1.5 电源有载工作、开路与短路
一、电源有载工作
I
开关闭合, 接通电源与负载
E
特征:
U
R
RO
① I E
I 大小由负载定
R0 R
② 负载端电压 U = IR = E – IR0 电源有内阻，I U
U
E
R0<<R 时，U E ，表明负载变化时，
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电源的端电压不变，即带负载能力强
0
I
③ 电源输出功率由负载决定 负载端电压 U = E – IRo
R1
R2
I2
_
E
U=0
I2 R2 – E2 + UBE = 0
【 注意 】
1．KVL 是 针对回路 列方程 2．列方程前标注回路的 循行方向可任意选取 3．应用 U = 0 列方程时要确定电压的符号，可以任意选取
如规定降低的电压取正号，则升高的电压取负号 4. 部分回路也可用 KVL。开口电压可按回路处理
电压： 电位之差 电压符号：U A、B 两点之间的电压 UAB = VA - VB
电位的计算: 1) 任选电路中某一点为地，设其电位为 0 2) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位
例 1: 求电路中各点电位 Va、Vb、Vc、Vd
c
E1 140V
20
a 5
4A 6
6A 10A
b
d
E2 90V
电动机
心式变压器、壳式变压器
例： 灯泡 UN = 220V PN = 60W 电阻 RN = 100 PN = 1W
电气设备三种运行状态: 额定工作状态： I = IN ，P = PN ( 经济合理安全可靠 ) 过载 ( 超载 ) ： I > IN ，P > PN ( 设备易损坏 ) 欠载 ( 轻载 ) ： I < IN ，P < PN ( 不经济 )
I2 R2 + I1 R1 = E 对回路 adbca，沿逆时针方向循行：
I3 R3 + I4 R4 = I1 R1 + I2 R2
1.7 电路中电位的概念及计算
电位： 对 地（参考点）的电压 电位符号：V V地 = 0 设 B 为地，即 VB = 0 ，则 A 点电位 VA = UAB 如 A 点电位为正，则 A 点电位比地高；反之比地低
UI = EI – I ²Ro P PE P
负载取 电源产 内阻消 用功率 生功率 耗功率
I
E
U
R
RO
负载增加: 指负载取用的电流、功 率增加 ( 电压一定 )
大负载
大功率
大电流
小电阻
电气设备的额定值
电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性 2. 额定值表示电气设备的使用能力
1. 6 基尔霍夫定律
电路 2 个基本定律：
基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电压定律
KCL KVL
基尔霍夫 G.R.Kirchhoff
德国人 1824 ~ 1887
1847年 23岁 大学生 提出：电流定律和电压定律
支路： ab、bc、ca、… （共6条）
a
结点： a、 b、c、d (共4个）
回路： abda、abca、 adbca … （共7 个）
结论
1. 电位值是相对的，参考点不同，各点电位也将随之改变 2. 电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，与零电位参
考点的选取无关。 3. 借助电位的概念可以简化电路图
c
E1 140V
20 a 5 6 b
d
E2 90V
c 20 +140V
6
5 d +90V
例 2: 计算图(a)电路的开关 S 断开和闭合时 A 点的电位 VA
PE = P = I ²R0 电源产生的能量全被内阻消耗
电压为 0 ， 电流不一定为 0
* 电流为 0 ， 电压不一定为 0
1. 6 基尔霍夫定律
I1
a
I2
R1
R2
E1
I3
R3
E2
b
支路：电路中的每一个分支 一条支路流过一个电流，称为支路电流
结点：三条或三条以上支路的联接点 回路：由支路组成的闭合路径
3. 负载: 取用 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
...
2. 中间环节：传递、 分配和控制电能
1. 信号源:
提供信息
2. 中间环节：信号的放大
话筒
放大器
扬声器
直流电源:
提供能源
直流电源
3. 负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，推动电路工作； 由激励所产生的电压和电流称为响应
1.1 电路的作用与组成
电路是电流的通路 是为某种需要由电工设备、电路元件按一定方式组成
一、电路的作用
(1) 实现信号的传递与处理
话筒
扬声器 放大器
(2) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
...
10kV
330kV
10kV
400V
二、电路的组成
1. 电源: 提供 电能的装置
网孔： abd、 abc、bcd （共3 个）
d
G
c
R4 b
+E –
一、基尔霍夫电流定律 ( KCL定律 )
在任一瞬间，流进某结点的电流等于流出该结点的电流 该结点电流的代数和恒等于零
I1
I2
a
R1
R2
E1
I3
R3
E2
b
KCL实质: 电流的连续性
Ｉ入= Ｉ出 Ｉ= 0
对结点 a ： I1 + I2 = I3 对结点 b ： I1 + I2 = I3
电源与负载的判别
1. 根据 U、I 的实际方向 来判别 电源：U、I 实际方向相反，电流从“+”端流出，发出功率 负载：U、I 实际方向相同，电流从“-”端流出，吸收功率
2. 根据 P 的符号 来判别 U、I 参考方向相同， P =UI 0， 负载 P = UI 0， 电源 U、I 参考方向不同， P = －UI 0，负载 P = UI 0， 电源
例：应用欧姆定律求电阻 R
+ U = 6V R –
(a)
I = 2A
+ U = 6V R –
(b)
I = – 2A
解： 对图 (a) 有, R U 6 3Ω I2
对图 (b) 有,
U6 R 3Ω
I 2
线性电阻：
遵循欧姆定律的电阻 电压与电流的比值为常数
R U const I
伏安特性: 电路端电压与电流的关系
如：计算开口电压
例 1： 用 KVL 列方程
a
I1
I2
I5
d
R5
c
R4 I3 b I4
+ E–
对回路 abda ：I5 R5 + I1 R1 = I3 R3 对回路 acba ：I2 R2 = I4 R4 + I5 R5 对回路 bcdb ： I4 R4 + I3 R3 = E 对回路 cadc，沿逆时针方向循行：
双下标
Iab
双下标
Uab
3. 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流 ( 或电压 ) 值为正值 实际方向与参考方向相反，电流 ( 或电压 ) 值为负值
例：
I
a
R
b
若 I = 5A， 电流从 a 流向 b 若 I = –5A，电流从 b 流 向 a
+U–
a
R
b
若 U = 5V， 实际方向从 a 指向 b 若 U= –5V，电压实际方向从 b 指向 a
解: (1) 开关 S 断开时 电流 I1 = I2 = 0 电位 VA = 6V
(2) 开关 S 闭合时, 如图（b）
电流 I2 = 0 电位 VA = 0V
+
6V
– 电流在闭合 路径中流通
+6V
2k I1
2k A
S
I2
(a)
2k
2k
A
I1
I2
(b)
例 3： 电路如图， (1) 零电位参考点在哪？ (2) 当电位器 RP 向下滑动，A、B 两点的电位如何变化？
二、电源开路
开关断开 特征:
I
E
UO
R
RO
I=0
U = UO = E 电源端电压 ( 开路电压 )
P= 0
负载功率
电路中某处断开时的特征: 1. 开路处的电流 I = 0 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定
三、电源短路
电源外部端子被短接 特征:
I
E
UO
R
RO
U= 0
I
IS
E R0
P= 0
电源端电压 短路电流（很大） 负载功率
* 参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分
R =±U／I
1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同
U、I 参考方向相反
+
U I R =U／I
–
+
U I R =－U／I
–
公式中有两套正负号： ① 公式的正负号， 由U、I 的参考方向的关系确定 ② U、I 自身的正负号, 由实际方向与参考方向确定 关联参考方向: 通常取 U、I 参考方向相同
解： 设 a 为参考点，Va = 0 V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V Uab = 10×6 = 60 V