电压和电流的相位是指电压和电流正弦波在波峰、波谷或之间的某点的标度。相位差指的是两个频率相同的交流电相位的差。电压和电流相位差Φ的余弦值cosΦ就是功率因数PF。

而电压电流相位差Φ的范围是0°~360°，或者-180°~+180°，在以下四象限图中按逆时针方向旋转0°~360°分别对应I、II、III和IV象限（或者0°~180°和-180°~0°）。

将上述相位差Φ对应到余弦函数便得到以下常见的波形，0°~180°对应I和II象限，-180°~0°对应III和IV象限。

定义电能四象限的意义在于可以确定负载类型（电压和电流相位关系），以及功率的方向：正向+P = 消耗有功（用电端）= 发电（电厂）；反向-P  = 发出有功（用电端）；+Q = 吸收无功（用电端）；-Q  = 发出无功（用电端）。

第I象限： 正向感性（PF>0 滞后）

第II象限：反向容性（PF<0 超前）

第III象限：反向感性（PF<0 滞后）

第IV象限：正向容性（PF>0 超前）

对于发电机或者说发电厂设计，发电机本身要工作在一定的滞后功率因数条件下才具有好的性能（第I象限），进相运行会导致铁芯损耗增加和端部漏磁增加（第IV象限）。这样是电能四象限定义并测量的其中一种应用。

德国GMC-I集团CAMILLE BAUER的在线电能质量监测装置LINAX PQ3000/PQ5000, 在线电压故障录波智能电量表SINEAX AM1000/AM2000/AM3000等产品系列可以测试并指示四象限的功率因数和有功、无功电能等参数。

多功能电量显示表SINEAX A210/A220/ A230/A230s也可以通过正向（Inc：Incoming）、反向（out：Outgoing）和感性（Ind：Inductive）、容性（CAP：Capacitive）的组合显示四象限的功率因数和有功、无功电能等参数。