电路的工作状态

在实际工作中电路通常具有三种工作状态即负载状态、空载状态和短路状态。本单元将以一个最简单的直流电路为例来说明电路在各种状态下的电压，电流及功率方面的一些特征。

一、负载状态

如图所示电路中, 串联表示一个实际电压源的模型， 表示外接的负载。当开关S闭合后，电压源与负载接通，向负载提供电流并输送功率，这时电路即工作于负载状态。

此时，电路中的电流为

由此可见，当 一定时，电流I的大小就取决于负载电阻 。 越小，电流I就越大。

负载电压现两端U为

二、空载状态

空载状态即开路或断路，如图中外电路中某处由于其他原因断开时，电路即工作于空载状态，我们也称为开路或断路状态。此时由于外电路所接的负载电阻可视为无穷大，故电路中的电流为0，电源不输出功率内阻及负载上均没有功率消耗。这时端电压U（电源侧）就称为空载电压或开路电压 ，它就等于电压源的

综上所述，电路空载状态的特征可归纳为

三、短路状态：

电路中不同电位的两点如不经任何负载而被导线直接连通，强迫该两点间的电压为零，这种现象就称为短路。如图所示

就是电源被短路时的情况。在短路时，由于负载 上没有电流通过并且电压源的内阻 都比较小，这样电压源和短路线组成的回路中将产生很大的电流，我们称之为短路电流 。

这时由于负载端电压强制为零，故电压 全部降落在内阻 上。另外，电源产生的极大的电功率 将全部被内阻 所吸收并转换为热能而消耗掉，对外电路而言不输出功率 。这种情况将使得电源的温度经迅速上升以致于损坏。

电路在短路状态时的特征可归纳为

如将式（6.2）两端同乘以I，就得到功率平衡式

或

（6.3）

式中 ，这是电源产生的功率； 是电源内阻消耗的 功率； 就是电源向外输出的功率或负载所消耗的功率。

为了防止短路所引起的事故，通常在电路中安装熔断器或其它自动保护装置，以期一旦发生短路时能迅速切断故障电路，从而防止事故的扩大并保护电器设备和供电线路。（图片：熔断器保护装置的实物图片）

但有时为了某种需要，在功率不大的情况下，我们也可有意识的将电路中的某一段短路（常成为短接）来进行短路实验以获得一些必要的实验数据和参数。

例： 一个10V的理想电压源在下列不同情况下将输出多少功率？（1）将它开路；（2）接有电阻为1Ω的负载；（3）将它短路。并说明与实际电压源短路情况是否故一样？

解：（1）开路时，因为 故

P=UI=0（W）

（2）接上1Ω的电阻时，因为

，故有

P=UI=100（W）

（3）短路时，因为 （这是理想电压源的特点）

而实际电压源具有内阻 ，当发生短路时