分享電路一些相關的基本知識:電路的通路、開路、短路和電路串聯、并聯、混聯電路,其中電路的通路、開路、短路是電路的三種不同工作狀態,電路的串聯、并聯、混聯是電路的三種基本連接方式。
一、電路的工作狀態
電路的工作狀態有通路、開路和短路3種。
1.通路狀態
通路狀態又叫稱閉路狀態,也稱工作狀態,是指電路開關是合上的、形成閉合回路,電路中有電流流過。如下圖所示的電路中,當開關S閉合后,電源Us與負載R形成閉合回路,電源Us處于有載工作狀態。
通路狀態時,負載R處在工作、運行狀態,電路這種狀態也稱為有載工作狀態。
2.開路狀態
開路狀態也稱斷路狀態,此時,電路是斷開的,電源與負載沒有接通,電路中沒有電流流過。如下圖所示的電路中,當開關S斷開或電路中某處斷開時,電路處于開路狀態,電路中沒有電流流過。
開路狀態時,負載R處于停電狀態或異常狀態,此時,可能是正常開路,如檢修或負載不用電,將開關打開;另一種可能是電路中發生意外,使電路中某處斷開。
大多數情況下,電源開路是允許的,但也有些電路不允許開路。如測量大電流的電流互感器,它的副邊線圈絕對不允許開路,否則將產生過電壓,危及人身、設備的安全。
電源開路時的電路特征如下。
(1)電路中的電流I=0。
(2)電源兩端的開路電壓U=Us,負載兩端的電壓Ur=0。
(3)電源產生的功率與負載轉換的功率均為零,即Ps=Pr=0 ,這種電路狀態又稱為電源的空載狀態。
3.短路狀態
短路狀態是指電源未經負載而直接由導體構成閉合回路。如下圖所示的電路中,電源Us在負載電阻R兩端直接接通,此時,電源被短路,電源的兩個極性端直接相連,引起電流走了捷徑,而不是通過負載,走捷徑的電流,是正常回路電流的n倍,甚至無窮大電源,有可能造成嚴重后果,如導致電源因大電流而發熱損壞或引起電氣設備的機械損傷等,因此,要絕對避免電源被短路。
短路狀態為電路的故障狀態。
短路狀態有兩種情況。一種是將電路的某一部分或某一元件的兩端用導線連接,稱為局部短路。有些局部短路是允許的,稱為工作短路,常稱為“短接”,如電焊機工作時焊條與工件的短接及電流表完成測量時的短接等。另一種短路是故障短路,如電源被短路或一部分負載被短路。最嚴重的情況是電源被短路,因為電源內阻很小,短路電流會很大,是正常工作電流的很多倍。
二、電路的連接方式
1、串聯方式
如果電路中多個負載首尾通過導線相連時,那么我們稱它們的連接狀態是串聯的,這種電路稱為串聯電路。
下圖為串聯電路,在這個串聯電路中,2個負載(燈泡EL1、EL2)首尾相連,此時通過每個負載(燈泡EL1、EL2)的電流量是相同的,且串聯電路中只有一個電流通路,當開關斷開或電路的某一點出現問題時,整個電路將處于斷路狀態,因此當其中一盞燈損壞后,另一盞燈的電流通路也被切斷,該燈也不能點亮。
在所有的串聯電路中,通過電路中每個負載的電流大小是相同的,且串聯電路中只有一個電流通路,當開關斷開或電路的某一點出現問題時,整個電路將變成斷路狀態。
在串聯電路中,流過每個負載的電流相同,各個負載分享電源電壓,在下圖所示的電路中,有3個功率(俗稱瓦數)相同的負載(燈泡EL1、EL2、EL3)串聯在一起,那么每個負載(燈泡EL1、EL2、EL3)將得到1/3的電源電壓量。
每個串聯的負載的電阻值大小不同時,每個負載可分到的電壓量是不同的,各個每個負載可分到的電壓量與其自身的電阻有關,即自身電阻較大的負載會得到較大的電壓值。
2、并聯方式
兩個或兩個以上負載的兩端都與電源兩極相連,我們稱這種連接狀態是并聯的,該電路即為并聯電路。
如下圖示短路中,在并聯狀態下,每個負載的工作電壓都相等、等于電源電壓。不同支路中會有不同的電流通路,當某一支路某一點出現問題時,該支路將處于斷路狀態,照明燈會熄滅,但其他支路依然正常工作,不受影響。
3、混聯方式
在實際應用中,電路里所包含的電阻常常不是單純的串聯或并聯,如下圖所示電路中,電路元件有串聯、有并聯,將有串聯和并聯的電路稱為混聯電路。
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原文標題:電路基本知識:電路通路、開路、短路和串聯、并聯、混聯
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