日报标题：「I」 will always be with 「U」，是物理老师的谎言
伤痕的天空，理科班的文科生
写了个申请来贵州支教。可是面对学生的作业，杀人放火的心，我大约是每天都有的。趁着课间抓着一沓作业去抓小孩子订正，屋里的物理老师正在拖堂，我只好蹲门口等着。
说时迟那时快，物理老师在屋里开始隔门伤害单身狗：“同学们记好，电压是电流产生的原因，I will always be with U！”
门外的电气哈士奇，专业单身狗受到十万吨伤害，逃回办公室又改了一个班的作业压压惊。
矫首望天，苍天无言。一只电气哈士奇握紧了手中的笔——“我要反杀！”
每一个完成义务教育的人都学过欧姆定律。电压与电流成比例，比值称之为电阻。
说的浪（can）漫（ren）点，U 在哪，I 就在哪。
如果你这么想，那么你这是多半被中学物理老师给套路了。按我的经验，他们对于自己教学期内不涉及考试的知识，并不介意套路你一下。
电流全称电流强度，定义为电荷量的定向移动。电流记做 I，单位安培，以纪念法国物理学家安德烈·马里·安培。传说这疯狂的科学家走在路上就会在马车的后箱板上开始演算。最终，他的名字被地球人用作了国际单位的七大基本单位之一。
（法国物理学家安德烈·马里·安培。一些文献翻译作安德烈·玛丽·安培，呼吁能不能尊重下祖师爷的性别……）
电压又叫电势差、电位差。简单的说电压就是电场中两点单位电荷电势能的差，复杂的说就是电场中两点之间电场强度沿任意路径的矢量积分。电压记作 U，单位伏特，以纪念意大利物理学家亚历山德罗·伏打。以纪念伏打对伏打电堆的研究。而伏打电堆使人类获得了最早的稳定电源，虽然提供的电压值不高，但却是进一步电学研究最关键的前置科技。
（油画，伏打在演示他的电堆。伏打电堆是与莱顿瓶同样伟大的发明。）
如果说电流和电压之间是什么关系，答案大约是跟安培与伏打的关系差不多，简单地说就是没啥关系。“有电流”和“有电压”两个条件之间既不充分也不必要。
电流的产生，需要两个最基本的条件。首先是电流的回路，其次是能够运动的载流子。这个条件缺一不可。
以干电池为例。崭新的干电池的两极有 1.5V 的电压，然而并没有什么卵用，它只是孤立的电源，并没有允许电流流动的回路，所以电池两极并没有电流流过。
以二极管为例。当二极管两端接入交流电源时，只有二极管承受正向电压时才有电流流过。而二极管承受反向电压时，二极管中的 PN 结产生了一层被称为耗尽层的区域。在该区域内，载流子数量极低。这极少的载流子无法搬运电荷通过耗尽层，所以二极管也就无法通过反向电流。
相比于电流这样有明确物理图像的物理量，电压的数学意义更深刻一些。从定义上看，只要规定了空间中的 0 电势点，就可以定义出空间中任意一点的电势。而电压则是空间中两点的电势之差。这两点间的电势差只表明有电场存在于两点之间，与两点间有没有电流通路，电流通路有没有载流子完全无关。
有电压意味着有电场，电荷在电场中受力运动。但电场并不是维持电荷定向运动的原因，就像力不是维持物体定向运动的原因一样。在没有等效电阻的环境下，电荷的定向运动并不需要电压来维持。
以超导环为例。当超导环切割磁感线时，激发的感应电动势在环内产生了电流。当超导环停止切割磁感线时，感应电动势已经消失，但电荷却仍在继续定向移动，电流仍在维持着。
力也许是改变物体运动状态的唯一原因，但电场并不是能让电荷定向移动的唯一原因。当高频电磁波照射接地金属板时，光电效应会在金属板的接地线上产生电流。纯磁场同样能够偏转电子束，劳伦斯加速器中的电荷在完成加速后就可以在真空磁场中维持很久。
（接地的金属板在紫外光照射下会发出电子，因此会在接地线上出现电流，以保持金属板的与地的等电势。）
（劳伦斯加速器原理图。1932 年由美国物理学家欧内斯特·劳伦斯研制完成。带电粒子可在磁场作用下在真空室内做回旋运动，并在交变电场作用下加速。）
一般来说，多次给一个理想器件相同的输入，器件应该所处的工作状态完全一致。如果我给 10 欧姆的理想电阻两端 10V 的电压，那么流过电阻的电流无论怎么检测都应该是 1A。但对于电气元件而言，相同输入却得到不同输出这样的例外也是有的。
以三端元件三极管为例，即使集电极和发射极之间的电压不变，通过三极管的电流却是由基极电流决定的。A 支路上的电流或电压可以由 B 支路的电流或电压控制得到，在电路理论中，这样的器件被称为受控源。既然是由别的支路控制，那自然跟自身的电流电压也就关系不大了。
即使条件再严苛一些，对于一个器件而言，即使包括控制端口在内的所有端子都接入相同的电压，流过元件的电流仍然可以不唯一。典型例子就是晶闸管。晶闸管是一种半控型开关器件。当不工作的晶闸管上接入电压时，如果门极没有输入足以触发开通的电压，晶闸管也不会有电流流过。一旦门极接入了足以触发开通的电压，晶闸管就会导通，允许电流流过。但此时即使撤掉门极电压，晶闸管却不会恢复关断状态，而是仍然允许电流经过。总结的说，晶闸管这样的器件，究竟有没有电流流过，不仅仅依赖于三个端子所接入的电压情况，还取决于晶闸管所处的工作状态。
电路理论中电流电压相互关联，但电流电压的关系却不是谁决定谁那么简单。以后一定会有更神奇的电子元器件被设计制造出来，他们的伏安关系却不是我能讨论的了。
“物体两端存在电压就一定有电流，因为没有绝对绝缘的物体。”这是广为流传的错误观念。
在磁场中匀速运动的孤立导体棒两端会有感应电动势，但这导体棒的电势只是因为电荷分布的改变而产生，并没有电流。
电压是一个数学意义非常深刻的物理量。你可以选择地球作为零电位，选择宇宙的边缘作为电压测量点。毫无疑义，你可以定义出这两点间的电压。但是宇宙浩瀚啊你要怎样才能架起四百六十亿光年的通路，又怎样找到能够承载电荷如此定向移动的载流子呢。
即使在最严格的条件下，存在回路的纯线性电阻电路中，还是能找到有电压没电流的例子。
图中的电路有两个相互独立的回路的纯电阻电路。但是对于电压源 V2 而言，这两个回路都与他无关。它所处的支路也因为基尔霍夫电流定律而禁止存在任何电流。
“I will always be with U”，这是一句用以伤害单身狗的谎言。电流和电压之间的纠葛远远没有那么简单。
我经常被问，电流和电压谁产生了谁？
我总是不知所措。确实，要想在电阻中产生电流，最常见的方法还是给它两端接上电压。反过来，要想在霍尔元件上获得电压，没有流过霍尔元件的电流也是不可能实现的。但在更多的地方，电流和电压之间的关系复杂到难以言喻。
毕竟少壮不努力，长大学电气啊。