在实际工作中电路通常具有三种工作状态即负载状态、空载状态和短路状态。本单元将以一个最简单的直流电路为例来说明电路在各种状态下的电压,电流及功率方面的一些特征。
一、负载状态<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />
如图所示电路中,<?XML:NAMESPACE PREFIX = V />
此时,电路中的电流为
由此可见,当
负载电压现两端U为
二、空载状态
空载状态即开路或断路,如图中外电路中某处由于其他原因断开时,电路即工作于空载状态,我们也称为开路或断路状态。此时由于外电路所接的负载电阻可视为无穷大,故电路中的电流为0,电源不输出功率内阻及负载上均没有功率消耗。这时端电压U(电源侧)就称为空载电压或开路电压
综上所述,电路空载状态的特征可归纳为
三、短路状态:
电路中不同电位的两点如不经任何负载而被导线直接连通,强迫该两点间的电压为零,这种现象就称为短路。如图所示
就是电源被短路时的情况。在短路时,由于负载
这时由于负载端电压强制为零,故电压
电路在短路状态时的特征可归纳为
如将式(6.2)两端同乘以I,就得到功率平衡式
或
(6.3)
式中
为了防止短路所引起的事故,通常在电路中安装熔断器或其它自动保护装置,以期一旦发生短路时能迅速切断故障电路,从而防止事故的扩大并保护电器设备和供电线路。(图片:熔断器保护装置的实物图片)
但有时为了某种需要,在功率不大的情况下,我们也可有意识的将电路中的某一段短路(常成为短接)来进行短路实验以获得一些必要的实验数据和参数。
例: 一个10V的理想电压源在下列不同情况下将输出多少功率?(1)将它开路;(2)接有电阻为1Ω的负载;(3)将它短路。并说明与实际电压源短路情况是否故一样?
解:(1)开路时,因为
P=UI=0(W)
(2)接上1Ω的电阻时,因为
P=UI=100(W)
(3)短路时,因为
而实际电压源具有内阻