 1 秒內透過該點時透過該點的正電荷量。秒是 SI 時間單位。換句話說，庫侖等於安培秒 (A·s)。安培等於每秒庫侖 (C/s)。
通常，電流在金屬中，構成負電荷的電子的運動；但是，人們最初認為電流帶有正電荷。結果是，即使電流是負電子的流動，並且從電池的負極流向正極，但當人們進行電路分析時，他們假裝電流是正電荷的流動，並且從電池的正極流向負極（或其他電源）。實際上，這比這更復雜，因為電流可以由電子、空穴、離子、質子或任何帶電粒子組成。由於在分析電路時通常忽略實際的載流子，因此電流被簡化，並被認為是從正極流向負極，被稱為常規電流。
投擲卵石的類比：我有卵石，我正在把它們扔進籃子裡。這樣做時，籃子會得到卵石，而我會失去卵石。因此，籃子有負的卵石電流，因為它獲得了卵石，而我則有正的卵石電流，因為我失去了卵石。在投擲卵石中，電流具有相同的強度，但方向相反。
電流 I 以安培 (A) 表示，等於 x 個 y
功率是單位時間的能量。功率的 SI 單位是瓦特 (W)，它等於焦耳每秒 (J/s)，其中焦耳是能量的 SI 單位，秒是時間的 SI 單位。當有人將電器插入插座以使用電力使電器工作時，該人就會為電器提供電能。電器通常透過將電能轉化為熱量、光或功來工作——或者可能將其轉化為不同形式的電能。如果這種情況一直在發生，則據說插座或電力公司向電器供電。進入和離開電器的插座電流有效地攜帶功率，而電器吸收功率。
將功率單位乘以時間單位將得到一個表示能量量的單位。因此，千瓦乘以小時得到千瓦時 (kW·h)，這是一個單位，通常由電力公司用來表示向消費者發電或提供的電量。奇怪的是，在營銷和零售包裝中，行動式電池通常以“mAh”為單位進行評級，這些通常是功率單位，但不識別電池可以提供多少功率。相反，mAh 額定值始終是電池化學成分定義的隱含電壓。例如，常見的優質 18650 鋰離子電池的廣告/額定值通常為 3400 mAh。即使“3400 mAh”是功率單位，鋰離子化學電池的電壓通常約為 3.7 伏，這確實將電池識別為一種能夠儲存約 3400 mAh x 3.7 伏 = 12.6 mWh（毫瓦時）的電池。能量每次充電。）同樣奇怪的是，在營銷和零售包裝中，更大（例如汽車）電池通常以電池可以提供的“安培”或“冷啟動安培” (CCA) 為單位進行廣告，以指示其可以提供的最大功率。雖然安培不是功率單位，但這些額定值確實代表了可以輸出的功率量。
對於直流電 (DC)，功率 P 可以透過將電壓和電流相乘來計算，當它們已知時。
P = V I
請注意，能量/電荷乘以電荷/時間得到能量/時間。在交流電 (AC) 電路中，在任何一個時間點 t，功率 P(t) 等於電壓 V(t) 乘以電流 I(t)。
P(t) = V(t) I(t) at any one time t
對時間平均的交流電功率的計算將在交流電功率下討論。
電子電路是一個系統，其中常規電流從電源的正極流出，流過負載，流向電源的負極。但是，只有當從正極到負極的路徑閉合時，電流才會流動。如果其路徑中存在間斷或開路，則電流將不會流動，因此電路將無法正常工作。電流不會流動，因為開路就像無限電阻。
短路是節點的另一個名稱，儘管它通常指的是無意中的節點。透過它有電流，但沒有跨它的電壓。
跨它有電位，但沒有透過它的電流。
理論電路連線（電線）沒有電阻或電感。如果電線有電流流過，則實際電線總是會產生電壓（電阻）。在高頻下，如果電線有交流電流流過（像電感器中的電感），則電線連線之間會產生可測量的電壓電位。