电路的功能，无论是能量的输送和分配，还是信号的传输和处理，都要通过电压、电流和电功率来实现。因此，在电路分析中，人们所关心的物理量是电流、电压和电功率，在分析和计算电路之前，首先要建立并深刻理解这些物理量及其相互关系的基本概念。
1. 电流
(1)电流的大小 电荷的有规则的定向运动就形成了电流。长期以来，人们习惯规定以正电荷运动的方向作为电流的实际方向。
电流的大小用电流强度(简称电流)来表示。电流强度在数值上等于单位时间内通过导线某一截面的电荷量，用符号i表示。则：
(1.1)
式中dQ为时间dt内通过导线某一截面的电荷量。
大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流电流，采用大写字母I表示，则
式中q为时间t内通过导线某一截面的电荷量。
电流的单位是安培(简称安)，用符号A表示;电荷量的单位为库仑(简称库)，用符号C表示;时间的单位为秒，用符号s表示。当电流很小时，常用单位为毫安(mA)或微安( 
);当电流很大时，常用单位为千安(kA)。它们之间的换算关系为：
1A=1000mA
1A=1000000 A
1kA=1000A
(2)电流的实际方向与参考方向 电流不但有大小，而且还有方向。在简单电路中，如图1.3所示，可以直接判断电流的方向。即在电源内部电流由负极流向正极，而在电源外部电流则由正极流向负极，以形成一闭合回路。但在较为复杂的电路中，如图1.4所示的桥式电路中，电阻R5的电流实际方向有时难以判定。
由此可见，在分析、计算电路时，电流的实际方向很难预先判断出来，交流电路中的电流实际方向还在不断地随时间而改变，很难也没有必要在电路图中标示其实际方向。为了分析、计算的需要，引入了电流的参考方向。
在电路分析中，任意选定一个方向作为电流的方向，这个方向就称为电流的参考方向(如图1.4中用实线表示的I5)，有时又称为电流的正方向，当然，所选定的参考方向并不一定就是电流的实际方向。当电流的参考方向与实际方向相同时，电流为正值。反之，若电流的参考方向与实际方向相反，则电流为负值。这样，电流的值就有正有负，它是一个代数量，其正负可以反映电流的实际方向与参考方向的关系。因此电流的正、负，只有在选定了参考方向以后才有意义。
电流的参考方向一般用实线箭头表示，既可以画在线上，如图1.5(a)表示;也可以画在线外，如图1.5(b);还可以用双下标表示，如图1.5(c)，其中，Iab表示电流的参考方向是由a点指向b点。
2. 电压
(1)电压的大小
电路中a、b两点间电压，在数值上等于将单位正电荷从电路中a点移到电路中b点时电场力所作的功，用Uab表示，则：
(1.2)
其中，
为电场力把正电荷dQ从电路中a点移到电路中b点时所作的功。并规定：电压的方向为电场力作功使正电荷移动的方向。
大小和方向都不随时间变化的电压称为恒定电压，简称直流电压，采用大写字母U表示，如a、b两点间的直流电压为：
式中Wab为电场力把正电荷Q从电路中a点移到电路中b点时所作的功。
电压的单位为伏特(V)，常用的单位为千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(
)。它们之间的换算关系为：
1V=1000mV
1V=1000000 V
1kV=1000V
(2)电压的实际方向与参考方向
与电流类似，分析、计算电路时，也要预先设定电压的参考方向。同样，所设定的参考方向并不一定就是电压的实际方向。当电压的参考方向与实际方向相同时，电压为正值，当电压的参考方向与实际方向相反时，电压为负值。这样，电压的值有正有负，它也是一个代数量，其正负表示电压的实际方向与参考方向的关系。
电压的参考方向既可以用实线箭头表示，如图1.6(a);也可以用正(+)、负(-)极性表示，如图1.6(b)，正极性指向负极性的方向就是电压的参考方向;还可以用双下标表示，如图1.6(c)，其中，uab表示a、b两点间的电压参考方向由a指向b。
进行电路分析时，对于一个元件，我们既要对流过元件的电流选取参考方向，又要对元件两端的电压选取参考方向，两者是相互独立的，可以任意选取。也就是说，它们的参考方向可以一致，也可以不一致。如果电流的参考方向与电压的参考方向一致，则称之为关联参考方向，见图1.7(a)所示;如果电流的参考方向与电压的参考方向不一致，则称之为非关联参考方向，见图1.7(b)所示。
当选取电压、电流方向为关联参考方向时，电路图上只需标出电流的参考方向或电压的参考方向，如图1.8所示的是两种等效的表示方法。
3.电功率与电能
如前所述，带电粒子在电场力作用下作有规则运动，形成电流。根据电压的定义，电场力所作的功为Wab=QUab，单位时间内电场力所作的功称为电功率，简称为功率。它是描述传送电能速率的一个物理量，以符号P表示，即：
(1.3)
在式(1.3)中，若电流的单位为安培(A)，电压的单位为伏特(V)，则功率的单位为瓦特(W)，简称为“瓦”。
用式(1.3)计算电路吸收的功率时，若电压、电流的参考方向关联，则等式的右边取正号;否则取负号。当p>0，表明元件吸收功率;当p<0，表明该元件释放功率。
当已知设备的功率为P时，则在t秒内消耗的电能为
W=Pt (1.4)
电能就等于电场力所作的功，单位是焦耳(J)。工程上，直接用千瓦小时(Kw.h)作单位，俗称“度”。且1 Kw.H=3600000J。
例1.1 图1.9中，用方框代表某一电路元件，其电压、电流如图中所示，求图中各元件吸收的功率，并说明该元件实际上是吸收还是发出功率?
解：
(1)电压、电流的参考方向关联，元件吸收的功率
P = UI = 5×3 = 15W>0
元件实际上是吸收功率。
(2)电压、电流的参考方向非关联，元件吸收的功率
P = -UI = -5×3 = -15W<0
元件实际上是发出功率。
(3)电压、电流的参考方向关联，元件吸收的功率
P = UI =(-5)×3 = -15W<0
元件实际上是发出功率。
(4)电压、电流的参考方向非关联，元件吸收的功率
P =-UI =-(-5)×3 = 15W>0
元件实际上是吸收功率。
例1.2 在图1.10所示电路中，方框表示电源或电阻，各元件的电压和电流的参考方向如图1.10(a)所示。通过测量得知：，I1 = 2A，I2 = 1A，I3 = 1A，U1 = 4V，U2 = -4V，U3 = 7V，U4 = -3V。
(1)试标出各电流和电压的实际方向。
(2)试求每个元件的功率，并判断其是电源还是负载。
解：
(1)当电流和电压为正值，其实际方向与参考方向一致;而电流和电压为负值，其实际方向和参考方向相反。按照上述原则，各电流和电压的实际方向(用虚线表示)如图1.10(b)所示。
(2)计算各元件的功率
元件1：电压和电流参考方向一致
P1 = U1I1 = 4×2W = 8W>0，该元件吸收功率，为负载。
元件2：电压和电流参考方向一致
P2 = U2I2 = -4×1W = -4W<0，该元件发出功率，为电源。
元件3：电压和电流的参考方向不一致
P3 = -U3I3 = -7×1W = -7W<0，该元件发出功率，为电源。
元件4：电压和电流的参考方向不一致
P4 = -U4I3 =-(-3)×1W = 3W>0，该元件吸收功率，为负载。