1.1.5 电路的工作状态

1.有载工作状态

图1-33a所示，当开关闭合时，就会使负载与电源接通，形成闭合回路，电路便处于电源有载工作状态，此时电路的特征是有电流经过负载电阻。

由全电路欧姆定律可知：

1）电路中的电流：I=。

2）负载端电压：U=IR=E-IR₀，当R_L＞＞R₀时，U≈E。电源的外特性曲线如图1-33b所示。

3）功率平衡关系：P=P_E-∆P。

4）电源输出的功率：P=UI=I2R_L。

5）电源产生的功率：P_E=EI。

6）内阻消耗的功率：∆P=I2R₀。

当电源电压、内电阻不变时，电流的大小取决于负载电阻的大小，R_L越小，电流越大；反之，R_L越大，则电流越小；电源的端电压会随着电流的增大而减小，当R₀≪R_L时，则U≈E，说明当负载变化时，电源的两端电压变化不大，即带负载能力强。

电气设备的输出功率与输入功率的比值，称为电气设备的效率，用η表示，即

效率越高输入能量的利用率越高，可以减少因能量损耗而引起的设备发热，从而降低设备成本，因此，应该尽量提高电气设备的效率。

2.开路工作状态

开路又称为断路，是电源和负载未接通时的工作状态，典型的开路状态如图1-34所示。当开关断开时，电源与负载断开（外电路的电阻无穷大），未构成闭合回路，电路中无电流，电流不能输出电能，电路的功率等于零。

实际电路在工作中，往往因为某个电器损坏而发生断路现象。当电路中某处断路时，断路处的电压等于电源电压。利用这一特点，可以帮助我们查找电路的开路故障点。

3.短路工作状态

电路中任何一部分负载被短接，使其端电压降为零，这种情况称电路处于短路状态，图1-35所示电路是电源被短接的情况。短路状态有两种情况：一种是故障短路，会产生严重的危害；另一种是将电路的某一部分或某一元件的两端用导线连接，称为局部短路，工作中有些局部短路是允许的，称为工作短路，常称为“短接”。因为电源内阻很小，所以短路电流很大，是正常工作电流的很多倍。短路时外电路电阻为零，电源和负载的端电压均为零，故电源输出功率及负载取用的功率均为零。电源产生的功率全消耗在内阻上，当R₀=0时，I_SC=∞，电源将被烧坏，因此电压源不允许短路。