汽車電工電子基礎(chǔ)-項目一

1、汽車電工電子基礎(chǔ)項目一 認識直流電路學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)要點要點1.理解電路的基本概念及基本物理量；2.掌握基本定律分析、計算電路的方法；3.理解檢測基本的電路故障的方法。項目一 認識直流電路根據(jù)電路的作用，電路可分為電工電路和電子電路。其中，根據(jù)電路的作用，電路可分為電工電路和電子電路。其中，電工電路用于實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，如電能從產(chǎn)生直至輸電工電路用于實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，如電能從產(chǎn)生直至輸送到用電設(shè)備的電路。如圖送到用電設(shè)備的電路。如圖1.11.1所示，它由電源、負載、中間所示，它由電源、負載、中間環(huán)節(jié)組成。圖環(huán)節(jié)組成。圖1.1 1.1 電能的產(chǎn)生與輸送電能的產(chǎn)生與輸送電源電源: 提供提供電能的裝

2、置電能的裝置負載負載: 取用取用電能的裝置電能的裝置發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線中間環(huán)節(jié)：傳遞、分中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用電子電路用于進行電信號的傳遞和處理，如擴音機電路。如圖電子電路用于進行電信號的傳遞和處理，如擴音機電路。如圖1.21.2所示，所示，它由信號源、中間環(huán)節(jié)和負載組成。話筒產(chǎn)生的電信號（電壓或電流）它由信號源、中間環(huán)節(jié)和負載組成。話筒產(chǎn)生的電信號（電壓或電流）經(jīng)處理后傳送給揚聲器，由揚聲器轉(zhuǎn)化為聲音。從而實現(xiàn)了電信號的產(chǎn)經(jīng)處理后傳送給揚聲器，由揚聲器轉(zhuǎn)化為聲音。從而實現(xiàn)了電信號的產(chǎn)生

3、、處理傳輸和變換功能。生、處理傳輸和變換功能。 圖圖1.2 1.2 擴音機擴音機綜上所述，電路主要由電源、負載和傳輸環(huán)節(jié)等三部分組成，如圖綜上所述，電路主要由電源、負載和傳輸環(huán)節(jié)等三部分組成，如圖1.31.3所示手電筒電路即為一簡單的電路組成；電源是提供電能或信號的設(shè)所示手電筒電路即為一簡單的電路組成；電源是提供電能或信號的設(shè)備，負載是消耗電能或輸出信號的設(shè)備；電源與負載之間通過傳輸環(huán)備，負載是消耗電能或輸出信號的設(shè)備；電源與負載之間通過傳輸環(huán)節(jié)相連接，為了保證電路按不同的需要完成工作，在電路中還需加入節(jié)相連接，為了保證電路按不同的需要完成工作，在電路中還需加入適當(dāng)?shù)目刂圃?，如開關(guān)、主令控制

4、器等適當(dāng)?shù)目刂圃?，如開關(guān)、主令控制器等。 圖圖1.3 1.3 手電筒電路手電筒電路 3. 3.電路模型電路模型 通常，電路可用實際電路和電路模型表示。其中，實際電通常，電路可用實際電路和電路模型表示。其中，實際電路是由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的路是由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的通路，如圖通路，如圖1.4(a)1.4(a)所示。而電路模型是反映實際電路部件的所示。而電路模型是反映實際電路部件的主要電磁性質(zhì)的理想電路元件及其組合，圖主要電磁性質(zhì)的理想電路元件及其組合，圖1.4(b)1.4(b)即為圖即為圖1.4(a)1.4(a)的電路模型圖。的電路模型圖。 圖圖

5、 1.4(a) 1.4(a) 照明電路實物圖照明電路實物圖 (b) (b) 電路模型圖電路模型圖 構(gòu)成電路模型的理想電路元件是指只有一種電磁性質(zhì)的假構(gòu)成電路模型的理想電路元件是指只有一種電磁性質(zhì)的假象元件。基本的理想元件有象元件?；镜睦硐朐校弘娮瑁弘娮柙?、電感、電感元件元件 、電、電容容元件元件 、電壓源、電壓源 和。和。 理想元件的符號如圖理想元件的符號如圖1.51.5所示。所示。10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡LRsUSR圖圖 1.4(a) 1.4(a) 照明電路實物圖照明電路實物圖 (b) (b) 電路模型圖電路模型圖圖圖 1.5 1.

6、5 基本理想元件基本理想元件理想元件理想元件用于表示實際元件。一般實際元件有一種不可忽略的性質(zhì)時，用于表示實際元件。一般實際元件有一種不可忽略的性質(zhì)時，只需用一個理想元件表示，當(dāng)有多個不可忽略的性質(zhì)時，需多個理想元只需用一個理想元件表示，當(dāng)有多個不可忽略的性質(zhì)時，需多個理想元件共同表示。比如，照明燈除了具有消耗電能的性質(zhì)外，通過電流時還件共同表示。比如，照明燈除了具有消耗電能的性質(zhì)外，通過電流時還會產(chǎn)生磁場（電磁感應(yīng)原理），具有感性，但是其電感較小，所以忽略會產(chǎn)生磁場（電磁感應(yīng)原理），具有感性，但是其電感較小，所以忽略不計，故畫電路模型時照明燈通常只用一個電阻表示。再比如蓄電池，不計，故畫電路

7、模型時照明燈通常只用一個電阻表示。再比如蓄電池，除了能將其他性質(zhì)的能轉(zhuǎn)換成電能的性質(zhì)外，還有通過電流時發(fā)熱，消除了能將其他性質(zhì)的能轉(zhuǎn)換成電能的性質(zhì)外，還有通過電流時發(fā)熱，消耗電能的性質(zhì)，也就是阻性，這種性質(zhì)通常不能忽略，故電源需用理想耗電能的性質(zhì)，也就是阻性，這種性質(zhì)通常不能忽略，故電源需用理想電壓源與電阻元件串聯(lián)表示。如圖電壓源與電阻元件串聯(lián)表示。如圖1.41.4（a a）所示照明電路，蓄電池由理）所示照明電路，蓄電池由理想電壓源想電壓源 和電阻和電阻 串聯(lián)表示，照明燈則用電阻串聯(lián)表示，照明燈則用電阻 表示。表示。 綜上所述，電路模型相較于實際電路繪制簡單，且計算容易，因此綜上所述，電路模型

8、相較于實際電路繪制簡單，且計算容易，因此實際電路常用電路模型表示。且為了敘述方便，本書中的電路模型一律實際電路常用電路模型表示。且為了敘述方便，本書中的電路模型一律簡稱為電路簡稱為電路。二、二、 電路的基本物理量電路的基本物理量電路中的物理量主要包括電流、電壓、電位、電阻、電電路中的物理量主要包括電流、電壓、電位、電阻、電動勢以及功率。動勢以及功率。1. 1.電流及其參考方向電流及其參考方向 電流是電荷在電場力作用下作定向移動形成的電流是電荷在電場力作用下作定向移動形成的。電流。電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流分為恒定電流和交

9、變電流兩類。恒定電流是指大小和方分為恒定電流和交變電流兩類。恒定電流是指大小和方向均不隨時間變化的電流，簡稱直流，用向均不隨時間變化的電流，簡稱直流，用I I表示；交變電表示；交變電流是大小和方向均隨時間變化的電流，簡稱交流，用流是大小和方向均隨時間變化的電流，簡稱交流，用 i i表表示。在示。在國際單位制（國際單位制（SISI）中，電流的單位是安培（）中，電流的單位是安培（A A），），1A1A的電流代表在的電流代表在1s1s（秒）的時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的（秒）的時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量為電荷量為1C1C（庫）（庫）。電流的實際方向習(xí)慣上是指正電荷移動的方向。電流的參電流的實際方向習(xí)

10、慣上是指正電荷移動的方向。電流的參考方向，就是在分析計算電路時，先任意選定某一方向，作考方向，就是在分析計算電路時，先任意選定某一方向，作為待求電流的方向，并根據(jù)此方向進行分析計算。為待求電流的方向，并根據(jù)此方向進行分析計算。a) b) a) b) 圖圖1.6 1.6 電流參考方向與實際方向電流參考方向與實際方向值得說明的是，在沒有特殊說明的情況下，電路圖上所值得說明的是，在沒有特殊說明的情況下，電路圖上所標注的電流方向都是其參考方向。此外，電流的參考方向標注的電流方向都是其參考方向。此外，電流的參考方向還可以用雙下標表示。如電流還可以用雙下標表示。如電流 表示的參考方向為從表示的參考方向為從

11、 指向指向 。2.電壓及其參考方向在電路中，電場力把單位正電荷（在電路中，電場力把單位正電荷（q q）從）從a a點移到點移到b b點所做點所做的功（的功（WW）就稱為）就稱為a a、b b兩點間的電壓。電壓也有直流和交流兩點間的電壓。電壓也有直流和交流之分。之分。電壓電壓的單位為伏特（的單位為伏特（V V）。）。1V1V的電壓代表在電場力的作用下，的電壓代表在電場力的作用下，1C1C的正電荷從一點移動到另一點所做的功為的正電荷從一點移動到另一點所做的功為1J1J（焦）。（焦）。電壓的實際方向規(guī)定從高電位指向低電位，其方向可用箭頭電壓的實際方向規(guī)定從高電位指向低電位，其方向可用箭頭表示，也可用

12、表示，也可用“+ +”“”“- -”極性表示，如圖極性表示，如圖1.71.7所示所示。和和電流的參考方向一樣，也需設(shè)定電壓的參考方向。電壓的電流的參考方向一樣，也需設(shè)定電壓的參考方向。電壓的參考方向也是任意選定的，當(dāng)參考方向與實際方向相同時，參考方向也是任意選定的，當(dāng)參考方向與實際方向相同時，電壓值為正；反之，電壓值則為負電壓值為正；反之，電壓值則為負。 圖圖1.7 1.7 電壓參考方向的電壓參考方向的設(shè)定設(shè)定3.3.電位電位是一個相對的概念，是指電路中某點到參考點的電電位是一個相對的概念，是指電路中某點到參考點的電壓。電位在電路分析中常用來和其他點進行電位比較，壓。電位在電路分析中常用來和其

13、他點進行電位比較，如二極管陰極和陽極電位的比較，可用來判斷其導(dǎo)通方如二極管陰極和陽極電位的比較，可用來判斷其導(dǎo)通方向；晶體管基極、集電極、發(fā)射極電位的比較，可用于向；晶體管基極、集電極、發(fā)射極電位的比較，可用于判定其工作狀態(tài)。判定其工作狀態(tài)。在計算某點電位時，首先選定參考點在計算某點電位時，首先選定參考點, ,參考點電位為參考點電位為0 0。電路中的參考點可任意選定。但通常，當(dāng)電路中有接地電路中的參考點可任意選定。但通常，當(dāng)電路中有接地點時，則以地為參考點。若沒有接地點時，則選擇較多點時，則以地為參考點。若沒有接地點時，則選擇較多導(dǎo)線的匯集點為參考點。在電子線路中，則以設(shè)備外殼導(dǎo)線的匯集點為參

14、考點。在電子線路中，則以設(shè)備外殼為參考點。參考點在電路圖上用符號為參考點。參考點在電路圖上用符號“”“”表示。電位表示。電位用事符號用事符號 表示，其單位和電壓單位相同，是伏特（表示，其單位和電壓單位相同，是伏特（V V）。）。4.4.電動勢電源電源力把單位正電荷由低電位點力把單位正電荷由低電位點B B經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位點經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位點A A克服電場力克服電場力所做的功，稱為電源的電動勢。電動勢用所做的功，稱為電源的電動勢。電動勢用E E或或e e表示表示，電動勢，電動勢的單位也是的單位也是伏特（伏特（V V）。）。電動勢與電壓的實際方向不同，電動勢的方向是從低電位指向高電位，電動勢

15、與電壓的實際方向不同，電動勢的方向是從低電位指向高電位，即由即由“- -”極指向極指向“+ +”極，而電壓的方向則從高電位指向低電位，即由極，而電壓的方向則從高電位指向低電位，即由“+ +”極指向極指向“- -”極。此外，電動勢只存在于電源的內(nèi)部。極。此外，電動勢只存在于電源的內(nèi)部。5. 5.電阻電阻電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量。在一定的溫度下，導(dǎo)體電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量。在一定的溫度下，導(dǎo)體電阻電阻 與導(dǎo)體的長度與導(dǎo)體的長度 成正比，與截面積成正比，與截面積 成反比，而且還與導(dǎo)體的電阻率成反比，而且還與導(dǎo)體的電阻率 有關(guān)。有關(guān)。 電阻電阻 的標準單位是的標準單位

16、是歐歐6.6.功率 單位時間內(nèi)電場力或電源力所做的功，稱為功率，用單位時間內(nèi)電場力或電源力所做的功，稱為功率，用P P或或p p表示，功率的表示，功率的單位是瓦特（單位是瓦特（WW）。）。任務(wù)二 電路的基本定律的認識和驗證一、一、 歐姆定律歐姆定律1. 1.部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律不含電源的一段電路稱為部分電路，如圖不含電源的一段電路稱為部分電路，如圖1.111.11所示。實驗證明，所示。實驗證明，在一段電路中，通過電路的電流與這段電路兩端的電壓成正比，在一段電路中，通過電路的電流與這段電路兩端的電壓成正比，而與電阻成反比，這一關(guān)系稱為部分電路的歐姆定律。而與電阻成反比，這一關(guān)系稱為部

17、分電路的歐姆定律。a) b) a) b) 圖圖 1.11 1.11部分電路部分電路歐姆定律歐姆定律2.2.全電路歐姆定律含有含有電源的閉合回路稱為全電路，如圖電源的閉合回路稱為全電路，如圖1.121.12所示所示。全。全電路電路歐姆定律的內(nèi)容是：在一個全電路中，電流歐姆定律的內(nèi)容是：在一個全電路中，電流 I I的的大小與電動大小與電動勢勢 E E成正比成正比，與電路的總電阻，與電路的總電阻 成反比。在成反比。在 I I與與E E 參考方向一參考方向一致時，如圖致時，如圖1.111.11所示所示， 圖圖 1.12 1.12 全電路全電路歐姆定律歐姆定律二、 基爾霍夫定律2. 2.基爾霍夫電流定律

18、（基爾霍夫電流定律（KCLKCL）基爾霍夫基爾霍夫電流定律簡稱電流定律簡稱KCLKCL，其內(nèi)容是：任一時刻，流入電路中任，其內(nèi)容是：任一時刻，流入電路中任一節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和，一節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和，即即 根據(jù)根據(jù)KCLKCL定律的內(nèi)容，可對圖定律的內(nèi)容，可對圖1.121.12的節(jié)點的節(jié)點B B列出如下列出如下方程方程需要注意的是，定律中的需要注意的是，定律中的“流入流入”和和“流出流出”，均是以參考方向為依據(jù)，均是以參考方向為依據(jù)的。若計算的結(jié)果為負值則表示參考電流方向與實際的電流方向相反的。若計算的結(jié)果為負值則表示參考電流方向與實際的電流方向相反。出入

19、II321III基爾霍夫電流定律不僅適用于節(jié)點，也可推廣應(yīng)用到包基爾霍夫電流定律不僅適用于節(jié)點，也可推廣應(yīng)用到包圍幾個節(jié)點的閉合面（也稱圍幾個節(jié)點的閉合面（也稱廣義節(jié)點廣義節(jié)點）。如圖）。如圖1.141.14所示的電所示的電路中，可以把三角形路中，可以把三角形ABCABC看作廣義的節(jié)點，用看作廣義的節(jié)點，用KCLKCL可可列出列出可見，在任一時刻，流過任一閉合面電流的代數(shù)和恒等于零可見，在任一時刻，流過任一閉合面電流的代數(shù)和恒等于零。0CBAIII圖1.14 KCL1.14 KCL的推廣 3.3.基爾霍夫電壓定律（KVLKVL） 基爾霍夫電壓定律簡稱KVLKVL，其內(nèi)容是：對于電路中的任一回路

20、，沿選定方向（順時針或者逆時針）繞行一周，各段電壓的代數(shù)和等于零，即基爾霍夫電壓定律不僅應(yīng)用于回路，也可推廣應(yīng)用于一段不閉合電路，如圖1.161.16所示。電路中，A A、B B兩端未閉合，若設(shè)A A、B B兩點之間的電壓為U UABAB，按逆時針繞行方向可得則 上式表明，開口電路兩端的電壓等于該兩端點之間各段電壓降之和。0U圖 1.16 KVL 1.16 KVL的推廣 02RSABUUUIRUUSAB2三、 電阻串并聯(lián)的特點1 1. .電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)若干電阻依次相連，而且通過相同的電流，這樣的連接法稱為電阻的串若干電阻依次相連，而且通過相同的電流，這樣的連接法稱為電阻的串聯(lián)，如圖聯(lián)，如

21、圖1.18 a1.18 a）所示，）所示，b b）為其等效電路。為簡單起見，現(xiàn)以兩個電阻）為其等效電路。為簡單起見，現(xiàn)以兩個電阻的串聯(lián)為例，總結(jié)電阻串聯(lián)的特點的串聯(lián)為例，總結(jié)電阻串聯(lián)的特點。（1 1）各電阻中通過同一電流；）各電阻中通過同一電流；（2 2）總電壓等于分電壓之和，即）總電壓等于分電壓之和，即 ；（3 3）等效電阻等于各電阻之和）等效電阻等于各電阻之和, ,即即 ；( (4) 4) 串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比，即成正比，即 ， 。a) b)a) b)圖圖1.18 1.18 電阻串聯(lián)及電阻串聯(lián)及等效電路等效電路21UUU21RRRURRRU2111UR

22、RRU21222. 2.電阻的并聯(lián)若干電阻并排接在兩個公共點之間，使得每個電阻承受相同的電壓，若干電阻并排接在兩個公共點之間，使得每個電阻承受相同的電壓，這種連接方法稱為電阻的并聯(lián)，如圖這種連接方法稱為電阻的并聯(lián)，如圖1.191.19(1) (1) 各各電阻兩端的電壓相同；電阻兩端的電壓相同；(2) (2) 總電流等于各分電流之和，總電流等于各分電流之和， ；(3) (3) 等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和，等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和， ；(4)(4)并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比，并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比， ， 。 a) a) b b) ) 圖圖1.19 1.19 電阻的電阻

23、的并聯(lián)及并聯(lián)及等效電等效電阻阻21III21111 RRRIRRRI2121IRRRI2112 3.3.電阻的混連實際應(yīng)用中經(jīng)常會遇到既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電實際應(yīng)用中經(jīng)常會遇到既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路，稱為電阻的混聯(lián)電路，如圖路，稱為電阻的混聯(lián)電路，如圖1.211.21所示。所示。求解電阻的混聯(lián)電路時，首先應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電阻串并求解電阻的混聯(lián)電路時，首先應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電阻串并聯(lián)的特征，分清哪些電阻是串聯(lián)的，哪些電阻是并聯(lián)的，然聯(lián)的特征，分清哪些電阻是串聯(lián)的，哪些電阻是并聯(lián)的，然后應(yīng)用歐姆定律、分壓和分流的關(guān)系求解。后應(yīng)用歐姆定律、分壓和分流的關(guān)系求解。 圖圖1.21 1.2

24、1 電阻混連電阻混連四、電源的兩種模型及其等效變換1.電壓源 在電路中，電壓源用理想電壓源 和內(nèi)阻 串聯(lián)表示，如圖1.22 a）所示。 a） b)圖 1.22 電壓源模型及其外特性曲線a) b) 圖1.23 理想電壓源及其外特性曲線2.2.電流源實際電源除了用電壓源表示以外，還可以用電流源表示。電流源的電實際電源除了用電壓源表示以外，還可以用電流源表示。電流源的電路是由理想電流源路是由理想電流源 和內(nèi)阻和內(nèi)阻 并聯(lián)組成的，如圖并聯(lián)組成的，如圖1.24a)1.24a)所示。所示。 (a) (b)圖1.25 理想電流源及其外特性曲線a) b)圖1.24 電流源及其電路外特性曲線3.3.電壓源與電流

25、源的等效變換同一個實際電源即可用電壓源表示，又可用電流源表示，對于同同一個實際電源即可用電壓源表示，又可用電流源表示，對于同一外電路，若兩種電源的外特性相同，就說它們之間是等效的，可以一外電路，若兩種電源的外特性相同，就說它們之間是等效的，可以相互替代，如圖相互替代，如圖1.261.26所示。所示。 圖1.26 電壓源電流源的等效變換在進行電源的等效變換時，應(yīng)注意以下幾點：(1)電壓源和電流源的等效關(guān)系只對外電路而言，對電源內(nèi)部則是不等效的。(2)等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應(yīng)。(3)理想電壓源與理想電流源之間無等效關(guān)系。兩電源進行等效變換的條件是任務(wù)三 汽車電路的分析與檢測一、一、

26、電路的三種狀態(tài)電路的三種狀態(tài)1. 1.開路狀態(tài)：開路也稱斷路，是指電路中的某處被斷開時的狀態(tài)，電源開路狀態(tài)：開路也稱斷路，是指電路中的某處被斷開時的狀態(tài)，電源和負載沒有構(gòu)成閉合回路，負載中無電流流過，如圖和負載沒有構(gòu)成閉合回路，負載中無電流流過，如圖1. 311. 31所示，開關(guān)所示，開關(guān)S S斷開的狀態(tài)即為斷路。斷開的狀態(tài)即為斷路。2. 2.通路狀態(tài)：通路狀態(tài)也稱有載狀態(tài)，是指電流通過電源和負載形成回通路狀態(tài)：通路狀態(tài)也稱有載狀態(tài)，是指電流通過電源和負載形成回路的狀態(tài)，如圖路的狀態(tài)，如圖1.311.31所示，開關(guān)所示，開關(guān)S S閉合的狀態(tài)即為通路狀態(tài)。閉合的狀態(tài)即為通路狀態(tài)。3. 3.短路狀態(tài)短路狀態(tài)短路是指電流未流經(jīng)負載，而是在中途相搭接的地方通過行程回路，短路是指電流未流經(jīng)負載，而是在中途相搭接的地方通過行程回路，如圖如圖1.321.32所示。所示。圖1.31 電路的開路與通路 圖1.32 短路二、 汽車電路的檢測 汽車電路發(fā)生故障一般有以下幾種故障類型：線路斷路、線路與電源短路、線路與搭鐵短路、線路間短路、線路接觸電阻增大、線路連接器插接松動、線路漏電等。1.斷路檢測（1）用測試燈進行斷路檢測用測試燈進行斷路檢測前，應(yīng)先將電路的熔斷絲或者其他控制模塊拔掉。測試時，如圖1.33所示，將測