Известно, что для однозначного определения потенциала любой точки электрической цепи необходимо произвольно выбрать потенциал какой-нибудь одной точки. Так, если для схемы, представленной на рисунке 1, положить например , то по определению потенциал точки I^/ , больше на величину э.д.с.:

(1)

Ток во внешней части простейшей электрической цепи, а в общем случае – в любом пассивном элементе цепи направлен от точки с более высоким потенциалом (а) к точке с более низким (b). Поэтому потенциал первой точки (1) больше потенциала второй точки(2):

Также

(2)

Из равенства 1 и 2 имеем:

,

откуда ток

(3)

Аналогично можно написать формулу для тока неразветвленного участка сложной электрической схемы с произвольным числом э.д.с. и сопротивлений м заданной разностью потенциалов на концах этого участка (3).

Ток I на участке схемы, содержавшем э.д.с , может быть направлен от точки а к точке b или наоборот. Если направление тока заранее не известно, то для составления выражений подобных (3) , нужно выбрать направление тока произвольно. Такое произвольно выбранное направление тока на участке схемы условились называть положительным направлением, и обозначать так же, как действительное направление стрелкой с просветом или индексами у буквы I. Если принять за положительное направление тока I на участке (рисунок 2) направление точки a к точке b, то потенциал определяется через потенциал выражением

из этого равенства получается:

(4)

где - суммарное сопротивление участка схемы;

- разность потенциалов между зажимами рассматриваемого участка, взятая по выбранному направлению тока;

- алгебраическая сумма э.д.с. действующих на том же участке, причем каждая э.д.с., совпадающая по направлению с положительным направлением тока, записывается с положительным знаком, а не совпадающая – с отрицательным.

Формула (4) представляет собой закон Ома для участка цепи э.д.с.

Если в результате расчета по формуле (4) для тока I получится отрицательная величина , то это значит, что действительное направление тока не совпадает с выбранным положительным направлением (обратно произвольно выбранному направлению).

Для напряжения между любыми точками цепи также может быть произвольно выбрано положительное направление. Положительное направление указывается индексами у буквы U или обозначается на схемах стрелкой, которую, например, для напряжений будем в дальнейшем ставить от точки а к точке b, принимая произвольно потенциал точки а выше потенциала точки b. Таким образом, напряжение, как и ток при расчетах, надо рассматривать как алгебраическую величину.

Для э.д.с. источников напряжения и токов источников тока, когда их действительные направления неизвестны, также выбираются произвольные направления и обозначаются двойными индексами или стрелками.

На участках схемы с пассивными элементами положительные направления напряжения и тока будем выбирать всегда совпадающими. В этом случае отдельной стрелки для напряжения можно и не ставить.