任务二 电路元件伏安特性的测绘
知识点 ◆ 欧姆定律 复合酵素◆ 电阻的等效变换 技能点 ◆ 电阻的识别与质量的判断 ◆ 根据测量数据，正确判断电路的工作状态 |
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一、任务描述
欧姆定律是电工技术分析中最重要的基本定律之一，使用的频率最高。通过任务一中电压、
电流测量过程中正负值的出现，对电压、电流参考方向有了进一步认识，在此基础上对欧姆定律的学习过程就有了一个全新的认识，为分析电路打下基础。
二、任务分析
通过实训项目训练，完成线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘，正确理解欧姆定律的真正含义；通过电路在不同工作状态下电压、电流的测试，达到能够判断电路的工作状态，避免发生不正常的工作状态，造成电器损坏或火灾事故的发生。
三、相关知识
（一）欧姆定律烷基叔丁基醚
1．欧姆定律
按图1-2-1连接电路。电源的输出电压U，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V，用电压表与电流表测量电压与电流。测量结果会发现，在一段电阻电路中，施加于电阻元件上的电压与通过它的电流成正比，即欧姆定律。
或 ； （1-2-1）
在国际单位制中，电压的单位为伏特（V），电阻的单位为欧姆（），电流的单位为安培（A）。
上式（1-2-1）是在电压、电流关联参考方向时的表达式。若是非关联参考方向时，应写成；
或 （1-2-2）
（1-2-3）
G是电阻的倒数，称为电导，单位是西门子（S）。
为了分析问题的简便，通常取关联参考方向。
2．电阻元件伏安特性的测绘
欧姆定律说明流过线性电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系（Voltage Current Relation），反映了电阻元件的特性，这一特性称之为伏安特性，记为VCR。在坐标平面上画出元件的电压与电流的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。如图1-2-4所示。晶体二极管的伏安特性是一条曲线。
（二）电路的工作状态
实际电路可能有三种状态：开路状态、短路状态、负载状态。
1．开路（空载）状态
在图1-2-5电路中，如果开关S断开，电源和负载不构成闭合回路，这时电源处于空载状态，又称开路或断路状态。
空载状态下的特点是： （1-2-4）
式中
表面电晕处理机—开路状态电源端电压；
—电源的输出功率。
2．负载状态
在图1-2-5电路中，如果开关S闭合，电路接通，有电流通过负载，这种工作状态称为负载状态，如图1-2-6所示。
负载状态下的电流
（1-2-5）
负载两端的电压
或（1-2-6）
电源输出的功率
或 （1-2-7）
是电源的内阻。动力钳
是电源产生的功率，即
（1-2-8）
是电源内阻消耗的功率，即
（1-2-9）
3．短路状态
在图1-2-5电路中，如果开关S闭合时，因为某种原因负载被短接，此时电流仅由电源内阻所限制，通常电源内阻很小，电流很大，此时电流称为短路电流，用来表示。短路电流一般很大，超过正常工作电流许多倍，从而可能导致电源及流过短路电流的电器、连接导线的损坏或造成火灾、爆炸等严重事故。为了防止上述严重后果的发生，在电路中应设置短路保护装置，通常要串联接入熔断器。
短路状态下的特点是： （1-2-10）
（三）电源的等效变换
任何一种实际电路在工作时都必须有电源提供能量，实际中的电源有各种各样，如干电池、蓄电池、光电池、发电机及电子线路中的信号源等等。
1．理想电源
虹膜识别设备（1）理想电压源
理想直流电压源又称恒压源，是由内部损耗很小，以至可以忽略的实际电源抽象得到的理想化二端电路元件。理想电压源的图形符号如图1-2-8所示。
理想直流电压源的定义：能够在两个端钮间提供一个恒定电压的二端元件，称为理想直流电压源，简称电压源。
理想直流电压源的特点是：
1）理想电压源的端电压固定不变，即，与外电路取用的电流I无关；如图1-2-9理想电压源伏安特性曲线。
