电路工作状态及功率平衡

1、制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院一、电路的工作状态1、有载2、开路3、短路+_IRUabESR0ab（一）（一） 电源有载工作电源有载工作电路特征：电路特征： I = E/(R0+R)U = IR = E IR0P = PE - P 将上式乘以将上式乘以I I，得，得（注意：电源输出的功率（注意：电源输出的功率和电流由负载决定。）和电流由负载决定。）上式表明：当上式表明：当R R变化时，变化时，电源端电压变化不大，则电源端电压变化不大，则此电源带负载的能力强。此电源带负载的能力强。当当RRRR0 0时时UE1、电压和电流、电压和电流+_IRUabESR0ab开关开关S断开时，

2、外电路的电阻无穷大断开时，外电路的电阻无穷大, , 电流为零，电流为零，电源的端电压电源的端电压U0等于电源电动势等于电源电动势E。（二）开路（断路或空载（二）开路（断路或空载）电路特征：电路特征：I = 0U = 0 U0 = EPE = P = 0EI=0+_RUabSU0R0（其中其中：PE = EI、P = UI）（三）（三） 短路短路U=0 I=00SREI20EIRPP SI短路电流短路电流P=0电路特征：电路特征：0+ +- -E E+ +- -RUIs当当R0 0时，时，Is （烧毁电源）。（烧毁电源）。注意：电压源不允许短路！注意：电压源不允许短路！I=0+_RUEabSR0

3、IS 表示电源端电压与输出电流之间的关系表示电源端电压与输出电流之间的关系曲线，称为外特性曲线。曲线，称为外特性曲线。U = IR = E IR0电源的外特性曲线电源的外特性曲线IU0EIR0例例1 右图所示的电路可用来测量电源的电动势E和内阻R0。图中，R1=2.6，R2=5.5。当开关S1闭合、S2断开时，安培计读数为2A；当开关 S1断开、S2闭合时，安培计读数为1A。试求E和R。上一页下一页返 回 解： E=I1(R1+R0) E=I2(R2+R0)联立以上两式可得：联立以上两式可得：所以：所以： E=2(2.6+0.3)=5.8V3 . 01226 . 25 . 51IIRIRIR2

4、111220上一页下一页返 回二、二、 电路元件特性方程电路元件特性方程 直流电路中，直流电路中， U=IR 交流电路中，交流电路中， u=iR 上一页下一页返 回（一）电阻元件描述消耗电能的性质描述消耗电能的性质。 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为：金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为：Riu+_SlR 0dd00 tRituiWt2t电阻的能量电阻的能量表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。（二）电容元件描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。uiC+_tuCidd 当电压

5、u变化时，在电路中产生电流:特性方程说明流过电容元件的电流与加在电容元件两端的电压变化率成正比。并且可以知道在直流电路中，电容元件在直流电路中相当于开路，流过电容元件的电流也为零。 描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。（三）电感元件tiLeuLdd 根据基尔霍夫定律可得：根据基尔霍夫定律可得：自感电动势：tiLteLdddd 特性方程说明电感元件两端电压与流过电感元件的电流变化率成正比。并且可以知道在直流电路中，流过电感元件的电流变化率为零，电感元件两端的电压也为零。L L电感元件的符号eL+-u+-小结：小结： 1、有载工作状态： U=E-IR 2、开路工作状态：I=0，U=Uo

6、=E 3、短路工作状态：U=0，I=Is=E/Ro 4、短路往往是一种严重事故，会导致电器损坏，电路毁坏等，所以我们要避免，并采取保护措施防范。但要区别于局部短路，有时为工作需要，我们将电路中某一部分，局部短路，如万用表欧姆档测量电阻时，两表笔的短接就是一种有用短路。 5、电容在直流电路中相当于开路；电感在直流电路中相当于短路。 6、混联电路中串并联关系的确定及电压、电流、功率的计算。三、电路中的功率平衡1、功率的定义 电功，即电流所做的功。 W=qU=UIt 电功率，指的是单位时间内电流所做的功叫做电功率。 P=W/t=UI 对电阻来说，由欧姆定律可得电阻上消耗的电功对电阻来说，由欧姆定律可

7、得电阻上消耗的电功率为：率为：P=U2/R=I2/R 直流电路中电路的总功率等于各个电阻的功率直流电路中电路的总功率等于各个电阻的功率之和。之和。 nTPPPPP 321 2、电流的热效应 电流通过导体时，导体的温度会升高。这是因为导体吸收电能转换为热能的缘故，这种现象叫做电流的热效应。 Q= I2 R t 单位为焦耳（J）。3 3、 额定值与实际值额定值与实际值 额定值额定值: : 制造厂为了使电子设备能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值。 UN 、IN 、PN 使用时，使用时，电压、电流、功率的实际值不一定等于额定值。I IN过载过载I 0 0 时时, , 则说明则说明 U U、I I 的实际方向一致，此的实际方向一致，此部分电路部分电路消耗电功率，消耗电功率，为为负载。负载。功率性质判断：功率性质判断： 当计算的当计算的 P P 0 0 0 时时, ,则电源消耗功率，则电源消耗功率，为负载；为负载；当计算的电源功率当计算的电源功率P PE E 0 0 时时, ,则电源发出功率，则电源发出功率，为电源为电源. .例例IUU=10VI= -1A电路电路U=-10VI= 1AIU电路电路IUU=10VI= 1A电路电路P=UI=-10W0，消耗功率，是负载。消耗功率，是负载。 P=-UI=-10W0，发出功率，是电源。发出功率，是