電路的工作狀態(tài)及功率平衡

1、制作：浙江廣廈建設職業(yè)技術學院 信息與控制工程學院一、電路的工作狀態(tài)1、有載2、開路3、短路+_IRUabESR0ab（一）（一） 電源有載工作電源有載工作電路特征：電路特征： I = E/(R0+R)U = IR = E IR0P = PE - P 將上式乘以將上式乘以I I，得，得（注意：電源輸出的功率（注意：電源輸出的功率和電流由負載決定。）和電流由負載決定。）上式表明：當上式表明：當R R變化時，變化時，電源端電壓變化不大，則電源端電壓變化不大，則此電源帶負載的能力強。此電源帶負載的能力強。當當RRRR0 0時時UE1、電壓和電流、電壓和電流+_IRUabESR0ab開關開關S斷開時，

2、外電路的電阻無窮大斷開時，外電路的電阻無窮大, , 電流為零，電流為零，電源的端電壓電源的端電壓U0等于電源電動勢等于電源電動勢E。（二）開路（斷路或空載（二）開路（斷路或空載）電路特征：電路特征：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短路電流短路電流P=0電路特征：電路特征：0+ +- -E E+ +- -RUIs當當R0 0時，時，Is （燒毀電源）。（燒毀電源）。注意：電壓源不允許短路！注意：電壓源不允許短路！I=0+_RUEabSR0

3、IS 表示電源端電壓與輸出電流之間的關系表示電源端電壓與輸出電流之間的關系曲線，稱為外特性曲線。曲線，稱為外特性曲線。U = IR = E IR0電源的外特性曲線電源的外特性曲線IU0EIR0例例1 右圖所示的電路可用來測量電源的電動勢E和內阻R0。圖中，R1=2.6，R2=5.5。當開關S1閉合、S2斷開時，安培計讀數(shù)為2A；當開關 S1斷開、S2閉合時，安培計讀數(shù)為1A。試求E和R。上一頁下一頁返 回 解： E=I1(R1+R0) E=I2(R2+R0)聯(lián)立以上兩式可得：聯(lián)立以上兩式可得：所以：所以： E=2(2.6+0.3)=5.8V3 . 01226 . 25 . 51IIRIRIR2

4、111220上一頁下一頁返 回二、二、 電路元件特性方程電路元件特性方程 直流電路中，直流電路中， U=IR 交流電路中，交流電路中， u=iR 上一頁下一頁返 回（一）電阻元件描述消耗電能的性質描述消耗電能的性質。 金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關，表達式為：表達式為：Riu+_SlR 0dd00 tRituiWt2t電阻的能量電阻的能量表明電能全部消耗在電阻上，轉換為熱能散發(fā)。（二）電容元件描述電容兩端加電源后，其兩個極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質中建立起電場，并儲存電場能量的性質。uiC+_tuCidd 當電壓u

5、變化時，在電路中產(chǎn)生電流:特性方程說明流過電容元件的電流與加在電容元件兩端的電壓變化率成正比。并且可以知道在直流電路中，電容元件在直流電路中相當于開路，流過電容元件的電流也為零。 描述線圈通有電流時產(chǎn)生磁場、儲存磁場能量的性質。（三）電感元件tiLeuLdd 根據(jù)基爾霍夫定律可得：根據(jù)基爾霍夫定律可得：自感電動勢：tiLteLdddd 特性方程說明電感元件兩端電壓與流過電感元件的電流變化率成正比。并且可以知道在直流電路中，流過電感元件的電流變化率為零，電感元件兩端的電壓也為零。L L電感元件的符號eL+-u+-小結：小結： 1、有載工作狀態(tài)： U=E-IR 2、開路工作狀態(tài)：I=0，U=Uo=

6、E 3、短路工作狀態(tài)：U=0，I=Is=E/Ro 4、短路往往是一種嚴重事故，會導致電器損壞，電路毀壞等，所以我們要避免，并采取保護措施防范。但要區(qū)別于局部短路，有時為工作需要，我們將電路中某一部分，局部短路，如萬用表歐姆檔測量電阻時，兩表筆的短接就是一種有用短路。 5、電容在直流電路中相當于開路；電感在直流電路中相當于短路。 6、混聯(lián)電路中串并聯(lián)關系的確定及電壓、電流、功率的計算。三、電路中的功率平衡1、功率的定義 電功，即電流所做的功。 W=qU=UIt 電功率，指的是單位時間內電流所做的功叫做電功率。 P=W/t=UI 對電阻來說，由歐姆定律可得電阻上消耗的電功對電阻來說，由歐姆定律可得

7、電阻上消耗的電功率為：率為：P=U2/R=I2/R 直流電路中電路的總功率等于各個電阻的功率直流電路中電路的總功率等于各個電阻的功率之和。之和。 nTPPPPP 321 2、電流的熱效應 電流通過導體時，導體的溫度會升高。這是因為導體吸收電能轉換為熱能的緣故，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。 Q= I2 R t 單位為焦耳（J）。3 3、 額定值與實際值額定值與實際值 額定值額定值: : 制造廠為了使電子設備能在給定的工作條件下正常運行而規(guī)定的正常允許值。 UN 、IN 、PN 使用時，使用時，電壓、電流、功率的實際值不一定等于額定值。I IN過載過載I 0 0 時時, , 則說明則說明 U U、I I 的實際方向一致，此的實際方向一致，此部分電路部分電路消耗電功率消耗電功率，為為負載負載。功率性質判斷：功率性質判斷： 當計算的當計算的 P P 0 0 0 時時, ,則電源消耗功率，則電源消耗功率，為負載；為負載；當計算的電源功率當計算的電源功率P PE E 0 0 時時, ,則電源發(fā)出功率，則電源發(fā)出功率，為電源為電源. .例例IUU=10VI= -1A電路電路U=-10VI= 1AIU電路電路IUU=10VI= 1A電路電路P=UI=-10W0，消耗功率，是負載。消耗功率，是負載。 P=-UI=-10W0，發(fā)出功率，是電源。發(fā)出功率，是