1.4 电路的工作状态

电路一般有三种工作状态：有载、开路和短路。

1.有载

有载工作状态是指电源与负载之间形成闭合回路，或称为通路，电路中有工作电流，这是用电设备正常工作时的电路状态。在图1-31所示电路中，当开关S在“0”位时，电路处于有载工作状态。此时负载电阻0<R_L<∞，电路中的电流、电压可由下列负载侧及电源侧的方程联立求解得

图1-31 电路的工作状态

从而解得电流I=U_S/（R_L+R_S）。电路中的功率可分为负载R_L上的消耗功率P=+UI，电源上的输出功率P_S=U_SI-I²R_S，即为电源上的发出功率减去内阻R_S上的消耗功率。而在整个电路中电源的发出的总功率等于电路中元件消耗的总功率，即电路功率平衡。

2.开路

开路是指电源与负载之间没有形成闭合回路，也称之为断路，电路中没有电流，这种状态下用电设备不工作。如图1-31所示电路中，当开关S在“1”位时，电路处于开路或者断路工作状态。此时负载电阻R_L=∞，电流I=0，电源端电压U₀=U_S，功率P=P_S=0，电源不输出功率。

3.短路

短路是指电流未经负载而直接流回电源。在图1-31所示电路中，当开关S在“2”位时，电路处于短路工作状态。此时负载电阻R_L=0，电流I=U_S/R_S。短路时电流一般会很大，甚至烧毁电源，所以应尽量避免负载短路，一般需用熔丝来保护电源。短路工作状态下，负载上的功率P=0，电源内阻上功率P_S=I²R_S，在内阻R_S上产生大量的热量。

电气设备在工作时，一般要求流过设备的电流或电压不能超过额定值。额定值是由元件本身的材质决定的，是长期运行允许的最大值。实际值指的是实际运行时的数值，基于安全考虑，要求实际值要小于或等于额定值。电路元件的额定值为元件制造时所规定的元件长期正常工作中所允许的最大电压、电流及功率的值，额定电压、电流及功率的符号记为U_N、I_N、P_N。电路在实际工作中，若为满载，即额定工作状态，则电量实际值即为额定值；若为轻载或空载，则电量实际值小于额定值；若为重载，则电量实际值大于额定值。

注意：电源的额定功率是指电源上的额定输出功率，而不是指电源上的发出功率U_SI_N。