汽車電工電子技術基礎第一章-直流電路課件

汽車電工電子技術基礎

教學PPT重慶安全技術職業(yè)學院幸益佳2012年9月汽車電工電子技術基礎

教學PPT重慶安全技術職業(yè)學院開場白（兩課時）一、教材分析教材為楊艷芬主編，國防科技大學出版社出版的《汽車電工電子技術基礎》。本教材屬專業(yè)基礎教材，內(nèi)容以列舉要點為主，簡單明了。對于原來沒有學習類似知識的學生來講，用該教材自學會有困難，因此教學中很多內(nèi)容仍然需要詳細講解。教材的內(nèi)容緊扣后續(xù)專業(yè)課——汽車電子，故教材中涉及汽車電子的內(nèi)容是教學考核的重點，要特別提出來進行強調(diào)。專業(yè)教學要突出技能，因此教材中安排的一些實訓要盡量想辦法實施。課后作業(yè)都要求學生完成。開場白（兩課時）一、教材分析二、學生分析來自職高和普高的學生在班級中幾乎一半對一半。教材中《直流電路》、《電磁學原理》等章節(jié)的內(nèi)容對來自普高的學生來講沒有問題，但涉及電子技術的內(nèi)容，若按教材教學，學習難度較大。對于來自職高的學生來說，雖然電子技術的內(nèi)容學過，并且當時所用教材比現(xiàn)用教材的內(nèi)容要多一些，難度也要大一些，但就我對現(xiàn)在職高教學狀況的了解，因為學生對技術沒有實習過，知識的掌握是不牢固的，所以也有詳細講解的必要。二、學生分析三、教學思路1、按教材的邏輯組織教學，強調(diào)涉及汽車電子的內(nèi)容。2、補充電路圖識圖方法的教學并進行相應訓練。3、輔導完成課后全部作業(yè)。4、適當安排一些實物教學和實驗、實習教學，適時進行必要的技能訓練。5、教授一些學習方法（如用斐波納契數(shù)2、3、5、8幫助掌握知識要點等——注：在講授文字旁邊標注的如【2】等數(shù)字即為符合斐波納契數(shù)的知識要點數(shù)），板書體現(xiàn)知識重組。三、教學思路第1章直流電路

（18課時）第1章直流電路

（18課時）1.1概述1.1.1電路及電路圖1.電路的組成電路一般由電源、用電器、導線和開關組成。電路組成的最大特點是，回路！即，不管開關閉合還是斷開，只要是包含有所有電路組成部分，電路在結構上就是一個閉合的環(huán)路。從上述意義來看，接入電路的任何元器件都至少具備兩個連接端鈕。1.1概述2.電路圖用元器件圖形符號表示實際電路中各元器件之間連接關系的圖形稱為電路原理圖。電路原理圖既表達了電路中各元器件之間的連接關系，也通常會標注元器件的參數(shù)和電路參數(shù)，因此能看懂這樣的電路圖就能明白電路的工作原理。2.電路圖從某種意義上講電路圖就是電工、電子技術的專業(yè)語言，這與語言、文字是語文課的專業(yè)語言，符號和表達式是數(shù)學課的專業(yè)語言一樣。因此可以這樣認為：不識電路圖，就學不好電工、電子技術。我們應該把學習識讀電路圖作為專業(yè)學習的重點。從某種意義上講電路圖就是電工、電子技術的專業(yè)語言，這與語言、小貼士：怎樣學習識讀電路圖看懂電路圖的基礎是理解、掌握電路的工作原理，記憶電路圖的技巧是關注每一只元器件端口的連接。除此之外，以下方法對熟練識圖電路圖很有幫助。1、多看，混個眼熟。2、多讀，混個嘴熟。實際上是思路熟。3、多畫，混個手熟。不過畫圖很講方法。4、多實際操作，包括經(jīng)常地模仿制作一些小電路，搞一些電路維修等，這是對電路元器件及電路本身的身體感覺。豐富的因感覺而獲得的感性知識能幫助對電路圖的理解和記憶。小貼士：怎樣學習識讀電路圖看懂電路圖的基礎是理解、掌握電路的汽車應用汽車上的照明系統(tǒng)是典型的直流電路。汽車上的電源有蓄電池和發(fā)電機兩種【2】蓄電池在汽車為運行時向有關設備供電，發(fā)動機運行后再取代蓄電池向有關設備供電并同時對蓄電池充電。汽車的車架充作連線，稱為“搭鐵”。汽車應用汽車上的照明系統(tǒng)是典型的直流電路。1.1.2電路的三種狀態(tài)【3】1.通路：電路一般的正常的工作狀態(tài)，也稱有載工作狀態(tài)。2.斷路：又稱開路、空載狀態(tài)，就是電源與部分或者全部負載的連接斷開。3.短路：又稱過載狀態(tài)，就是電源或者負載兩端被電阻接近于“零”的導體直接接通。1.1.2電路的三種狀態(tài)【3】電路短路時由于電流無法流經(jīng)負載，負載不能正常工作，同時有的負載也可能會因此被損壞。倘若電源兩端出現(xiàn)短路，則極容易燒毀電源，甚至由此引起火災。防止因電路短路引起負載損壞或火災事故的常用辦法就是：在電源與負載之間串接保險絲。電路短路時由于電流無法流經(jīng)負載，負載不能正常工作，同時有的負1.1.3汽車電路的特點1.低壓直流供電：柴油機車輛大多采用24V電源供電，汽油機車輛大多采用12V電源供電。2.單線制：即利用汽車發(fā)動機、底盤和車身等【3】金屬部件作為各種電器設備的公共連線，使得電氣設備到電源只需要另設一根導線。3.負極搭鐵：采用負極搭鐵方式的優(yōu)點是汽車車架和車身均不易銹蝕，且汽車電器對無線電設備如汽車音響、通信系統(tǒng)等的干擾也較正極搭鐵方式小得多?！?】1.1.3汽車電路的特點1.2電路的基本物理量電路的基本物理量不多：電流、電壓（電位和電動勢）、電阻、電功（電功率），不管是分析電路還是描述電路元件，只使用上述物理量就足夠了！這就是基本物理量的意義。1.2.1電流有兩層含義，一是指一種物理現(xiàn)象：自由電荷的定向移動。再就是描述電流大小的物理量即電流強度的簡稱。1.2電路的基本物理量1、電流強度大小的表達式和單位一般表達式：i=dq/dt，直流情況下：I=Q/t國際單位：基本單位安培，簡稱“安”（A），加字頭M、K（大寫）、m、μ、n（小寫）分別稱為兆安、千安（基本單位的百萬倍、千倍）和毫安、微安、納安（基本單位的千分之一、百萬分之一、十億分之一），字頭間的進位為千進位。2、電流的方向實際（正）方向：正電荷定向移動的方向。參考正方向：任意假定，用代數(shù)方法進行計算，以計算結果的正負符號確定電流的實際正方向。1、電流強度大小的表達式和單位1.2.2電壓、電位和電動勢電壓是電流的原動力，電位是表示電壓的一種形式，而電動勢卻是衡量電源將其他形式能量轉換成電能能力大小的一個物理量。所以三者之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。1.電壓1）電壓的定義及表達式在電路中，如果設正電荷由a點移動到b點時電場力所做的功為dw,則a、b兩點間的電壓一般表達式：uab=dw/dq，直流情況下：U=W/Q1.2.2電壓、電位和電動勢國際單位：基本單位伏特，簡稱“伏”（V），加字頭M、K（大寫）、m、μ、n（小寫）分別稱為兆伏、千伏（基本單位的百萬倍、千倍）和毫伏、微伏、納安（基本單位的千分之一、百萬分之一、十億分之一），字頭間的進位為千進位。2)電壓的方向實際（正）方向：高電位點指向低電位點，即電位降的方向。參考正方向：任意假定，用代數(shù)方法進行計算，以計算結果的正負符號確定電流的實際正方向。國際單位：基本單位伏特，簡稱“伏”（V），加字頭M、K（大寫3）關于關聯(lián)參考方向在對電路進行分析和計算時，電壓和電流參考方向的假定原則上是任意的。但是為了方便，元件上的電壓和電流常取一致的參考方向，稱為關聯(lián)參考方向。3）關于關聯(lián)參考方向2.電位電位是度量電勢能大小的物理量，在數(shù)值上等于電場力將單位正電荷從該點移動到參考點所做的功，即一般表達式：u=dw/dq，直流情況下：V=W/Q單位同電壓。電壓與電位的關系為：uab=ua-ub。電壓就是電位之差。電位的高低與參考點的選擇有關，可正可負，但是兩點之間電壓的大小與參考點的選擇無關。

2.電位3.電動勢電源內(nèi)部非電場能量轉化成電場能量，非電場力做功。衡量這種非電場力做功能力的物理量就是電動勢。在數(shù)值上電動勢的大小等于將單位正電荷從電源負極移動到電源正極所做的功，用Es表示。電動勢的方向在電源內(nèi)部由低電位指向高電位，即由電源負極指向正極。單位也同電壓。3.電動勢1.2.3電阻1.電阻的概念自由電子在運動的過程中會不斷地與金屬中的離子發(fā)生碰撞，從而阻礙了其定向移動，這種阻礙作用就稱為電阻，用符號R或r表示。單位為歐姆（Ω）。加字頭M，K叫兆歐（MΩ

）、千歐（KΩ

），千進位。1kΩ=103Ω，1MΩ=106Ω2.電阻定義及表達式電阻的定義為：當導體兩端加1V電壓，通過的電流為1A時，導體的電阻就是1Ω。R=U/I稱為定義式，也稱量度式。1.2.3電阻上述定義式，如果表述成“導體的電阻與加在導體兩端的電壓成正比，與流過其中的電流成反比”就大錯特錯了，這是只注意運用語文工具，借助數(shù)學表達方式，但不注意概念的物理意義的結果。電阻的決定式為：

R=ρ用上述表達方式就是正確的，即：一段導體的電阻與導體的長度成正比與導體的橫截面積成反比，系數(shù)ρ是與材料相關的參數(shù)，稱為電阻率，說明電阻值的大小與做導體的材料有關。上述定義式，如果表述成“導體的電阻與加在導體兩端的電壓成正比1.2.4電功和電功率1.電功電流通過負載時對負載所做的功稱為電功，用符號W表示。在一段電路中，電流對負載所做的功與負載兩端的電壓U（V）和通過負載的電流I（A）以及通電時間t（s）成正比，其表達式（也是定義式）為：W=UIt電位，國際單位是焦耳（J），工程上常用電位為千瓦時（KWh），俗稱“度”。1度=1KWH=3.6×10J1.2.4電功和電功率電功率電流做功的效率，即單位時間電流所做的功，表達式為：P=W/t.電功率的國際單位是瓦特，簡稱瓦（W），加字頭M、K、m等可有兆瓦、千瓦、毫瓦等，進率為千進位。電功率1.3電阻、電容和電感元件電路元件又稱電路模型，是對實際電路元件的理想化，抽象化，一個電路元件符號僅代表一種電路特性。1.3.1電阻元件1.電阻元件的特性僅代表元件消耗電能的特性。字母符號為R，圖形符號設元件兩端的電壓與其中的電流的方向為關聯(lián)參考方向則電阻元件的功率p=ui=u/R≥0，表明電阻總是消耗能量的。1.3電阻、電容和電感元件研究電路元件的特性常用伏安關系和伏安曲線，電阻元件的伏安特性受歐姆定律約束，曲線如下圖研究電路元件的特性常用伏安關系和伏安曲線，電阻元件的伏安特性圖中曲線過原點表明元件為即時元件，即元件的激勵和響應只與元件當前的狀況有關，與元件的歷史狀況無關，或者說元件本身沒有記憶特性；曲線關于原點對稱，分布在一、三兩個象限說明元件沒有極性，使用時不用考慮接向；曲線為一條直線，表明元件的特性不受電壓、電流大小及變化的影響，稱為線性元件?！?】圖中曲線過原點表明元件為即時元件，即元件的激勵和響應只與元件2.電阻器的作用電阻器是用碳及鎳鎘合金等材料制成一種具有一定阻值的電路元件。在電路中單獨使用能起降壓和限流作用，與電容、電感等電路元件配合和可以起到濾波、定時等更多的作用，是電子電路中使用最廣泛的電路元件。3.常用電阻器電阻器按阻值是否可變分為固定電阻和可變電阻兩大類，當然按其他分類標準電阻可以有更多種類，如按制作材料分為碳膜電阻、金屬膜電阻、氧化膜電阻等等。2.電阻器的作用電路基礎電路基礎1.3.2電容元件僅代表儲存電場能量的電路特性。實際電容器通常由兩塊金屬板中間充滿絕緣介質構成，電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)等量一號電荷，并在兩極板間形成電場，存儲電荷。_+qqU1.3.2電容元件_+qqU字母符號為c，圖形符號電容器極板上存儲的電量q與外加電壓u成正比，即，電容量c的定義式（量度式）為c=q/u在國際單位制中，電容（電容量的簡稱）為法拉（F）。當將電容器充上1V的電壓時，極板上若存儲了1C的電量，則該電容器的電容量就是1F。工程上長采用微法（μF）或皮法（pF），F(xiàn)、μF、pF百萬進位。即，

C＋－ui1F=106

F1F

=106pF字母符號為c，圖形符號C＋－ui1F=106F當電容器上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電容器的伏安關系為i=dq/dt=cdu/dt，是微分的關系。該式表明，電容元件上通過的電流與元件兩端的電壓相對時間的變化率成正比。電壓變化越快，電流越大。當電容元件兩端加恒定電壓時，因du/dt=0，則i=0，這時電容元件相當于開路，故電容元件有隔直流的作用。該特性常簡稱為電容器的“隔直通交”特性。當電容器上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電容器的伏安關系為將上式兩邊乘以電壓u并取從0到u的定積分，可得到電容元件極板間存儲的電場能量的公式，為：汽車電工電子技術基礎第一章--直流電路課件1.3.3電感元件僅代表儲存磁場能量的電路特性。實際電感通常由線圈構成，當電感線圈通以電流時，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部和周圍磁場，存儲磁場能量。字母符號為L，圖形符號1.3.3電感元件i(t)+-u(t)(t)＝N(t)+-u(t)iLi(t)+-u(t)(t)＝N(t)+-u(電感上的磁通量Φ與電流成正比，即，電感量l的定義式（量度式）為

L=Φ/i在國際單位制中，電感（電感量的簡稱）為亨利（H），當線圈中的電流變化率為1A/s，產(chǎn)生1V的電壓時，則該感線圈的電感量（電感）就是1H。工程上長采用毫亨（mH）或微亨（μH），H、mH、μH千進位。即，1H=103

mH1mH

=103

H電感上的磁通量Φ與電流成正比，即，電感量l的定義式（量度式）當電感上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電感的伏安關系為u=-eL=dΦ/dt=Ldi/dt，也是微分的關系。該式表明，電感元件兩端的電壓與電流相對時間的變化率成正比，電流變化越快，電感元件產(chǎn)生的自感電動勢越大，與其平衡的電壓也越大。當電感元件中流過穩(wěn)定的直流電流時，因di/dt=0，eL=0，故u=0，這時的電感元件相當于短路。該特性常簡稱為電感元件的“隔交通直”特性。當電感上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電感的伏安關系為將上式兩邊乘以電壓i并取從0到i的定積分，可得到電感元件中存儲的磁場能量的公式，為：將上式兩邊乘以電壓i并取從0到i的定積分，可得到電感元件中存從上述電容元件和電感元件的陳述中，不難發(fā)現(xiàn)，電容元件和電感元件的某些特性剛好成為“相對”的關系，其實這種情況在電路、磁路以及電路與磁路之間都存在，稱為“對偶關系”，學習中理解和掌握這些對偶關系，可以幫助建立知識系統(tǒng)，減少記憶量。這也是一種學習的好方法。從上述電容元件和電感元件的陳述中，不難發(fā)現(xiàn)，電容元件和電感元電容元件與電感元件的比較：電容C電感L變量電流i磁鏈關系式電壓u

電荷q

(1)元件方程的形式是相似的；(2)若把u-i，q-，C-L，

i-u互換,可由電容元件的方程得到電感元件的方程；(3)C和L稱為對偶元件,、q等稱為對偶元素。結論電容元件與電感元件的比較：電容C電感L變量電流i關系1.4歐姆定律1.4.1部分電路歐姆定律不含電源的一段電路稱為部分電路。部分電路歐姆定律的表述為：流過電路的電流和加在這段電路兩端的電壓成正比，與這段電路的電阻成反比。一般表達式：i=u/R，直流狀況下：I=U/R。部分電路歐姆定律適用于線性電阻元件，對于電解液導電也基本適用，但對氣體導電不適用。1.4歐姆定律1.4.2全電路歐姆定律全電路是指含有電源的閉合回路。電源以外的電路稱為外電路，外電路的電阻R（或者RL）稱為外電阻；電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，電源內(nèi)部的電阻r（或者R0）稱為內(nèi)電阻。1.4.2全電路歐姆定律全電路歐姆定律：全電路中流過的電流，其大小與電源的電動勢成正比，而與電路的全部電阻成反比。外電路總電阻上的電壓稱為外電壓，也稱為路端電壓。根據(jù)部分電路歐姆定律可知，U=IR=E-Ir。對于給定的電源，E和r是不變的，由上式可知，當R→∞，即負載開路時，I=0，U=E,利用這一特點可用電壓表測量電源的電動勢。全電路歐姆定律：全電路中流過的電流，其大小與電源的電動勢成正1.4.3焦耳定律電流流過導體時會產(chǎn)生熱量。焦耳定律：電流通過導體時，電流產(chǎn)生的熱量Q與電流I的平方、導體的電阻及通電時間t成正比。

電流的熱效應既有有利的一面，也有不利的一面。有利一面如：白熾燈、熔斷器、電熱器具等。不利一面如：導線發(fā)熱。1.4.3焦耳定律1.5電阻串聯(lián)電路與電阻并聯(lián)電路許多電路元件，不管性質相同還是不同都可以組成串聯(lián)和并聯(lián)電路，但本書僅介紹電阻元件的串并聯(lián)。1.5.1電阻串聯(lián)電路1.串聯(lián)電阻的特點及相關公式幾個電阻首尾相聯(lián)，中間沒有分支，這種聯(lián)接方式，叫做電阻的串聯(lián)。串聯(lián)連接的最大特點就是“無分支”！1.5電阻串聯(lián)電路與電阻并聯(lián)電路汽車電工電子技術基礎第一章--直流電路課件串聯(lián)電阻的特點如下【5】1）由于電路無分支，故任一電阻中流過的電流相同。2）等效電阻等于各電阻之和。3）串聯(lián)電阻分壓，但各電阻上的電壓之和等于總電壓。4）因為各串聯(lián)電阻流過同一電流，故電阻分壓與其阻值成正比。5）因4）中道理，串聯(lián)電阻中的電功率分配也與電阻值成正比。串聯(lián)電阻的特點如下【5】2.串聯(lián)電阻的應用1）用于降壓。如電壓表擴大量程。2）用電位器改變輸出電壓（分壓）。如音響中的音量控制。3）用來控制輸出電流（限流）注意：以上應用僅限于小電流電路！2.串聯(lián)電阻的應用1.5.2電阻并聯(lián)電路1.并聯(lián)電阻的特點及相關公式將幾個電阻首與首相聯(lián)，尾與尾相聯(lián)，這種聯(lián)接方式叫做電阻的并聯(lián)。一定理解“首與首”、“尾與尾”相連的含義，要直接，中間不要夾雜其他元件。并聯(lián)電阻是有分支的電路，“首”相連“尾”相連，是這種分支的特點。1.5.2電阻并聯(lián)電路并聯(lián)電阻有如下特點【5】1）由于所有電阻“首”在一起，“尾”在一起，因此承受的是同一電壓。2）等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和。電阻的倒數(shù)稱為電導，用字母G，因此從電導的角度，等效電導等于各電導之和。G=G1+G23）各支路對總電流進行分流。但各支路電流之和等于總電流。并聯(lián)電阻有如下特點【5】4）因為各支路電阻承受同一電壓，故各支路的電流與本支路的電阻成反比。但從電導的角度看各支路的電流則與本支路的電導成正比。5）因4）中道理，并聯(lián)電阻中的電功率分配也與電導值成正比。2.并聯(lián)電阻的應用1）用于分流，如電流表擴大量程。2）多電器使用，都是并聯(lián)的。并聯(lián)電路的的優(yōu)點各用電器能單獨工作，互不影響。4）因為各支路電阻承受同一電壓，故各支路的電流與本支路的電阻串聯(lián)和并聯(lián)是元件最基本的連接，但是還是有不少人在判斷元件是串聯(lián)還是并聯(lián)的問題出錯，主要原因是沒有把元件串聯(lián)、并聯(lián)的本質特點搞清楚。串聯(lián)的本質特點是“無分支”，并聯(lián)的本質特點是各元件都承受“同一電壓”。串聯(lián)和并聯(lián)具有對偶關系串聯(lián)?并聯(lián)；串聯(lián)中電阻?并聯(lián)中電導；串聯(lián)中電壓?并聯(lián)中電流，如此這樣它們的公式便有統(tǒng)一的格式。大家可以自行列表比照。串聯(lián)和并聯(lián)是元件最基本的連接，但是還是有不少人在判斷元件是串1.6基爾霍夫定律電路元件的串聯(lián)、并聯(lián)以及既有串聯(lián)又有并聯(lián)的混聯(lián)，不管參與連接的電路元件有多少，電路看起來有多么復雜，都稱為簡單電路。一句話，凡是能通過用串并聯(lián)方法等效的電路都是簡單電路。凡是不能通過用串并聯(lián)方法等效的電路，不管電路元件有多么少，電路看起來多么簡單，都是復雜電路。歐姆定律是分析和計算電路的基本定律，但在復雜電路中的分析和計算中需要應用基爾霍夫定律才能解決問題。1.6基爾霍夫定律幾個基本概念1.支路：由一個或一個以上的元件所組成的中間無任何分岔的電路稱為支路。2.節(jié)點：三條及三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。3.回路：電路中任一閉合的路徑稱為回路。4.網(wǎng)孔：如漁網(wǎng)一樣，在內(nèi)部不含任何支路的回路稱為網(wǎng)孔。幾個基本概念1.6.1基爾霍夫第一定律基爾霍夫第一定律簡稱KCL，又稱節(jié)點電流定律?；鶢柣舴虻谝欢梢怨?jié)點為觀察點，以節(jié)點電流為研究對象，其內(nèi)容為：在任一時刻，流入該節(jié)點的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和，即ΣI入=ΣI出，稱為節(jié)點電流方程。如果規(guī)定流入節(jié)點的電流為正值，流出節(jié)點的電流為負值，或者相反，則上述方程也可以表述為ΣI=01.6.1基爾霍夫第一定律節(jié)點電流定律表達的意義是電流連續(xù)性原理的反映，就是說電流在節(jié)點上既不會堆積，也不會被抽空，進了多少一定會出去多少，沒有進的一定沒有出的。節(jié)點電流定律也適用于廣義節(jié)點，所謂廣義節(jié)點，就是指任何一個封閉面或閉合回路。若兩個電路之間只有一根導線連接，則這根導線中的電流一定為零，這就是（工作）電路必須是回路的道理。節(jié)點電流定律表達的意義是電流連續(xù)性原理的反映，就是說電流在節(jié)節(jié)點電流定律對每個節(jié)點都使用，但如果一個電路有n個節(jié)點，雖然可以得到n個節(jié)點電流方程，但其中只有n-1個方程是獨立的。節(jié)點電流定律對每個節(jié)點都使用，但如果一個電路有n個節(jié)點，雖然1.6.2基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律簡稱KVL，又稱回路電壓定律?；鶢柣舴虻诙梢曰芈窞橛^察點，以回路電壓為研究對象，其內(nèi)容為：在任一回路，從任意點以順時針或逆時針沿回路繞行一周，則所有支路或元件上的電壓之代數(shù)和等于零，即ΣU=0，稱為回路電壓方程。如果把回路中的電動勢E看做電位升，電壓U看做電位降（可用正負號來區(qū)分）則上述方程也可以表述為沿任一回路電位的升一定等于電位的降，即有ΣE=ΣU1.6.2基爾霍夫第二定律回路電壓定律表達的意義是電位平衡的原理，也就是說回路中電動勢使電位升多少，則電阻就會讓電位降多少。因此如果回路中沒有電動勢，那么繞回路一周所有電壓降的代數(shù)和一定為零?；芈冯妷憾梢策m用于廣義回路，所謂廣義回路，是指回路的部分回路，包括電路的斷開部分，借此可以求得回路的開路電壓。任意電路只有按網(wǎng)孔列出的回路方程才是獨立的?；芈冯妷憾杀磉_的意義是電位平衡的原理，也就是說回路中電動勢1.6.3用基爾霍夫定律求解電路基本的方法有三種，即支路電流法、回路電流法、節(jié)點電位法。本書僅介紹支路電流法，這是用基爾霍夫定律解題最基本的方法。1.6.3用基爾霍夫定律求解電路支路電流法解題就是直接以支路電流為未知量，分別用基爾霍夫第一和第二定律列出所需方程。有多少支路就有多少方程，但根據(jù)第一定律只能得到比節(jié)點數(shù)少一的獨立節(jié)點方程，差缺方程都由回路電壓方程解決。支路電流法解題就是直接以支路電流為未知量，分別用基爾霍夫第一汽車電工電子技術基礎

教學PPT重慶安全技術職業(yè)學院幸益佳2012年9月汽車電工電子技術基礎

教學PPT重慶安全技術職業(yè)學院開場白（兩課時）一、教材分析教材為楊艷芬主編，國防科技大學出版社出版的《汽車電工電子技術基礎》。本教材屬專業(yè)基礎教材，內(nèi)容以列舉要點為主，簡單明了。對于原來沒有學習類似知識的學生來講，用該教材自學會有困難，因此教學中很多內(nèi)容仍然需要詳細講解。教材的內(nèi)容緊扣后續(xù)專業(yè)課——汽車電子，故教材中涉及汽車電子的內(nèi)容是教學考核的重點，要特別提出來進行強調(diào)。專業(yè)教學要突出技能，因此教材中安排的一些實訓要盡量想辦法實施。課后作業(yè)都要求學生完成。開場白（兩課時）一、教材分析二、學生分析來自職高和普高的學生在班級中幾乎一半對一半。教材中《直流電路》、《電磁學原理》等章節(jié)的內(nèi)容對來自普高的學生來講沒有問題，但涉及電子技術的內(nèi)容，若按教材教學，學習難度較大。對于來自職高的學生來說，雖然電子技術的內(nèi)容學過，并且當時所用教材比現(xiàn)用教材的內(nèi)容要多一些，難度也要大一些，但就我對現(xiàn)在職高教學狀況的了解，因為學生對技術沒有實習過，知識的掌握是不牢固的，所以也有詳細講解的必要。二、學生分析三、教學思路1、按教材的邏輯組織教學，強調(diào)涉及汽車電子的內(nèi)容。2、補充電路圖識圖方法的教學并進行相應訓練。3、輔導完成課后全部作業(yè)。4、適當安排一些實物教學和實驗、實習教學，適時進行必要的技能訓練。5、教授一些學習方法（如用斐波納契數(shù)2、3、5、8幫助掌握知識要點等——注：在講授文字旁邊標注的如【2】等數(shù)字即為符合斐波納契數(shù)的知識要點數(shù)），板書體現(xiàn)知識重組。三、教學思路第1章直流電路

（18課時）第1章直流電路

（18課時）1.1概述1.1.1電路及電路圖1.電路的組成電路一般由電源、用電器、導線和開關組成。電路組成的最大特點是，回路！即，不管開關閉合還是斷開，只要是包含有所有電路組成部分，電路在結構上就是一個閉合的環(huán)路。從上述意義來看，接入電路的任何元器件都至少具備兩個連接端鈕。1.1概述2.電路圖用元器件圖形符號表示實際電路中各元器件之間連接關系的圖形稱為電路原理圖。電路原理圖既表達了電路中各元器件之間的連接關系，也通常會標注元器件的參數(shù)和電路參數(shù)，因此能看懂這樣的電路圖就能明白電路的工作原理。2.電路圖從某種意義上講電路圖就是電工、電子技術的專業(yè)語言，這與語言、文字是語文課的專業(yè)語言，符號和表達式是數(shù)學課的專業(yè)語言一樣。因此可以這樣認為：不識電路圖，就學不好電工、電子技術。我們應該把學習識讀電路圖作為專業(yè)學習的重點。從某種意義上講電路圖就是電工、電子技術的專業(yè)語言，這與語言、小貼士：怎樣學習識讀電路圖看懂電路圖的基礎是理解、掌握電路的工作原理，記憶電路圖的技巧是關注每一只元器件端口的連接。除此之外，以下方法對熟練識圖電路圖很有幫助。1、多看，混個眼熟。2、多讀，混個嘴熟。實際上是思路熟。3、多畫，混個手熟。不過畫圖很講方法。4、多實際操作，包括經(jīng)常地模仿制作一些小電路，搞一些電路維修等，這是對電路元器件及電路本身的身體感覺。豐富的因感覺而獲得的感性知識能幫助對電路圖的理解和記憶。小貼士：怎樣學習識讀電路圖看懂電路圖的基礎是理解、掌握電路的汽車應用汽車上的照明系統(tǒng)是典型的直流電路。汽車上的電源有蓄電池和發(fā)電機兩種【2】蓄電池在汽車為運行時向有關設備供電，發(fā)動機運行后再取代蓄電池向有關設備供電并同時對蓄電池充電。汽車的車架充作連線，稱為“搭鐵”。汽車應用汽車上的照明系統(tǒng)是典型的直流電路。1.1.2電路的三種狀態(tài)【3】1.通路：電路一般的正常的工作狀態(tài)，也稱有載工作狀態(tài)。2.斷路：又稱開路、空載狀態(tài)，就是電源與部分或者全部負載的連接斷開。3.短路：又稱過載狀態(tài)，就是電源或者負載兩端被電阻接近于“零”的導體直接接通。1.1.2電路的三種狀態(tài)【3】電路短路時由于電流無法流經(jīng)負載，負載不能正常工作，同時有的負載也可能會因此被損壞。倘若電源兩端出現(xiàn)短路，則極容易燒毀電源，甚至由此引起火災。防止因電路短路引起負載損壞或火災事故的常用辦法就是：在電源與負載之間串接保險絲。電路短路時由于電流無法流經(jīng)負載，負載不能正常工作，同時有的負1.1.3汽車電路的特點1.低壓直流供電：柴油機車輛大多采用24V電源供電，汽油機車輛大多采用12V電源供電。2.單線制：即利用汽車發(fā)動機、底盤和車身等【3】金屬部件作為各種電器設備的公共連線，使得電氣設備到電源只需要另設一根導線。3.負極搭鐵：采用負極搭鐵方式的優(yōu)點是汽車車架和車身均不易銹蝕，且汽車電器對無線電設備如汽車音響、通信系統(tǒng)等的干擾也較正極搭鐵方式小得多?！?】1.1.3汽車電路的特點1.2電路的基本物理量電路的基本物理量不多：電流、電壓（電位和電動勢）、電阻、電功（電功率），不管是分析電路還是描述電路元件，只使用上述物理量就足夠了！這就是基本物理量的意義。1.2.1電流有兩層含義，一是指一種物理現(xiàn)象：自由電荷的定向移動。再就是描述電流大小的物理量即電流強度的簡稱。1.2電路的基本物理量1、電流強度大小的表達式和單位一般表達式：i=dq/dt，直流情況下：I=Q/t國際單位：基本單位安培，簡稱“安”（A），加字頭M、K（大寫）、m、μ、n（小寫）分別稱為兆安、千安（基本單位的百萬倍、千倍）和毫安、微安、納安（基本單位的千分之一、百萬分之一、十億分之一），字頭間的進位為千進位。2、電流的方向實際（正）方向：正電荷定向移動的方向。參考正方向：任意假定，用代數(shù)方法進行計算，以計算結果的正負符號確定電流的實際正方向。1、電流強度大小的表達式和單位1.2.2電壓、電位和電動勢電壓是電流的原動力，電位是表示電壓的一種形式，而電動勢卻是衡量電源將其他形式能量轉換成電能能力大小的一個物理量。所以三者之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。1.電壓1）電壓的定義及表達式在電路中，如果設正電荷由a點移動到b點時電場力所做的功為dw,則a、b兩點間的電壓一般表達式：uab=dw/dq，直流情況下：U=W/Q1.2.2電壓、電位和電動勢國際單位：基本單位伏特，簡稱“伏”（V），加字頭M、K（大寫）、m、μ、n（小寫）分別稱為兆伏、千伏（基本單位的百萬倍、千倍）和毫伏、微伏、納安（基本單位的千分之一、百萬分之一、十億分之一），字頭間的進位為千進位。2)電壓的方向實際（正）方向：高電位點指向低電位點，即電位降的方向。參考正方向：任意假定，用代數(shù)方法進行計算，以計算結果的正負符號確定電流的實際正方向。國際單位：基本單位伏特，簡稱“伏”（V），加字頭M、K（大寫3）關于關聯(lián)參考方向在對電路進行分析和計算時，電壓和電流參考方向的假定原則上是任意的。但是為了方便，元件上的電壓和電流常取一致的參考方向，稱為關聯(lián)參考方向。3）關于關聯(lián)參考方向2.電位電位是度量電勢能大小的物理量，在數(shù)值上等于電場力將單位正電荷從該點移動到參考點所做的功，即一般表達式：u=dw/dq，直流情況下：V=W/Q單位同電壓。電壓與電位的關系為：uab=ua-ub。電壓就是電位之差。電位的高低與參考點的選擇有關，可正可負，但是兩點之間電壓的大小與參考點的選擇無關。

2.電位3.電動勢電源內(nèi)部非電場能量轉化成電場能量，非電場力做功。衡量這種非電場力做功能力的物理量就是電動勢。在數(shù)值上電動勢的大小等于將單位正電荷從電源負極移動到電源正極所做的功，用Es表示。電動勢的方向在電源內(nèi)部由低電位指向高電位，即由電源負極指向正極。單位也同電壓。3.電動勢1.2.3電阻1.電阻的概念自由電子在運動的過程中會不斷地與金屬中的離子發(fā)生碰撞，從而阻礙了其定向移動，這種阻礙作用就稱為電阻，用符號R或r表示。單位為歐姆（Ω）。加字頭M，K叫兆歐（MΩ

）、千歐（KΩ

），千進位。1kΩ=103Ω，1MΩ=106Ω2.電阻定義及表達式電阻的定義為：當導體兩端加1V電壓，通過的電流為1A時，導體的電阻就是1Ω。R=U/I稱為定義式，也稱量度式。1.2.3電阻上述定義式，如果表述成“導體的電阻與加在導體兩端的電壓成正比，與流過其中的電流成反比”就大錯特錯了，這是只注意運用語文工具，借助數(shù)學表達方式，但不注意概念的物理意義的結果。電阻的決定式為：

R=ρ用上述表達方式就是正確的，即：一段導體的電阻與導體的長度成正比與導體的橫截面積成反比，系數(shù)ρ是與材料相關的參數(shù)，稱為電阻率，說明電阻值的大小與做導體的材料有關。上述定義式，如果表述成“導體的電阻與加在導體兩端的電壓成正比1.2.4電功和電功率1.電功電流通過負載時對負載所做的功稱為電功，用符號W表示。在一段電路中，電流對負載所做的功與負載兩端的電壓U（V）和通過負載的電流I（A）以及通電時間t（s）成正比，其表達式（也是定義式）為：W=UIt電位，國際單位是焦耳（J），工程上常用電位為千瓦時（KWh），俗稱“度”。1度=1KWH=3.6×10J1.2.4電功和電功率電功率電流做功的效率，即單位時間電流所做的功，表達式為：P=W/t.電功率的國際單位是瓦特，簡稱瓦（W），加字頭M、K、m等可有兆瓦、千瓦、毫瓦等，進率為千進位。電功率1.3電阻、電容和電感元件電路元件又稱電路模型，是對實際電路元件的理想化，抽象化，一個電路元件符號僅代表一種電路特性。1.3.1電阻元件1.電阻元件的特性僅代表元件消耗電能的特性。字母符號為R，圖形符號設元件兩端的電壓與其中的電流的方向為關聯(lián)參考方向則電阻元件的功率p=ui=u/R≥0，表明電阻總是消耗能量的。1.3電阻、電容和電感元件研究電路元件的特性常用伏安關系和伏安曲線，電阻元件的伏安特性受歐姆定律約束，曲線如下圖研究電路元件的特性常用伏安關系和伏安曲線，電阻元件的伏安特性圖中曲線過原點表明元件為即時元件，即元件的激勵和響應只與元件當前的狀況有關，與元件的歷史狀況無關，或者說元件本身沒有記憶特性；曲線關于原點對稱，分布在一、三兩個象限說明元件沒有極性，使用時不用考慮接向；曲線為一條直線，表明元件的特性不受電壓、電流大小及變化的影響，稱為線性元件?！?】圖中曲線過原點表明元件為即時元件，即元件的激勵和響應只與元件2.電阻器的作用電阻器是用碳及鎳鎘合金等材料制成一種具有一定阻值的電路元件。在電路中單獨使用能起降壓和限流作用，與電容、電感等電路元件配合和可以起到濾波、定時等更多的作用，是電子電路中使用最廣泛的電路元件。3.常用電阻器電阻器按阻值是否可變分為固定電阻和可變電阻兩大類，當然按其他分類標準電阻可以有更多種類，如按制作材料分為碳膜電阻、金屬膜電阻、氧化膜電阻等等。2.電阻器的作用電路基礎電路基礎1.3.2電容元件僅代表儲存電場能量的電路特性。實際電容器通常由兩塊金屬板中間充滿絕緣介質構成，電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)等量一號電荷，并在兩極板間形成電場，存儲電荷。_+qqU1.3.2電容元件_+qqU字母符號為c，圖形符號電容器極板上存儲的電量q與外加電壓u成正比，即，電容量c的定義式（量度式）為c=q/u在國際單位制中，電容（電容量的簡稱）為法拉（F）。當將電容器充上1V的電壓時，極板上若存儲了1C的電量，則該電容器的電容量就是1F。工程上長采用微法（μF）或皮法（pF），F(xiàn)、μF、pF百萬進位。即，

C＋－ui1F=106

F1F

=106pF字母符號為c，圖形符號C＋－ui1F=106F當電容器上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電容器的伏安關系為i=dq/dt=cdu/dt，是微分的關系。該式表明，電容元件上通過的電流與元件兩端的電壓相對時間的變化率成正比。電壓變化越快，電流越大。當電容元件兩端加恒定電壓時，因du/dt=0，則i=0，這時電容元件相當于開路，故電容元件有隔直流的作用。該特性常簡稱為電容器的“隔直通交”特性。當電容器上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電容器的伏安關系為將上式兩邊乘以電壓u并取從0到u的定積分，可得到電容元件極板間存儲的電場能量的公式，為：汽車電工電子技術基礎第一章--直流電路課件1.3.3電感元件僅代表儲存磁場能量的電路特性。實際電感通常由線圈構成，當電感線圈通以電流時，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部和周圍磁場，存儲磁場能量。字母符號為L，圖形符號1.3.3電感元件i(t)+-u(t)(t)＝N(t)+-u(t)iLi(t)+-u(t)(t)＝N(t)+-u(電感上的磁通量Φ與電流成正比，即，電感量l的定義式（量度式）為

L=Φ/i在國際單位制中，電感（電感量的簡稱）為亨利（H），當線圈中的電流變化率為1A/s，產(chǎn)生1V的電壓時，則該感線圈的電感量（電感）就是1H。工程上長采用毫亨（mH）或微亨（μH），H、mH、μH千進位。即，1H=103

mH1mH

=103

H電感上的磁通量Φ與電流成正比，即，電感量l的定義式（量度式）當電感上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電感的伏安關系為u=-eL=dΦ/dt=Ldi/dt，也是微分的關系。該式表明，電感元件兩端的電壓與電流相對時間的變化率成正比，電流變化越快，電感元件產(chǎn)生的自感電動勢越大，與其平衡的電壓也越大。當電感元件中流過穩(wěn)定的直流電流時，因di/dt=0，eL=0，故u=0，這時的電感元件相當于短路。該特性常簡稱為電感元件的“隔交通直”特性。當電感上的電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電感的伏安關系為將上式兩邊乘以電壓i并取從0到i的定積分，可得到電感元件中存儲的磁場能量的公式，為：將上式兩邊乘以電壓i并取從0到i的定積分，可得到電感元件中存從上述電容元件和電感元件的陳述中，不難發(fā)現(xiàn)，電容元件和電感元件的某些特性剛好成為“相對”的關系，其實這種情況在電路、磁路以及電路與磁路之間都存在，稱為“對偶關系”，學習中理解和掌握這些對偶關系，可以幫助建立知識系統(tǒng)，減少記憶量。這也是一種學習的好方法。從上述電容元件和電感元件的陳述中，不難發(fā)現(xiàn)，電容元件和電感元電容元件與電感元件的比較：電容C電感L變量電流i磁鏈關系式電壓u

電荷q

(1)元件方程的形式是相似的；(2)若把u-i，q-，C-L，

i-u互換,可由電容元件的方程得到電感元件的方程；(3)C和L稱為對偶元件,、q等稱為對偶元素。結論電容元件與電感元件的比較：電容C電感L變量電流i關系1.4歐姆定律1.4.1部分電路歐姆定律不含電源的一段電路稱為部分電路。部分電路歐姆定律的表述為：流過電路的電流和加在這段電路兩端的電壓成正比，與這段電路的電阻成反比。一般表達式：i=u/R，直流狀況下：I=U/R。部分電路歐姆定律適用于線性電阻元件，對于電解液導電也基本適用，但對氣體導電不適用。1.4歐姆定律1.4.2全電路歐姆定律全電路是指含有電源的閉合回路。電源以外的電路稱為外電路，外電路的電阻R（或者RL）稱為外電阻；電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，電源內(nèi)部的電阻r（或者R0）稱為內(nèi)電阻。1.4.2全電路歐姆定律全電路歐姆定律：全電路中流過的電流，其大小與電源的電動勢成正比，而與電路的全部電阻成反比。外電路總電阻上的電壓稱為外電壓，也稱為路端電壓。根據(jù)部分電路歐姆定律可知，U=IR=E-Ir。對于給定的電源，E和r是不變的，由上式可知，當R→∞，即負載開路時，I=0，U=E,利用這一特點可用電壓表測量電源的電動勢。全電路歐姆定律：全電路中流過的電流，其大小與電源的電動勢成正1.4.3焦耳定律電流流過導體時會產(chǎn)生熱量。焦耳定律：電流通過導體時，電流產(chǎn)生的熱量Q與電流I的平方、導體的電阻及通電時間t成正比。

電流的熱效應既有有利的一面，也有不利的一面。有利一面如：白熾燈、熔斷器、電熱器具等。不利一面如：導線發(fā)熱。1.4.3焦耳定律1.5電阻串聯(lián)電路與電阻并聯(lián)電路許多電路元件，不管性質相同還是不同都可以組成串聯(lián)和并聯(lián)電路，但本書僅介紹電阻元件的串并聯(lián)。1.5.1電阻串聯(lián)電路1.串聯(lián)電阻的特點及相關公式幾個電阻首尾相聯(lián)，中間沒有分支，這種聯(lián)接方式，叫做電阻的串聯(lián)。串聯(lián)連接的最大特點就是“無分支”！1.5電阻串聯(lián)電路與電阻并聯(lián)電路汽車電工電子技術基礎第一章--直流電路課件串聯(lián)電阻的特點如下【5】1）由于電路無分支，故任一電阻中流過的電流相同。2）等效電阻等于各電阻之和。3）串聯(lián)電阻分壓，但各電阻上的電壓之和等于總電壓。4）因為各串聯(lián)電阻流過同一電流，故電阻分壓與其阻值成正比。5）因4）中道理，串聯(lián)電阻中的電功率分配也與電阻值成正比。串聯(lián)電阻的特點如下【5】2.串聯(lián)電阻的應用1）用于降壓。如電壓表擴大量程。2）用電位器改變輸出電壓（分壓）。如音響中的音量控制。3）用來控制輸出電流（限流）注意：以上應用僅限于小電流電路！2.串聯(lián)電阻的應用1.5.2電阻并聯(lián)電路1.并聯(lián)電阻的特點及相關公式將幾個電阻首與首相聯(lián)，尾與尾相聯(lián)，這種聯(lián)接方式叫做電阻的并聯(lián)。一定理解“首與首”、“尾與尾”相連的含義，要直接，中間不要夾雜其他元件。并聯(lián)電阻是有分支的電路，“首”相連“尾”相連，是這種分支的特點。1.5.2電阻并聯(lián)電路并聯(lián)電阻有如下特點【5】1）由于所有電阻“首”在一起，“尾”在一起，因此承受的是同一電壓。2）等效電阻的倒數(shù)等于各