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1.1 直流电路

直流电路是指电流流向不变的电路,也可以说直流电路是由直流电源供电的电路。如图1-1所示,该电路是将控制器件(开关)、电池(1.5V)和负载(照明灯)通过导线进行首尾相连构成的一个简单的直流电路。

图1-1 简单直流电路的连接实例及电路原理图

在实际电路中,除了直接使用直流电源外,大多电路采用将交流220V电压变为直流电压的方式进行供电,如图1-2所示。

图1-2 直流电源电路

1.1.1 直流电路的基本参数

学习直流电路要首先了解电流、电压、电能和电功率等基本参数,如图1-3所示。

图1-3 直流电路的基本参数

电流的大小用“电流强度”来表示,常简称为“电流”,用大写字母“ I ”或小写字母“ i ”来表示,指的是单位时间内通过导体截面积的电荷量。若在时间 t 内通过导体截面积的电荷量是 Q (库伦),则电流可用 I = Q / t 计算。

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欧姆定律表示电压( U )与电流( I )及电阻( R )之间的关系,即电路中的电流( I )与电路中所加的电压( U )成正比,与电路中的负载电阻( R )成反比,如图1-4所示。

图1-4 直流电路中电压、电流和电阻的关系(欧姆定律)

图1-4 直流电路中电压、电流和电阻的关系(欧姆定律)(续)

1.1.2 直流电路的工作状态

直流电路的工作状态可分为三种,即有载工作状态、开路状态和短路状态。

1 有载工作状态

如图1-5所示,若开关S闭合,即将照明灯和电池接通,则此电路就是有载工作状态。通常电池的电压和内阻是一定的,因此负载照明灯的电阻值 R L 越小,电流 I 越大。 R L 表示照明灯的电阻, r 表示电池的内阻, E 表示电源电动势。

图1-5 直流电路的有载工作状态

2 开路状态

如图1-6所示,将开关S断开,这时电路处于开路(也称空载)状态。开路时,电路的电阻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 E

图1-6 直流电路的开路状态

3 短路状态

如图1-7所示,在电路中将负载短路,电源的负载几乎为零,根据欧姆定律 I = U / R ,理论上电流会无穷大,电池或导线会因过大的电流而损坏。

图1-7 直流电路的短路状态 ViBAEDmJx/0nfCkRJJcnGmjWTCNfdhKYJulh84JN1QokynZSsFydMQsgkv6i2gHH

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