汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ),劉春暉劉寶君主編張斌副主編,高職高?；谀芰Ρ疚弧笆濉币?guī)劃教材（汽車檢測與維修專業(yè)）,ISBN978-7-111-38450-2,機械工業(yè)出版社CHINAMACHINEPRESS,目錄,前言第一章直流電路第二章電磁現(xiàn)象及其應用第三章正弦交流電路第四章電工測量及安全用電第五章電動機與發(fā)電機第六章半導體器件及應用第七章汽車常用電子電路第八章數(shù)字電路基礎(chǔ)參考文獻,第1章直流電路,1.1概述1.2電路的基本物理量1.3歐姆定律1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路1.5電阻、電感和電容元件1.6基爾霍夫定律,1.1概述,1.1.1電路及電路圖,電路就是電流所通過的路徑，它是由電氣設備和元器件按一定方式聯(lián)接起來的整體。,1.電路的組成（1）電能的產(chǎn)生、傳輸控制和轉(zhuǎn)換,負載:吸收電能的裝置,傳輸控制器件：導線和開關(guān),電源:提供電能的裝置,電工電路,倒車信號器件包括倒車燈和倒車蜂鳴器。倒車燈安裝在汽車后組合燈內(nèi)，倒車燈開關(guān)安裝在變速器蓋上，倒車蜂鳴器則單獨安裝。,圖1-2倒車信號電路,（2）電信號的產(chǎn)生、傳輸處理和變換,電子電路,電源,負載,中間環(huán)節(jié),信號源,負載,處理電路,2.電路圖,1.兩個電源蓄電池（輔助電源）交流發(fā)電機（主電源）2.并聯(lián)單線（1）汽車上的電源和所有的電氣設備均采用并聯(lián)（2）電源到用電設備只用一根導線連接，而用汽車底盤、發(fā)動機等金屬機體作為另一公用導線3.網(wǎng)絡控制用電設備是否工作是由網(wǎng)絡控制,1.1.2汽車電路的特點,4.低壓直流汽車電系電壓12V、24V汽車電系為直流系統(tǒng)5.負極搭鐵采用單線制時，蓄電池的一個電極須接至車架上，俗稱“搭鐵蓄電池的負極接車架就稱之謂“負極搭鐵”,1.1.2汽車電路的特點,1.1.3電路的三種狀態(tài),開關(guān)閉合,接通電源與負載,負載端電壓U=EIR0,特征:,1.有載工作（通路）,電流的大小由負載決定。,在電源有內(nèi)阻時，IU。,當R00(b)I0電流的方向,(1)參考方向,在一段電路或電路元件上任意假定的電流方向。,2、電流的方向,在某些直流電路中，若可直接判斷出電流的實際方向，一般為方便起見，選擇其參考方向與實際方向一致。,（3）幾個注意點：,電流參考方向可隨意選擇，而實際電流是客觀存在。Iab=-Iba。,若不選擇參考方向，而談論電流的正負是無意義的。實際方向與參考方向一致，電流值為正值；實際方向與參考方向相反，電流值為負值。,1.2.2電壓、電位和電動勢,大?。弘娫吹碾妱觿軪ba等于電源力將單位正電荷從負極b經(jīng)電源內(nèi)部移到正極a所做的功。,單位：V、KV、mV,實際方向：低電位高電位即電位升高的方向。,電荷運動回路,電流的實際方向可用箭頭、雙下標；電壓、電動勢用正負極性、箭頭、雙下標。,Iab,1.電壓和電動勢,（1）電流、電壓、電動勢的參考方向,參考方向的表示方法：,參考方向：在分析、計算電路時，人為假定的方向。,電流：,電壓、電動勢：,（2）實際方向與參考方向的關(guān)系,實際方向與參考方向一致，電量值為正值；實際方向與參考方向相反，電量值為負值。,若I=5A，則電流從a流向b；,若I=5A，則電流從b流向a。,若U=5V，則電壓的實際方向從a指向b；,若U=5V，則電壓的實際方向從b指向a。,例：,（2）實際方向與參考方向的關(guān)系,若E=5V，則電動勢的實際方向從b指向a；,若E=5V，則電動勢的實際方向從a指向b。,注意：在參考方向選定后，電流、電壓、電動勢的值才有正負之分。在電路分析中，如果沒有特別指明，所標的電量方向均指參考方向。,2、電路中的幾個基本物理量電位：電路通常選定某一點作為參考點，電路中某點與參考點之間的電壓就稱為該點的電位。參考點的電位通常規(guī)定為零，所以又叫零電位點。,零電位點一般選大地為參考點，即視大地的電位為零電位。在電子儀器和設備中又常把金屬外殼或電路的公共接點的電位作為零電位。,1.2.3電阻,電阻是反映導體對電流阻礙作用大小的物理量。,電阻定律,說明：不同的導體其電阻率不同，用途也不同。導體電阻還與溫度有關(guān)，通常用電阻溫度系數(shù)表示。部分導體電阻率和溫度系數(shù)如下頁表所示。,l導體長度（m）；S導體截面積(m2);導體電阻率（m）,單位：、K、M,部分導體的電阻率和電阻溫度系數(shù),圖1-11常見電阻器的外形及符號a）外形b）符號,1.2.4電能和電功率,電流流過負載時對負載所做的功稱為電能，用符號W表示。,1、電能,電能的單位焦（J）千瓦時（kWh），俗稱度,W=UIt,1度1kWh3.6106J,1.2.4電能和電功率,不同的用電器在相同時間內(nèi)的用電量是不同的，即電流做功快慢是不一樣的。電流做功快慢用電功率描述，其大小等于單位時間t內(nèi)電流所做的功W,2、電功率,電功率單位瓦特（W）、千瓦（kW）、毫瓦（mW）,例1-1汽車前照燈電功率為60W，額定電壓為12V。求額定電流I和每小時消耗的電能W。由式可知WPt603600J2.16105J,1.3歐姆定律,部分電路：指不含電源的一段電路。歐姆定律：通過一段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。這就是部分電路歐姆定律，簡稱歐姆定律。,1.3.1部分電路的歐姆定律,U、I參考方向相同時，,U、I參考方向相反時，,通常取U、I參考方向相同，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。,歐姆定律揭示了電路中電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系。只要知道I、U、R三個物理量中的兩個，就可以很方便地求出第三個量。U=IR,例1-2如果人體電阻的最小值為800，已知通過人體的電流達到50mA時，就會引起呼吸器官麻痹，不能自主擺脫電源。試求人體的安全工作電壓。解根據(jù)部分電路歐姆定律可得U=IR=5010-3800V=40V,解：對圖(a)有,I=U/R,例：應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。,對圖(b)有,I=U/R,1.3.2全電路歐姆定律,全電路：指含有電源的閉合電路。圖中虛線框內(nèi)表示一個電源。電源也是有電阻的，這個電阻稱為內(nèi)電阻，用r表示，實際上，內(nèi)電阻在電源內(nèi)部，與電動勢是分不開的，所以也可以不單獨畫出，而是在電源符號的旁邊注明內(nèi)電阻的數(shù)值。,全電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比。,E=IR+Ir=U+Ir或U=E-Ir,例1-3如圖所示電路，已知電源電動勢E=2.4V，內(nèi)電阻r=10，負載電阻R=20。試求電路中的電流I和路端電壓U。解根據(jù)全電路歐姆定律可得路端電壓為U=IR=0.0820V=1.6V,解：,例：已知E=3V，R0=0.4,RL=9.6,求電流I、內(nèi)阻壓降IR0及電源端電壓U。,1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路,1.4.1串聯(lián)電路,由兩個或更多個電阻一個接一個地連接，組成一個無分支電路，各電阻通過同一電流，這樣的連接方式稱為電阻的串聯(lián)電路。,1.串聯(lián)電路的特點,1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路,1.4.1串聯(lián)電路,1.串聯(lián)電路的應用,1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路,1.4.1串聯(lián)電路,1.并聯(lián)電路定義及相關(guān)計算公式,1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路,1.4.2并聯(lián)電路,由兩個或多個電阻連接在兩個公共點之間，組成一個分支電路，各電阻兩端承受同一電壓，這樣的連接方式叫做電阻的并聯(lián)電路。,并聯(lián)電路的特點：,1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路,1.4.2并聯(lián)電路,1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路,1.4.2并聯(lián)電路,2.并聯(lián)電路的應用,1.5電阻、電感和電容元件,1.5.1電阻元件,1.電阻的有關(guān)概念,電阻元件簡稱為電阻，是從實際電阻器中抽象出來的，如電燈、電爐、電機等，圖形符號,2電阻串并聯(lián)在汽車上的應用惠斯登電橋,圖1-23熱線式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)1傳感器密封蓋2印制控制電路板3卡環(huán)4防護網(wǎng)5溫度補償電阻絲（冷線）6鉑金絲（熱線）7取樣管8CO調(diào)節(jié)螺釘9防護塞l0接線插座,圖1-24熱線式空氣流量傳感器內(nèi)部電路1進氣流2放大器3電源4輸出信號R1、R3、R5電阻R2白金熱線R4溫度補償電阻絲（冷線）,1.5.2電感元件,電感器是指用導線繞制成的線圈，簡稱為電感，用L表示，單位為亨利，簡稱亨，用H表示。,電感元件兩端的電壓與電流相對時間的變化率成正比,電感元件是一個儲能（磁場能量）元件。當通過電感線圈中的電流增加時，電感線圈將電能轉(zhuǎn)變成磁場能儲存在線圈中；而當電流減小時，磁場能轉(zhuǎn)變成電能送回到電路中。若忽略其電阻，則不消耗能量。兩個電感元件串聯(lián)的等效電感為L=L1+L2；并聯(lián)時的等效電感為。,1.5.3電容元件,1電容器的特性電容器是一種儲存電荷與電能的容器，任何兩塊非常接近的金屬導體，中間隔以不導電的絕緣物質(zhì)（例如空氣、蠟紙、云母片、滌綸薄膜、陶瓷等），就形成一個電容器。組成電容器的導體稱為極板，隔離兩極板的絕緣物質(zhì)稱為介質(zhì)。在電路圖中電容器用符號表示。,當把電容器與直流電源相接時，電容器的兩極板上就分別帶上了等量的異種電荷。反映電容器儲存電荷能力的物理量稱作電容量，符號為C。電容器的電容量C等于它的任一極板所帶電量Q與加在電容器兩端電壓U的比值，即：,部分電容器的外形、名稱和符號a）固定電容器b）可變和半可變電容器,2電容器的串聯(lián)和并聯(lián),（1）電容器的串聯(lián)當幾個電容器串聯(lián)時，可用一個等效電容器來代替。串聯(lián)時，每個電容器上的電荷Q相等，每個電容器上的電壓之和等于總電壓，即：Q=Q1=Q2U=U1+U2,幾個電容器串聯(lián)時，其等效電容量C的倒數(shù)等于每個電容器電容量的倒數(shù)之和。電容串聯(lián)時其等效電容小于每個電容值，但電容串聯(lián)時其電壓與電容成反比，電容小的分得的電壓大。,（2）電容器的并聯(lián),電容器并聯(lián)時，每個電容器兩端的電壓相同，每個電容器上的電荷相加等于并聯(lián)電路內(nèi)的總電荷，即：Q=Q1+Q2U=U1=U2相除可得：C=C1+C2可見，幾個電容器并聯(lián)時，其等效電容量C等于每個電容器的電容量之和。,3電容器的充電和放電,（1）電容器的充電把電容器與電阻R相串聯(lián)后，再經(jīng)開關(guān)S接到直流電源上（開關(guān)S置A端），使電容器被充電。在電路剛接通的瞬間，因電容器上無電荷，兩端的電壓為零，這時充電電流最大。隨著兩極板上電荷的不斷積累，電容器兩端的電壓逐漸增大，因此，充電電流不斷減小。當電容器端電壓與電源電壓相等時，充電電流減至零，充電結(jié)束。此時電容器極板上的電荷達到穩(wěn)定值Q，電容器相當于開路。這種情況說明電容器具有隔直流的作用。,3電容器的充電和放電,2）電容器的放電在電容器充電完畢后，把開關(guān)S從A端迅速移至B端，電容器開始放電。在開始放電的瞬間，放電電流最大。隨著電容器兩極板上電荷的不斷減少，其兩端的電位差就逐漸降低，放電電流也逐漸減小。最后，電容器兩端電壓為零，放電結(jié)束。當電容器接通交流電源時，由于交流電的大小和方向不斷交替變化，致使電容器反復進行充、放電，這樣，電路中就會出現(xiàn)連續(xù)不斷的交流電流，這說明對交流來講，電容器始終是導通的。,電容器充放電結(jié)論,綜合以上分析得出結(jié)論：（l）電容器的充、放電需要具備一定條件。（2）電路的狀態(tài)改變時電容器的電壓、電流不能突變，只能漸進變化。（3）充放電過程實際上就是電能的儲存和釋放過程，電容器本身并不消耗電能，因此電容器是一個儲能元件。（4）電容器具有隔直通交的作用。（5）電容器充放電的快慢與其電容量C和電阻R的大小有關(guān)。,4電容器在汽車上的應用,圖1-32分電器上的電容器的結(jié)構(gòu)示意1絕緣蠟紙2鋁箔3外殼4引線,汽車電氣系統(tǒng)中