汽车电工电子技术教案

《汽车电工电子技术》教学大纲一、课程性质与作用《汽车电工电子技术》是汽车类专业必修的一门重要的专业基础课程，作为一门考试课，一般开设在大一的第2学期。课程总学时为70～72学时，其中理论62学时，实践8±2学时（根据学校的实际设备和课时要求去安排理论学时和实验学时）。它的前导课程是《高等数学》、《计算机应用基础》，它的后续专业课程是《汽车电气设备与维修》、《汽车电子控制技术》、《汽车电路分析》。通过对《汽车电工电子技术》课程的学习，使学生掌握必需的直流电路、正弦交流电路的理论知识和运算基础，掌握磁路和电磁理论的知识，熟悉并掌握汽车常用仪器仪表的使用，能掌握基本半导体元件的特点，了解三极管放大电路、开关电路的特点及在汽车上的应用，了解逻辑代数和运算，掌握数字电路的基础知识等。通过课程教学，要让学生树立理论联系实际的观点，培养学生的电路分析和计算能力、实践能力，为后续专业课的学习打下必要的理论与实践基础。该课程教学质量与效果对后续专业课程的学习及培养学生良好的学风有着至关重要的作用和影响。二、教学内容组织安排（建议学时分配）学习单元教学内容学时数单元一直流电路课题一电路及基本物理量课题二电路的工作状态及电器设备的额定值212课题三常用的电路元件2课题四基尔霍夫定律2分组实验---基尔霍夫定律的验证2课题五惠斯通电桥电路2课题六特殊电阻在汽车上的应用2单元二正弦交流电路课题一交流电的基本概念214课题二正弦交流电的表示2课题三单一参数的正弦交流电路的计算2课题四RLC串联电路的谐振2课题五三相电路交流电源2课题六三相负载的连接2分组实验---三相电路中电压和电流的测量2单元三磁路及电磁器件课题一磁场与电磁感应课题二铁磁材料的磁性能课题三磁路及磁路欧姆定律28课题四变压器2课题五几种特殊的变压器课题六电磁铁及继电器2实验---继电器的检测2单元四电动机课题一直流电动机的结构、工作原理和特性26课题二直流电动机的起动、制动、反转和调速22课题三步进电动机2单元五汽车常用仪器仪表的使用实验---课题一和二：汽车用数字万用表的使用、兆欧表的使用24课题三汽车专用示波器的使用2单元六模拟电子技术基础课题一半导体知识218课题二晶体二极管及应用2课题三整流及滤波电路2课题四硅稳压管稳压电路2课题五晶体三极管及应用4课题六特殊晶体管的应用课题七场效应和及应用2课题八集成运算放大器2课题九常用电压比较器在汽车电路中的应用2单元七数字电路基础课题一数字电路的基本知识课题二逻辑代数及运算规则28课题三基本逻辑门电路2课题四集成逻辑门电路2课题五触发器2合计70二、课程目标1．知识目标（1）了解直流电路的组成，认识电路的几种工作状态及特点，熟悉电路基本元件的特点，掌握电路元件的检测。掌握基尔霍夫定律的内容和使用方法，达到能用基尔霍夫定律进行复杂电路（两个节点、2个网孔、3条支路）的计算。了解惠斯通电桥电路的平衡条件及测量电阻和温度的方法。了解几种特殊电阻的特点及其在汽车上的应用。（2）认识正弦交流电的基本概念，了解正弦交流电的表示方法，掌握单相交流电路的计算。了解RLC串联电路的串联谐振条件及谐振特征。了解三相四线制供电的特点，熟悉三相交流电源、三相负载的星形和三角形连接，掌握三相交流电路的简单计算。（3）了解磁场及磁路的知识，掌握变压器的变压、变流原理、阻抗变换原理及其应用。了解几种特殊变压器的特点及使用。掌握直流电磁铁及继电器的特点及在汽车上应用。（4）熟悉直流电动机的构造、工作原理、工作特性。知道如何进行直流电动机的启动、反转、调速。了解反应式步进电机的结构和工作原理。（5）了解并掌握兆欧表、汽车专用数字表、汽车专用示波器的使用。（6）了解半导体的基本知识，掌握二极管、三极管的结构、特点及应用、检测方法。掌握特殊二极管的结构和原理及在汽车上的应用。了解整流、滤波电路的原理，掌握三极管放大电路的特点及应用，了解三极管的开关作用及开关电路在汽车上的应用。了解集成运算放大器的作用、基本组成、电路特点。了解电压比较器的特点及应用。（7）了解数字电路的基本概念，熟悉逻辑代数和普通代数的区别，熟悉逻辑运算法则，掌握基本门电路的结构、功能及在汽车上的应用。了解TTL与非门电路、CMOS门电路的结构和应用。2．技能目标学生学习完本课程后，应当具有以下能力：（1）能通过识读电路图，分析并解释直流电路、正弦交流电路；能进行直流电路、复杂3直流电路、单相交流电路、三相交流电路等电路的计算。（2）能诊断电阻类、电感类、电容类部件的性能，能够正确识别电路基本元件的型号。（3）能分析、掌握直流电动机的工作原理，能够正确完成直流电动机的启动、反转、调速过程。（4）能够进行变压器的计算，熟悉几种特殊变压器的使用。（5）能够熟练的使用兆欧表、万用表、示波器，能正确使用这些仪器进行汽车电路和电器设备的检测。（6）能够对二极管进行好坏的判别、极性的判别。会绘制硅稳压稳压电路，能分析其稳压过程。（7）学会分析集成运算放大器，熟悉集成运放在汽车上的具体应用。（8）能够正确区分三极管的几种状态，会分析三极管的放大电路和开关电路（9）能使用电工电子手册、半导体手册等工具书，查找电气元件的参数，正确选择并更换电气元件。3．情感目标（1）具有自主学习能力，具有效获取所需信息和制定和安排计划并有效实施工作任务的能力。（2）学会总结和评价，达到举一反三，建构自己学习策略和方法的能力。（3）形成安全用电意识，严格执行安全用电操作规范的能力。（4）在解决实际电路等问题的过程中，善于科学思维，从战胜困难、实现目标、完善成果中体验喜悦。（5）具有团结协作、踏实、诚实、苦干的素质。四、教材及参考书推荐使用教材：《汽车电工电子技术》陈昌建主编大连理工大学出版社2009.10推荐参考书目：①《汽车电工与电子技术基础》冯渊主编机械工业出版社2002②《汽车电工电子基础》刘皓宇主编高等教育出版社2005五、教学方法建议本课程宜采用的教学方法有：讲授法、示范教学法、四步教学法、小组讨论法等。4《汽车电工电子技术》电子教案单元一直流电路（共12学时）课题一电路及基本物理量一、电路的组成电路就是电流所通过的路径。它有两个方面的作用：一是实现能量的转换、传输和分配；二是实现电信号的处理与传递。电路也称为电网络。电路都由三个基本部分组成：电源、负载、中间环节。1．电源电源是将非电能转换成电能、并向外提供电能的装置。例如汽车上有两个电源：蓄电池、硅整流发电机。2．负载用电设备是将电能转换成其他形式能量的装置，也称为负载。3．中间环节主要是指把电源和负载联接起来的部分，构成电流通路，起着传递和控制电能的作用。二、电路模型1．电原理图用规定的图形符号表示实际电路中的各器件联结关系的原理图称为电原理图。2．理想电路元件及电路模型用理想电路元件及其组合来代替实际电路元件构成的电路称为电路模型。【想一想】你所知道的汽车电路图中常用到的图形符号有哪些？（可查阅“汽车电器设备”书籍）三、电路中的几个基本物理量1．电流电流指带电粒子在电路中的定向移动。电流可分为两类：恒定电流、变动电流。其中随时间按正弦函数变化的（一个周期内电流的平均值为零）的变动电流则称为正弦交变电流，简称交流，简写作AC。对于直流电流，tQI对于交流电流，dtdqi5（1）电流的正方向规定正电荷定向运动的方向为电路中电流的正方向。（2）电流的参考方向对于复杂电路，当某支路的电流实际方向难以判断时，可假定其电流的参考方向。当电流为正值时，说明实际电流方向与选取的参考方向相同；当电流为负值时，说明实际电流方向与选取的参考方向相反。2．电压电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功称为a、b两点之间的电压（a、b是电场中的任意两点），记为Uab。电压它总是和电路中的两个点有关。【想一想】车用蓄电池的正负极桩之间的电压是多少？每个单格电池电压是多少？【课堂互动】什么电压正方向？在事先难以判断元件两端电压或电路中两点间电压的真实极性时怎么办？（1）电压的正方向。电压的正方向由高电位（“+”极性）指向低电位（“－”极性），即表示电位降落的方向。（2）电压的参考方向。在分析复杂电路时，往往事先难以判断元件两端电压的真实极性，这时，可以任意选取电压的参考方向，并以此计算。3．电位（1）定义在电路中任选一点为参考点0，该电路中某一点a到参考点0的电压就称为a点的电位。（2）参考点（也叫零电位点）V0=0V。Va=Ua0=Va—V0某点a的电位数值上就等于点a与零电位点之间的电压。（3）电位是相对值电路中某点的电位是相对于参考点的选择而改变的。【讨论】电位和电压有什么异同点？4．电动势电动势只存在于电源内部，它表示电源将其他形式的能量转换成电能的能力，用E表示，单位是伏特。qWEba电动势的正方向：由电源的负极→电源正极，即从低电位点→高电位点。【讨论】电源的端电压和电动势的关系？5．电能和电功率（1）电功W=UIt（J）电阻元件在t秒内所消耗（或吸收）的电能为tRURtIUItW22（J）（2）电功率P，单位瓦特（W）。RURIUItWP221kW·h=1000W×3600s=3.6×106J※举例，如【例题1-1】【想一想】例1-1中，若让a点接地，那么图中a、b、c各点的电位如何？Ubd间的电压值变不变？电阻R1消耗的电功率如何？【例1-2】6课题二电路的工作状态及电气设备额定值一、电路的三种工作状态1.负载状态负载状态即电源的带载状态，或称作一般的有载工作状态。此时电路特征：（1）电路中的电流RREI0（2）电源的端电压U1=E—IR0U1总是小于电源的电动势。若忽略线路上的压降，则负载的端电压与电源的端电压相等，U2=U1。（3）电源的输出功率若不计线路损失，则有P1=U1I=U2I=P2，即电源的输出功率等于负载的消耗功率。【课堂互动】当电源E和内阻R0一定时，负载电阻R为多少时，电源的输出功率（负载的消耗功率）最大？2.短路状态由于电源线绝缘损坏或操作不当等引起电源的两输出端相接触，造成电源被直接短路的情况，是电路的一种极端运行状态。（1）电源中的电流IS最大，但对外输出电流I为零（最小）。IS=E/R0，（2）电源和负载的端电压均为零，即U1=E—ISR0=0，U2=0。表明电源的电动势全部降落在电源的内阻上，因而无输出电压。（3）电源的输出功率P1=U1I=0，负载所消耗的功率P2=U2I=0。3.空载状态空载状态又称为断路或开路状态。（1）电路中的电流为零，即I=0。（2）电源的端电压（又称为开路电压或空载电压）等于电源的电动势，用U0表示，即U1=U0=E—IR0=E。（3）因为空载时电源对外不输出电流，故电源的输出功率（P1=U1I）和负载所消耗的功率（P2=U2I）均为零。【想一想】以上这三种状态，哪种应是电路的正常工作状态？二、电气设备的额定值各种电气设备的电压、电流及功率都有一个额定值，该值是为了使电气设备能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值，分别用UN、IN、PN来表示。本课小结：（1）电路及组成；电压和电位的区别；电压、电流、电动势的正方向。（2）电路通常有三种工作状态：负载状态、短路状态、空载状态。各种电气设备的电压、电流及功率都有一个额定值，电气设备在实际运行时，应严格遵守各有关额定值的规定。作业：7同步训练1-1～1-6题。课题三常用的电路元件复习：1、简述电流及电压参考方向的含义2、电压与电位有何区别？你知道电路中有哪些电路元件呢？理想电路元件（简称元件）是组成电路的基本单元，了解电路基本元件的基本性质对分析电路有着重要的意义，这里主要讨论电阻、电感、电容等基本元件。一、电阻元件（一）电阻及分类1．电阻的定义物体对电流通过时的阻碍作用称为“电阻”。2．电阻R与什么有关电阻定律表达式为：R=ρL/S。3．电阻的分类（二）认识固定电阻1．固定电阻的命名方法如：RJ73中，R——第一部分主称，电阻器；J——第二部分表示材料，金属膜；7——第三部分表示类别，精密电阻；3——表示设计序号。2．电阻值的标识（1）直标