從電工學(xué)角度談?wù)勲娫从休d工作、開(kāi)路和短路

電路的結(jié)構(gòu)形式多種多樣和完成的功能也是多種多樣的，電路小到一塊電路板大到電力系統(tǒng)，這些電路都可以等效為電源、中間環(huán)節(jié)和負(fù)載三個(gè)部分構(gòu)成。其中，電源是提供電能的設(shè)備，比如有發(fā)電機(jī)、變壓器和電池等。實(shí)際的電路是由一些起不同作用的實(shí)際電路元件或器件組成的，它們的電路比較復(fù)雜，為了對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行分析和用數(shù)學(xué)模型描述，必須要對(duì)實(shí)際原件進(jìn)行理想化，抓出其主要特性，忽略其次要因素，把它看成理想模型。對(duì)于干電池模型來(lái)說(shuō)，可以等效為電動(dòng)勢(shì)E串聯(lián)電阻R構(gòu)成。為了分析電路簡(jiǎn)單，以直流電路為例進(jìn)行分析，本文對(duì)電源有載工作、開(kāi)路和短路三種狀態(tài)進(jìn)行分析。

一、電路有載工作

如下圖第一個(gè)圖所示電路圖，把開(kāi)關(guān)閉合后，電源與負(fù)載接通構(gòu)成通路，這就是電源有載工作，這就是電源正常工作狀態(tài)。從圖中可知電源端電壓小于電動(dòng)勢(shì)電壓，兩者之間的電壓差是由于電源內(nèi)阻壓降造成的，電源輸出電流越大，電源端電壓下降的越多。下圖第二圖為電源的外特性曲線，其斜率與電源內(nèi)阻有關(guān)，當(dāng)內(nèi)阻很小時(shí)可以忽略不計(jì)。當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)，電源的端電壓變化不大，此時(shí)說(shuō)明該電源帶負(fù)載能力強(qiáng)。

二、電源開(kāi)路

如下圖所示，當(dāng)電源斷開(kāi)后，此時(shí)電源相當(dāng)于空載狀態(tài)，即沒(méi)有接負(fù)載。電源開(kāi)路時(shí)，相當(dāng)于電源接了一個(gè)無(wú)窮大負(fù)載，此時(shí)電路中電流為零，此時(shí)電源兩端端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，電源不輸出電能。

三、電源短路

如下圖所示，當(dāng)電源兩端由于某種原因連在一起此時(shí)電源則被短路，電源被短路時(shí)，外電阻可以忽略為零，電流此時(shí)不在經(jīng)過(guò)負(fù)載而是直接經(jīng)過(guò)短路處回到電源，此時(shí)電源回路中只有電源內(nèi)阻，所以電流會(huì)很大，此時(shí)電流為短路電流。短路電流會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)和動(dòng)力效應(yīng)，會(huì)使電源受到損壞，短路時(shí)所產(chǎn)生電能被電源內(nèi)阻全部吸收。短路是一種嚴(yán)重事故，在實(shí)際中應(yīng)該盡量避免，要采取一些短路保護(hù)措施，比如在電路中串聯(lián)斷路器或者熔斷器，在電路發(fā)生短路時(shí)迅速切斷電源。