直流电路的工作状态及欧姆定律知识

直流电路的工作状态可分为有载工作状态、开路状态和短路状态三种。

1、有载工作状态

如下图所示，如开关S闭合，即将灯泡和电源接通，则此电路就是有载工作状态。

如电源的电动势和内阻r是一定的。因此由上式可见，负载灯泡的电阻R愈小，则电流I愈大。而负载灯泡两端的电压为U=IRL。由于电源内阻的存在，电源端电压小于电动势，两者之差为电流通过电源内阻所产生的电压降电流愈大，端电压下降愈多。电池在工作时会产生热量是内阻耗电引起的。

2、开路状态

如下图所示，将开关S打开，这时电路处于开路（也称空载）状态。开路时电路的电阻RL对电源来说等于无穷大，因此电路中的电流为零，这时电源的端电压U（称为开路电压或空载电压）等于电源电动势。开路时电路的特征可用下列各式表示：I=0、E=U。

3、短路状态

如下图所示，当负载之间由于某种原因而被导体连在一起时，电源就被短路。电源短路时，外电路的电阻可视为零。电流由短路的捷径可通，不再流过负载。这时回路中仅有很小的电源内阻r，所以电路中电流很大。此电流称为短路电流，短路电流可能把电源毁坏。

电路产生短路的原因主要是由于绝缘损坏或接线不良，因此在实际使用时应经常检査电气设备和线路的绝缘情况。为了防止短路所引起的不良后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，当电路岀现短路现象时，可对电路进行保护。

3、欧姆定律

欧姆定律表示了电路中电压（E）与电流（I）)及电阻（R）之间的关系，即：电路中的电流（I）与电路中的电压（U）成正比，与电阻(R)成反比。

①如下图所示的直流电路中，表示出了电压与电流的关系。从图可看岀三个电路中的电阻相同(10Ω)，当电路中电压增大或减小(25V或10V)时，电流值也按照同样比例增大或减小(从3A变为1A)，因此可以说明直流电路中的电流与电压成正比。

②如图所示的直流电路中，表示出了电流与电阻的关系。从图可看出单个电路中的电压相同(25V)，当电阻从10Ω增大到20Ω时，电流从2.5A减小到1.25A；当电阻从10Ω减小到5Ω时，电流从2.5A增大到5A，因此可以说明直流电路中的电流与电阻成反比。

欧姆定律可以表示为三个公式：一个基本公式和两个由基本公式导出的公式。只要知道电压、电流、电阻这三个值中的任意两个值，通过这三个公式可以计算出第三个值：