電壓和電流的相位是指電壓和電流正弦波在波峰、波谷或之間的某點的標(biāo)度。相位差指的是兩個頻率相同的交流電相位的差。電壓和電流相位差Φ的余弦值cosΦ就是功率因數(shù)PF。

而電壓電流相位差Φ的范圍是0°~360°，或者-180°~+180°，在以下四象限圖中按逆時針方向旋轉(zhuǎn)0°~360°分別對應(yīng)I、II、III和IV象限（或者0°~180°和-180°~0°）。

將上述相位差Φ對應(yīng)到余弦函數(shù)便得到以下常見的波形，0°~180°對應(yīng)I和II象限，-180°~0°對應(yīng)III和IV象限。

定義電能四象限的意義在于可以確定負載類型（電壓和電流相位關(guān)系），以及功率的方向：正向+P = 消耗有功（用電端）= 發(fā)電（電廠）；反向-P  = 發(fā)出有功（用電端）；+Q = 吸收無功（用電端）；-Q  = 發(fā)出無功（用電端）。

第I象限： 正向感性（PF>0 滯后）

第II象限：反向容性（PF<0 超前）

第III象限：反向感性（PF<0 滯后）

第IV象限：正向容性（PF>0 超前）

對于發(fā)電機或者說發(fā)電廠設(shè)計，發(fā)電機本身要工作在一定的滯后功率因數(shù)條件下才具有好的性能（第I象限），進相運行會導(dǎo)致鐵芯損耗增加和端部漏磁增加（第IV象限）。這樣是電能四象限定義并測量的其中一種應(yīng)用。

德國GMC-I集團CAMILLE BAUER的在線電能質(zhì)量監(jiān)測裝置LINAX PQ3000/PQ5000, 在線電壓故障錄波智能電量表SINEAX AM1000/AM2000/AM3000等產(chǎn)品系列可以測試并指示四象限的功率因數(shù)和有功、無功電能等參數(shù)。

多功能電量顯示表SINEAX A210/A220/ A230/A230s也可以通過正向（Inc：Incoming）、反向（out：Outgoing）和感性（Ind：Inductive）、容性（CAP：Capacitive）的組合顯示四象限的功率因數(shù)和有功、無功電能等參數(shù)。