【正文】 電位與參考點的應(yīng)用 （ 1）簡化電路畫法 （ 2）其它應(yīng)用 ③ 機殼不需要接地的設(shè)備或電路，一般選取多個元器件的交匯點作為參考點，習(xí)慣上也稱作“接地點”，并非真正接到大地上，僅表示該點為零電位參考點，一般記作“ ⊥ ”。 ① 在工程上，常選大地作為參考點，一般記作“ ⊥ ”。 ② 機殼需要接地的設(shè)備，一般以機殼作為參考點。 電路的工作狀態(tài) 根據(jù)電路的工作是否正常，可分為正常運行狀態(tài)和非正常運行狀態(tài)。某些非正常工作狀態(tài)也稱為故障狀態(tài)，會使電路工作失常甚至損毀，更甚者出現(xiàn)重大安全事故。 根據(jù)電源與外電路的關(guān)系，可以分為電源有載工作、開路、短路三種工作狀態(tài)； 在工程實踐中，也可能出現(xiàn)部分電路開路或短路的現(xiàn)象； 電路的工作狀態(tài)分類 一、通路（電源有載工作） 電源有載工作是指電源帶負(fù)載工作，也稱為通路。 1. 功率平衡關(guān)系 可得到功率關(guān)系 由全電路歐姆定律 SSU U R I??2SSUI U I R I??SP P P? ? ? 電源輸出的電功率等于電源產(chǎn)生的功率減去其內(nèi)阻所消耗的功率，這表明了功率的平衡關(guān)系。 2. 電源和負(fù)載的判斷 在多電源的電路中，電源的元器件或設(shè)備未必起電源作用，可能作為負(fù)載使用。例如手機，使用的時候，電池就是電源；充電的時候，電池就是充電電源的負(fù)載。 （ 1）實際方向下的判斷方法 判斷識別方法為： 電源： 電流從“ +”端（即高電位端）流出，發(fā)出功率； 負(fù)載： 電流從“ +”端（即高電位端）流入，取用功率。 E UR UE I I PE =IUE＜ 0，發(fā)出電能 PR=IUR ＞ 0 消耗電能 PUS =ISUS ＞ 0，吸收電能是負(fù)載 PIS = ISU＜ 0，發(fā)出電能是電源 當(dāng)某部分電路因 故障或開關(guān)動作 與電源斷開，該部分電路中沒有電流，亦無能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路的狀態(tài)稱為 開路 。開路分為電源開路、部分電路的開路兩種情況。 ⑴電壓源開路時的特征： 0I ?OC SU U U??0P UI??SS 0P U I??二、開路 若電源與外電路斷開，稱為電源開路工作，也稱為電源空載。 ⑵電流源開路時的特征： SSS= RU I R ?? ??【 注意 】 電流源不允許開路！因為 0I ?OC S SU U R I??0P UI??2S S S 0P I R?? 通過對比，可以看出： 在電源開路時，電壓源與電流源內(nèi)電路的工作狀態(tài)不同。 2. 部分電路的開路 部分電路開路的特點是： （ 1）開路端的電流一定為零， 因為此處不能形成通路或回路； （ 2）開路端的電壓由電路的其它部分決定。 3. 電路的開路故障分析 ⑴電路開路原因 ①正常 開關(guān)斷開 ②故障 傳輸線路斷開 電氣設(shè)備工作部件斷開 開關(guān)閉合失敗 ⑵開路故障判斷及檢測 分類、分區(qū)、分片 ⑶例：空調(diào)查線、烤箱 ①測試工具及參數(shù) R=∞ I=US / R=0 萬用表 ②測試步驟 1. 電源短路 ⑴電壓源短路時的特征： 0U ?SSCSUIIR??0P UI??2SSSS0UP U I R? ? ?【 注意 】 電壓源不允許短路！因為 SSSC =0SRUIR? ? ?三、短路 因故障造成電源正負(fù)極之間不通過負(fù)載直接連接，形成強大電流造成設(shè)備及行路的損壞。短路分為電源短路、部分電路的短路兩種情況。 ⑵電流源短路時的特征： 0U ?S C SI I I??0P UI??SS 0P U I?? 通過對比，可以看出： 在電源短路時，上述兩個電源內(nèi)電路的工作狀態(tài)不同。 2. 部分電路的短路 若電路某一部分的兩端用導(dǎo)線或開關(guān)連接起來，電流完全被導(dǎo)線或開關(guān)所旁路，稱為短路或短接。 其特點為： （ 1）短路端的電壓一定為零，因為此處被短接而電壓降為 0； （ 2）短路端的電流視情況而定，由電路的其它部分決定。 3. 電路短路的故障分析 ⑵短路危害 ①燒壞設(shè)備 ②燒壞線路 引起火災(zāi) 例 例 潮濕 絕緣受損 誤接 設(shè)備問題 ⑴短路的原因 ⑶短路測試 R=RX ≈ 0 I=US/RX非常大 ⑶短路保護 ①熔斷器（保險絲） ②電磁脫口 電路的運行分析 在電路運行中，由于電氣設(shè)備或元器件自身的問題（如質(zhì)量問題、老化等），或者電路設(shè)計不合理、環(huán)境影響（如溫度）、偶發(fā)因素和人為因素（如違章操作）等原因，從而出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)，輕者運行性能不良或造成損失，重者以至于造成重大安全事故。如何使得電路安全、可靠、經(jīng)濟的運行，是電氣電子工程技術(shù)需要解決的現(xiàn)實性問題。 二、額定運行狀態(tài) 額定值： 是指生產(chǎn)制造商為了使其產(chǎn)品在給定的工作條件下，長期、正常運行而規(guī)定的某些主要參數(shù)的容許值。 例如，我國電力系統(tǒng)中的日光燈，銘牌數(shù)據(jù)標(biāo)有“ 220V/40W”，即額定電壓為 220V、額定功率為 40W，根據(jù)功率的計算很容易求出額定電流。 限制電氣設(shè)備最高工作溫度，以避免絕緣或?qū)w受損受損而影響設(shè)備壽命，甚至設(shè)備損壞，引發(fā)安全事故。而限制電氣設(shè)備電流 ，電氣設(shè)備長期工作下，所允許的最大電流。 （ 3）額定功率 ①限制電流，就要限制電壓；②為了保證絕緣物質(zhì)不被擊穿 （ 1）額定電流 2Q I R t?（ 2）額定電壓 /I U R?電氣設(shè)備長期工作下，所允許的加在兩端的最大電壓。 額定電壓與額定電流的乘積 此外，在交流電路中還有額定頻率，電動機中還有額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩等。 【 提示 】 在電路實際運行中，電壓、電流和功率的實際值往往不等于額定值，而是在一定范圍內(nèi)波動。 額定值通?？梢栽谠O(shè)備銘牌、元器件的外殼或者相關(guān)產(chǎn)品手冊中查詢。在工程實踐中，應(yīng)該學(xué)會查詢和使用銘牌、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品手冊中的技術(shù)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)設(shè)計、生產(chǎn)和使用。 （ 4）額定狀態(tài) I= IN 稱為滿載，即額定狀態(tài) 最優(yōu)數(shù)值 不同地區(qū)不同國家的電壓等級有所不同 380V/220V 絕緣導(dǎo)線的絕緣電壓 500V， 750V 絕緣物質(zhì)的絕緣電壓是有限的 I＞ IN 稱為過載 過載保護 I＜ IN 欠載 欠壓 欠壓保護 電路的狀態(tài) 正常狀態(tài) 故障狀態(tài) 開關(guān)斷開時的開路狀態(tài) I=0 開關(guān)閉合時的額定狀 態(tài) I=IN 短路 IIN 欠載 I＜ IN 過載 I＞ IN 故障開路狀態(tài) I= 0 （ 5）總結(jié) 【 思考與討論 】 ？ 還是串聯(lián)方式？為什么？ ?不準(zhǔn)吻我！ 基爾霍夫定律及其應(yīng)用 基爾霍夫電流定律，簡稱 KCL定律，反映了電路中結(jié)點的電流約束關(guān)系； 基爾霍夫電壓定律，簡稱 KVL定律，反映了電路中回路的電壓約束關(guān)系。 【 提示 】 在電工學(xué)中，電路分析計算的依據(jù)主要包括兩個層面，一是各類理想元器件的特性及其特征關(guān)系；二是電路結(jié)構(gòu)與聯(lián)接狀況的。 其中，基爾霍夫定律是反映電路結(jié)構(gòu)和聯(lián)接層面上的回路電壓與結(jié)點電流關(guān)系的規(guī)律。 基爾霍夫定律 支路： 電路中的每一個分支稱為支路。流過支路的電流，稱為支路電流。圖中共有 3條支路： acb， ab 和 adb。 節(jié)（結(jié)）點： 三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點，也稱為結(jié)點。 圖中共有 2個節(jié)點： a 和 b。 回路： 由一條或多條支路所組成的閉合電路。 圖中共有 3個回路： abca， adba 和 acbda. 網(wǎng)孔： 內(nèi)部不含支路或沒有包圍其它回路的回路，稱為網(wǎng)孔。可見，網(wǎng)孔一定是回路，而回路不一定是網(wǎng)孔。 圖中，回路 acba、 abda都是網(wǎng)孔，而回路 acbda不是網(wǎng)孔。 1. 基爾霍夫電流定律（ KCL） 任一瞬間，流入某一節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流，稱為基爾霍夫電流定律（ KCL）。即： 321 III ??節(jié)點 b： =II??入 出節(jié)點 a： 3 1 2I I I??0II????入 出 =0I?1 2 3 0I I I? ? ?3 1 2 0I I I? ? ? 基爾霍夫電流定律的推廣： 對于包圍部分電路的任一假設(shè)閉合面，可以視為一個節(jié)點，適用 KCL定律，即流入和流出該閉合面的電流相等。 a c b+=I I I [例 ] 圖示的部分電路中，已知 I1＝ 3 A，I4＝－ 5 A， I5＝ 8 A，試求 I I3和 I6。 圖 例 的電路 I1 = I4 I6 I2 = I5 –I4 I3 = I6 –I5 I1 + I2 +I3 =？ 2. 基爾霍夫電壓（ KVL）定律 沿回路繞行一周，電位升之和等于電位降之和，這個規(guī)律稱為基爾霍夫電壓定律（ KVL），即： =UU??升 降回路 1（網(wǎng)孔） abca： 回路 2（網(wǎng)孔） abda： 回路 3（非網(wǎng)孔） acbda: S 1 1 1 3 3U I R I R??2 2 3 3 S2I R I R U??1 1 S 2 2 2 S 1I R U I R U? ? ?1 230UU????升 降 =0U?S 1 1 1 3 3 0U I R I R? ? ?2 2 3 3 S2 0I R I R U? ? ?1 1 S 2 2 2 S 1 0I R U I R U? ? ? ?回路 3（非網(wǎng)孔） acbda: 1 1 S 2 2 2 S 1I R U I R U? ? ?3 【 技巧 】 在規(guī)定的繞向中，關(guān)于電位升、降的認(rèn)定方法： （ 1）若沒有標(biāo)注電壓的參考方向，只標(biāo)注了電流的參考方向。若電流的參考方向與回路繞向相同，電位下降；反之為電位升。 （ 2）若已經(jīng)標(biāo)注電動勢或電壓的參考方向，回路的繞行方向是從電動勢或電壓的“ ”端進入而從“ +”端出，電位上升；反之電位降。 【 思考與討論 】 繞行方向?qū)α谐龅幕芈冯妷悍匠淌接袩o實質(zhì)的影響？ 基爾霍夫電壓（ KVL）定律的推廣： 將部分電路的端口電壓作為假想回路的一部分，與該部分電路組成假想回路，仍然適用 KVL定律。圖中左側(cè)端口電壓 U 可以與 US R1 組成一個假想的回路，由 KVL定律列方程，得： S 1 1 1U U I R?? 【 注意 】 基爾霍夫定律具有普遍性，任何電路、任一瞬間的結(jié)點電流關(guān)系符合 KCL定律，回路電壓關(guān)系符合 KVL定律。 S 1 1 1 0U U I R? ? ? ?或例題 Uab + Ucd Ued + Uef = E1 E2 Uab + Ucd Uad = E2 R4 R2 R1 R3 +Uab +Ued Uef + Ucd