电工与电路基础
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2.2.1 电路

1.电路的概念

电路是一条闭合路径,是由用电设备或元器件(即负载)与供电设备(即电源)通过导线连接而成的电荷流动通路。

图2-26所示为家庭室内照明电路,它由交流电源、断路器(空开)、开关和白炽灯组成,当断路器接通交流电源,同时开关闭合,电路则形成了通路,电路中有电流,白炽灯被点亮;当开关断开,电路没有形成通路,电路中没有电流,白炽灯熄灭。

2.电路的组成

2.2.1 电路的组成

电路由3部分组成,分别为电源、中间环节以及负载。图2-26所示的电路中,电路的电源为220V的交流电,白炽灯是负载,导线、断路器和开关则为中间环节,其各部分的作用是:

电源:提供电能的设备,英文为Power supply,如电池、发电机等,作用是将其他形式的能量转换成电能。

中间环节:连接电源和负载,起着电能传输和控制的作用,如导线、开关等。

负载:消耗电能的元件,英文为Load,如白炽灯、电动机等各种电器,作用是将电能转换为其他形式的能量。

3.电路的种类

1)根据电路中电流的方向是否发生变化,可以将电路分为直流电路和交流电路。

图2-26 家庭室内照明电路

① 直流(Direct Current,DC)电路,是电流的方向不变的电路,直流电路的电流大小是可以改变的,如图2-27a所示。

② 交流(Alternating Current,AC)电路,是指电路中的电压和电流的大小以及方向随时间作周期性变化的电路,如图2-27b所示。使用交流电可以产生长时间传输所需的高压。因此,发电厂都用交流电来传输电力,而大多数便携式设备使用直流电源给电路供电。

图2-27 直流电源和交流电源

2)根据电路的作用,可以将电路分为电力传输电路和信号处理电路。

① 电力传输电路——强电电路。

2.2.1 电路的作用

电力传输电路实现电能的传输、分配与转换,属于电工技术中强电部分的电路。电力传输电路如图2-28所示。

图2-28 电力传输电路示意

② 信号处理电路——弱电电路。

信号处理电路实现各种信号的传递与处理,属于电工技术中弱电部分的电路。信号处理电路如图2-29所示。

图2-29 信号处理电路

4.电路的工作状态

电路的工作状态有3种,分别为通路状态、断路状态以及短路状态。

2.2.1 电路的工作状态

图2-30 电路的3种工作状态

a)通路状态 b)断路状态 c)短路状态

2.2.1 电路的工作状态(仿真)

(1)通路状态(Closed circuit)

如图2-30a所示,开关S闭合,则电路为通路状态,也称为电路的有载状态,这里的“载”就是负载,电路中有电流流过。

(2)断路状态(Open circuit)

如图2-30b所示,开关S断开,则电路处于断路状态,也称为空载状态,就是指电路没有接负载,电路中没有电流流过。

(3)短路状态(Short circuit)

狭义地讲,电路的短路状态是指电源两端由于某种原因被导线连接在一起,称为电源短路,如图2-30c所示。电源短路时电源提供的电流比通路时提供的电流大得多,是不允许的。如果短路,严重时会烧坏电源或设备,所以一定要避免。

广义地讲,电路中任何两点被导线连接在一起,都称为两点的短路,也称为短接,一般用于测试分析,人为地将电路中的某两点短接起来,要注意短接后不会损坏电路的电源或其他元件,那么才能做“短接”的操作,否则是不允许的。