三 、电源的外特性

由全电路欧姆定律的变形公式U=E-Ir可见，当电源电动势E和内阻r一定时，电源端电压U将随负载电流I的变化而变化。把电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源的外特性，其关系特性曲线称为电源的外特性曲线，如图1-49所示。

由图可见，电源内阻越大，直线越倾斜。当电源电动势和内阻一定时，端电压U随着电流I的增大而减小。也就是说，由全电路欧姆定律可知，负载电阻越大，电流越小，端电压下降越少；负载电阻越小，电流越大，端电压下降就越多。

下面来分析如图1-50a所示的电路在三种状态下，电源端电压与输出电流之间的关系。

图1-49 电源外特性曲线

图1-50 三种电路状态分析

a）全电路 b）电源外特性和负载电阻的伏安特性曲线

1）通路：开关S接通（“1”位置）时，电路正常工作，即按全电路欧姆定律，端电压U随着电流I的增大而减小。

因为U=IR，如果把负载电阻的伏安特性曲线也一起画在电源的外特性曲线上，那么它们之间就会有一个交点Q，如图1-50b所示。这个交点Q称为电路的工作点。

2）开路（断路）：开关S断开（“2”位置）时，电路处于开路状态，相当于负载电阻R→∞。此时，电路中电流为零，内阻压降也为零，即

U_O=E

显然，电源的开路电压等于电源的电动势，在电源外特性曲线上可以找到空载点A，如图1-50b所示。也就是说，空载时，Q点与A点重合。

3）短路：开关S接到位置“3”时，相当于电源两极被导线直接相连，电路处于短路状态，电路中的短路电流为

由于电源内阻一般都很小，所以短路电流极大。此时电源对外输出电压为零。在电源外特性曲线上可以找到短路点B，如图1-50b所示。也就是说，短路时，Q点与B点重合。

电源短路是严重的故障状态，必须避免短路的发生。但有时在调试和维修电气设备的过程中，有意将电路中某一部分短路，这是为了让与调试过程无关的部分暂时不通电流，或是为了便于发现故障而采用的一种特殊方法，这种方法也只有在确保电路安全的情况下才能采用。

实训与思考11

◆按图1-51a所示连接好电路。

◆闭合开关，调节滑动变阻器8次，将每次所得的电压与电流数值记录于表1-5中。

表1-5 电源外特性测定实验数据

图1-51 电源外特性测定实验

a）电路图 b）外特性曲线图

◆根据表1-5的实验数据，用描点法在图1-51b中绘制U-I曲线。

◆根据表1-5的实验数据，用公式U=E-Ir计算相应的值后在图1-51b中绘制U-I曲线。

◆观察两条曲线是否基本重合？