汽车电工电子技术

汽车电工电子技术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气设备额定值课题三常用的电路元件课题四基尔霍夫定律课题五惠斯通电桥电路课题六特殊电阻在汽车上的应用单元一直流电路汽车电工电子技术单元一直流电路一、电路的组成1．电源2．负载3．中间环节图1-1手电筒电路（a）实际电路（b）电原理图（c）电路模型1－干电池；2－灯泡；3－开关•电路有两个方面的作用：实现能量的转换、传输和分配（如电力系统电路等），即电力电路；实现电信号的处理与传递（如广播电视系统），即信号电路。课题一电路及基本物理量汽车电工电子技术单元一直流电路二、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图1-2几种常见的理想电路元件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。电路模型中的理想元件用规定的电路符号来表示所得到的电路模型图，称为电路图汽车电工电子技术单元一直流电路三、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。电流的单位是安培（A），另外还有毫安（mA）、千安（KA）、微安（μA）等.对于直流电流，单位时间内通过导体横截面的电荷量是恒定不变的.对于交流电流，则电流为tQIdtdqi•（1）电流的正方向习惯上规定正电荷定向运动的方向为电路中电流的正方向。汽车电工电子技术单元一直流电路（2）电流的参考方向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。图1-3电流的参考方向与实际方向的关系（a）i＞0（b）i＜0汽车电工电子技术单元一直流电路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，记为Uab。单位是伏特（V）。电压它总是和电路中的两个点有关。（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。对于电阻来说，电压的方向与电阻中电流的方向相同，即沿着电流方向，电位是降落的；逆着电流方向，电位是升高的。（2）电压的参考方向。若计算出的电压为正值，说明电压实际方向与选取的参考方向相同；若计算出来的的电压为负值，说明电压实际方向与选取的参考方向相反汽车电工电子技术单元一直流电路图1-4电压的参考方向与实际方向的关系（a）u＜0（b）u＞03．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的电压称为a点的电位。用Va表示。（2）参考点（也叫零电位点）。参考点的电位为0V，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。汽车电工电子技术单元一直流电路4．电动势电动势也是电路中两点间的电位差值，它只存在于电源内部，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。电动势的正方向：由电源的负极→电源正极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（J）qWEbatRURtIUItW22（2）电功率RURIUItWP22汽车电工电子技术单元一直流电路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电路通常有三种状态：负载状态、短路状态、空载状态。1.负载状态（1）电路中的电流:（2）电源的端电压:U1=E—IR0（3）电源的输出功率：若不计线路损失，即电源的输出功率等于负载的消耗功率。RREI0图1-8电路的负载状态汽车电工电子技术单元一直流电路2.短路状态（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。（3）电源的输出功率P1=U1I=0，负载所消耗的功率P2=U2I=0。图1-9电路的短路状态汽车电工电子技术单元一直流电路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。利用这个特点可以测出电源的电动势的大小。图1-10电路的空载状态二、电气设备的额定值（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，即空载状态下电源是不输出电能的。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。汽车电工电子技术单元一直流电路课题三常用的电路元件一、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/S3．电阻的分类电阻有多种分类方法。例如按照阻值是否可变可以将电阻分为：固定电阻、可变电阻（电位器）；按照电阻的组成材料可分为：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等汽车电工电子技术单元一直流电路（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）直标法。将电阻的阻值和误差直接用数字和字母印在电阻上，如图表示（电阻上无误差标示时，表示允许误差为±20%）。汽车电工电子技术单元一直流电路（2）色标法将不同颜色的色环涂在电阻上来表示电阻的标称值及允许误差。（3）文字符号法例如：3M9K，表示3.9MΩ，K表示允许误差为±10%。汽车电工电子技术单元一直流电路3．电阻额定功率的识别电阻的额定功率指电阻在直流或交流电路中，长期连续工作所允许消耗的最大功率，有两种标志方法：2W以上的电阻，直接用数字印在电阻体上；2W以下的电阻，以自身体积大小来表示功率。在电路图上表示电阻功率时，采用如图所示的符号。4．电阻允许误差标志符号（见书上表1-3）汽车电工电子技术单元一直流电路（三）可变电阻可变电阻一般称为电位器。①X型：直线型。②Z型：指数型。③D型：对数型。汽车电工电子技术单元一直流电路（四）电阻的测量图1-15用欧姆表测量电阻（a）断开电源（b）断开电源一端【讨论】如果不按规定方式测量电阻，会产生什么情况呢？汽车电工电子技术单元一直流电路二、电感元件1．电感器的分类汽车电工电子技术单元一直流电路2．电感器的命名电感器的命名由四部分组成。3．固定电感器的识别方法（1）直标法汽车电工电子技术单元一直流电路（2）色环标法【想一想】某一电感器的色环标志依次是：棕红红银，它表示的电感量和允许误差分别是多少？4．电感器的检查与测试（1）电感器的检查包括外观检查和绝缘检查。（2）测量其电阻。用万用表测量线圈阻值来判断其好坏，即检测电感器是否有短路、断路或绝缘不良等情况。汽车电工电子技术单元一直流电路三、电容元件1．电容的基本性质两个平行的导体之间填充以绝缘物就构成了电容。用C表示。电容器有两个重要的特性：（1）阻隔直流电通过、而允许交流电通过的特性。（2）充电特性、放电特性。2．电容器的型号命名方法3．电容的单位和符号图1-19电容器的电路符号汽车电工电子技术单元一直流电路陶制电容器金属化聚丙烯电容器可变电容器汽车电工电子技术单元一直流电路4．电容的主要参数（1）电容器的标称容量和偏差。（2）电容的额定直流工作电压。（3）电容器的误差指电容的实际值与标称值之间的偏差与标称值的百分比，电容器的误差通常分为三个等级：Ⅰ级（±5%）、Ⅱ（±10%）、Ⅲ（±20%）5．电容器的主要种类和特点电容器按有无极性可分为无极性电容器和有极性电容器。按电容量是否可变可分为固定电容器和可变电容器。图1-21有极性电容器的外形汽车电工电子技术单元一直流电路图1-20无极性电容器类别及外形汽车电工电子技术单元一直流电路6.电容器的检测（1）测电容的漏电阻（适用于0.1μF以上容量的电容）。（2）判断电解电容的极性电解电容器的正、负极性不允许接错。7.电容器在汽车电路中的典型应用图1-22可变电容器的外形图汽车电工电子技术单元一直流电路课题四基尔霍夫定律几个术语：（1）支路（2）节点（3）回路(4)网孔图1-23复杂电路示例【想一想】图中有几个节点？几条支路？几个回路？几个网孔？回路就一定是网孔吗？问题引入：若已知各电动势和各电阻的数值，如何求各电流的大小和方向？汽车电工电子技术单元一直流电路一、基尔霍夫电流定律（KCL）对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为0。I1I2I3I44231IIII电流定律的依据：电流的连续性I=0即：例或：04231IIII流入为正流出为负汽车电工电子技术单元一直流电路电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例I1+I2=I3例I=0基尔霍夫电流定律的推广I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义节点汽车电工电子技术单元一直流电路二、基尔霍夫电压定律（KVL）1．基尔霍夫电压定律也称为回路电压定律，该定律内容是：在任一瞬时，沿任一回路循环（顺时针方向或逆时针方向），回路中所有电动势的代数和恒等于回路中各个电阻上电压降的代数和。即∑E=∑IR该定律也可表述为：在任一回路中，从任何一点以顺时针或逆时针方向沿回路循环一周，则所有支路或元件电压的代数和等于零。即∑U=0。它体现了能量守恒定律，体现了电路中两点的电压与路径的选择方向无关，与各支路上是什么元件无关。汽车电工电子技术单元一直流电路2．基尔霍夫电压定律推广该定律的使用可以由一个闭合的真实路径推广到一个不完全由实际元件组成的假想的回路。图1-26基尔霍夫电压定律推广应用图1-27例1-4图【例1-4】如图1-27所示，R1=R2=15Ω，E1=E2=E3=12V，E4=E5=3V，求电路中的电流的大小和方向。汽车电工电子技术单元一直流电路三、基尔霍夫定律的应用1．用支路电流法求解复杂电路支路电流法是以支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出与支路电流数目相等的独立方程式，再联立求解复杂电路的方法。【例1-5】如图1-28所示，E1=10V，R1=6Ω，E2=26V，R2=2Ω，R3=4Ω，求各支路电流的大小和方向。汽车电工电子技术单元一直流电路【解】假定各支路电流方向如图，对节点A有：I1+I2=I3设图中两个回路的绕行方向为顺时针，对于回路I有E1—E2=I1R1—I2R2对于回路Ⅱ有E2=I2R2+I3R3联立方程组I1+I2=I310－26=6I1－2I226=2I2+4I3I1=－1A，I2=5AI3=4AI1为负值，说明实际方向与假定方向相反，同时说明E1此时相当于负载。【讨论】本题中若选择不同的回路绕向，结果如何？若选择E1-R1-R3-E1回路和分别和回路Ⅰ或Ⅱ列电压方程，如果如何？若假设图中相反电流方向，结果会如何？汽车电工电子技术单元一直流电路支路电流法小结解题步骤结论与引申12对每一支路假设一未知电流1.假设未知数时，正方向可任意选择。对每个节点有0I1.未知数=B，4解联立方程组对每个回路有U0#1#2#3根据未知数的正负决定电流的实际方向。3列电流方程：列电压方程：2.原则上，有B个支路就设B个未知数。（恒流源支路除外）例外？若电路有N个节点，则可以列出？个独立方程。(N-1)I1I2I32.独立回路的选择：已有(N-1)个节点方程，需补足B-（N-1）个方程。一般按网孔选择汽车电工电子技术单元一直流电路2．应用基尔霍夫定律进行电位的计算在电路中要想求出某点的电位值，也必须在电路中选择一个参考点（零电位点）。零电位点可以任意选择。电路中某点的电位，就是从该点出发，沿任选的一条路径“走”到参考点所经过的全部电位降的代数和。图1-29电位的计算例：以图中的点D为参考点，求点A的电位。有三条路径：①沿A-E1-D路径：VA=E1②沿ABD路径：VA=I1R1+I3R3+E3③沿A