短路电流的计算(一)

短路电流的计算（一）

近端短路和远端短路

当我考基础时看到短路电流这个词的时候，我有一种很莫名其妙的感觉，不是因为电流两个字，而是因为短路两个字。在我的印象中，短路肯定会产生非常大非常大的电流，可是到底有多大呢？我感觉要求工作电流那是很简单的事情，但是要求短路的电流，那就无从下手了。

所以我就想到这样一件事情，我上初中的时候喜欢用铜丝短路干电池的两端。我想，干电池的电压是1.5v，短路的时候电阻是接近于0，如果根据欧姆定律，那么将产生非常大非常大的电流，根据P=I*I*R在这根线上会产生非常非常大的功率，发出非常非常大的热量，可是为什么我的双手还能捏住电池呢？难道是欧姆定律出错了？

后来到了中专上了电子线路的课，我才知道我那么计算是错误的，因为我把电池看成是既没有内阻，而且还恒压的电源了，可是它不是。看来不是欧姆定律出错了，而是我井底观天了。

照这么说，短路电流还是能用欧姆定律来求的，的确是这样。而欧姆定律应该是最简单不过的了，电流=电压/电阻，I=U/R，于是我们就从这个公式开始短路电流之旅。

为了简单的理解短路电流，我们不妨先从一个最最简单的电路开始，

在这个图中，有一个电源（用红框表示），R1表示这个电源的内阻，当靠近电池的两端短路的时候，这个电池的端电压还能保持不变吗？当然不能，根据欧姆定律我们很容易得到一个结论，那就是这个电压大部分都降在内阻上了，电池对外的电压已经很低了。那么短路电流也就不能再用电池的端电压除以短路电阻了。

我们再看这一个图，这个图中多了一个电阻R2，这个电阻表示的含义是除电源内阻外传输线路的电阻。在加入传输线路电阻的时候，如果发生短路，这个电池的端电压还能保持不变吗？只能回答不知道，因为电池的端电压也就变成在R2电阻上的压降

了，这要看R2的值和R1的值谁大谁小，如果R2的值还是很小，那么就和第一种短路差别不大，如果R2的值很大，那么对电池的端电压的变化影响会非常小。

我们假设R1=1欧，R2=3欧，理想电池的电压为4V。在第一个图中，计算短路电流为4A，在第二个图中，计算短路电流为1A。

现在我们看一下R1的取值对短路电流的影响，在第一个图中，假如R1的阻值为0，那么短路电流将远远不是4A了，而是趋近于无穷大了，真的是无穷大吗？又不是，因为没有R1，发生短路后，电池两端的电压又趋近于0了。因此R1对短路电流的影响很大，短路电流的计算很不确定，我们不能随便把它忽略。但是在第二个图中，假如R1的阻值为0，短路电流也仅仅变成了1.33A，比1A多出了33%，并没有像第一个图中发生翻天覆地的变化，而且电池的端电压也没有发生多大的变化，仅仅是从原来的3V变成了4V。

为什么要假设电池的内阻R1为0欧呢，这是因为在电池内阻变成0欧的时候，任何一个电池将会变成一个理想化的容量无穷大的电池，而在第一种短路的分析中，我们不能把这个电池看成是容量无穷大的电池，但是在第二种短路形式中，我们把这个电池看成是容量无穷大的电池对短路电流的分析不会产生非常大的影响。

我们把第一种不能忽略电池内阻的短路系统叫做有限电源容量的系统，把第二种可以忽略电池内阻的短路系统叫做无限大电源容量的系统。在上面的两个图中，第一个图没有R2，也就是线路的电阻很小很小，也就是说短路就发生在离电池很近的地方，这就叫做近端短路。而第二个图有一个比较大的线路电阻，也就是说短路发生在离电池很远的地方，这就叫做远端短路。

其实近端短路也就是有限容量电源系统发生短路，我们不能忽略电源的内阻；远端短路就是无限大容量电源系统发生短路，我们可以忽略电源系统的内阻。

这是对一个简单的直流电路的分析，其实对交流电路的分析有很多共性的东西。

写这个短路电流计算的系列，除了和群友互相交流外，也希望能理顺一下短路电流的计算思路，方便2014的考试，希望资深群友将我文中的错误指出来，也希望多参与讨论。

下一篇我将说说标幺值和有名值。