電工電子第一章

1、汽車維護(hù)與保養(yǎng)汽車維護(hù)的目的及意義1.1.理解電路的電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)等幾個(gè)基本物理量。理解電路的電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)等幾個(gè)基本物理量。2.2.掌握電路的歐姆定律及電阻元件的電壓、電流關(guān)系。掌握電路的歐姆定律及電阻元件的電壓、電流關(guān)系。3.3.掌握電源的斷路、短路、有載三種狀態(tài)及電源的外特性。掌握電源的斷路、短路、有載三種狀態(tài)及電源的外特性。4.4.掌握電阻負(fù)載串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)電路的特點(diǎn)和計(jì)算方法。掌握電阻負(fù)載串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)電路的特點(diǎn)和計(jì)算方法。5.5.理解基爾霍夫定律理解基爾霍夫定律, ,掌握電路中某點(diǎn)電位的意義及計(jì)算。掌握電路中某點(diǎn)電位的意義及計(jì)算。6.6.掌握電橋的平衡條件。掌握電橋的平

2、衡條件。7.7.了解電容器充放電過(guò)程的特點(diǎn)。理解電容了解電容器充放電過(guò)程的特點(diǎn)。理解電容C C 的含義。的含義。1.1.掌握常用電工儀表的基本知識(shí)和使用方法掌握常用電工儀表的基本知識(shí)和使用方法。2.2.掌握常用電工工具的使用和導(dǎo)線連接方法掌握常用電工工具的使用和導(dǎo)線連接方法。3.3.掌握直流電路的檢修方法掌握直流電路的檢修方法。u電路的基本組成電路的基本組成 電流流經(jīng)的路徑稱為電路。電流流經(jīng)的路徑稱為電路。電路一般是由電路一般是由電源、負(fù)載電源、負(fù)載 ( (用用電器電器) )、導(dǎo)線和控制裝置、導(dǎo)線和控制裝置四部分四部分組成。組成。 u電路圖電路圖電路圖有實(shí)物接線圖和電路原理圖之分 ，如右圖所示

3、。電路原理圖是把電路中的實(shí)物,用國(guó)家統(tǒng)一頒布的簡(jiǎn)單圖形符號(hào)表示和繪制出來(lái)的電路連接圖。在汽車電器電路維修中經(jīng)常使用的是電路原理圖。 u汽車電路的單線制汽車電路的單線制 電源和用電設(shè)備之間是用兩根導(dǎo)線構(gòu)成回路的，這種連接方式稱為雙線制。在汽車上，為了節(jié)省導(dǎo)線和便于安裝、維修，電源和用電設(shè)備之間通常只用一根導(dǎo)線連接，另一根導(dǎo)線則由發(fā)動(dòng)機(jī)、車架等金屬機(jī)體代替而構(gòu)成回路。這種連接方式稱為單線制 。u1.2.11.2.1電流電流電流的定義 電流是電荷的定向移動(dòng)形成的。在金屬導(dǎo)體中,電流實(shí)質(zhì)上是帶負(fù)電荷的自由電子在電源電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)所形成的。電流方向 正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉Ｒ虼藥ж?fù)電荷的自由電

4、子和負(fù)離子移動(dòng)的方向與電流的方向相反。 電流的計(jì)算電流的計(jì)算 電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。 表示為 I= Qtu1.2.21.2.2電位和電壓電位和電壓電位 電路中某點(diǎn)的電位在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）所做的功。 電路中某點(diǎn)電位為 VA A= = WQ 電壓電壓 電路中某兩點(diǎn)間的電壓就是該兩點(diǎn)間的電位差。它實(shí)際上是電場(chǎng)力將單位正電荷從某點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所做的功 。 電路中某兩點(diǎn)間的電壓大小與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。電壓用字母U表示。例如 A、B兩點(diǎn)間的電壓為 U UABAB= =V VA A- -V VB Bu1.2.31.2.3電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)

5、定義：電動(dòng)勢(shì)就是在電源內(nèi)部，電源力克服電場(chǎng)力的阻力，將單位正電荷從電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移動(dòng)到電源的正極所做的功，常用E表示。 電動(dòng)勢(shì)計(jì)算： E= WE/Q u1.2.41.2.4電功和電功率電功和電功率電功：電場(chǎng)力移動(dòng)的電荷所做的功。電功率：電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功,叫做電功率。用字母P表示： W=UABQ=UIt P=UI u1.3.11.3.1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，如圖所示。實(shí)驗(yàn)證明，在部分電路中，流過(guò)電阻的電流與電阻兩端所加的電壓成正比，與電阻成反比。這個(gè)結(jié)論叫做歐姆定律。即 I= =U/ /R 或或 U= =IRu1.3.21.3.2全電路

6、歐姆定律全電路歐姆定律 含有電源的閉合電路稱為全電路。如圖所示，全電路是由電源內(nèi)部電路(簡(jiǎn)稱內(nèi)電路)和外電路兩部分組成的。 I= = E/(/(R+ +R0 0) )u1.4.11.4.1導(dǎo)體電阻導(dǎo)體電阻 導(dǎo)體能夠?qū)щ?但同時(shí)對(duì)電流又有阻礙作用。這種阻力是自由電子在定向移動(dòng)時(shí)與導(dǎo)體的原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,在一定的溫度下，導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的材料長(zhǎng)度和截面積有關(guān),用公式表示為 R 導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的電阻 ，； L 導(dǎo)體的長(zhǎng)度，導(dǎo)體的長(zhǎng)度，m m； S 導(dǎo)體的截面積導(dǎo)體的截面積 ，mmmm2； 導(dǎo)體的電阻率，導(dǎo)體的電阻率，mmmm2 2/m/mSLR = =L/ /S u1.4.21

7、.4.2電阻元件電阻元件 利用不同導(dǎo)體具有不同的電阻率的特性,制成用來(lái)限制或調(diào)節(jié)電路電流的元件，稱為電阻器(簡(jiǎn)稱電阻)。常用的電阻器一般可以分為固定電阻器和可變電阻器兩大類，外形及電路符號(hào)如圖所示。固定電阻器可變電阻器u1.5.11.5.1開(kāi)路開(kāi)路 電路處于開(kāi)路狀態(tài),可分為控制性開(kāi)路和故障性開(kāi)路兩種?？刂菩蚤_(kāi)路是根據(jù)需要人為地將開(kāi)關(guān)斷開(kāi),使電路切斷；而故障性開(kāi)路是意想不到發(fā)生的斷路 。 根據(jù)全電路歐姆定律,電路處于開(kāi)路時(shí)的特征： I=0 U=E UL=0 由于電路斷路,電流為零,電源不輸出電能。當(dāng)然，負(fù)載也不消耗電能,即電路不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。 u1.5.21.5.2短路短路 當(dāng)電源兩端被電阻接近

8、于零的導(dǎo)體接通時(shí),這種情況叫做電源被短路。如圖所示。產(chǎn)生短路的原因往往是由于導(dǎo)線絕緣損壞引起的。錯(cuò)誤的接線或誤操作也常導(dǎo)致電源短路。圖中折線是指明短路點(diǎn)的符號(hào) 熔斷器u1.5.21.5.2短路短路當(dāng)電源兩端被短路時(shí),若忽略導(dǎo)線的電阻，全電路中只存在電源的內(nèi)阻R0，由于內(nèi)阻R0很小，所以短路時(shí)電流IS很大,如果不及時(shí)切斷電路，很大的短路電流將燒毀電源導(dǎo)線以及回路中接有的電流表、開(kāi)關(guān)等,甚至引起火災(zāi)。所以,電源短路是一種嚴(yán)重事故,應(yīng)嚴(yán)加防止。 短路時(shí)電路特征IS=E/R0 U=0u1.5.31.5.3有載有載右圖所示電路中,把開(kāi)關(guān)S閉合,使電源與負(fù)載接通,電路中就有電流流過(guò),電源就向負(fù)載輸出電功率

9、。這就是電路的有載工作狀態(tài)。 u1.5.31.5.3有載有載有載狀態(tài)公式:由全電路歐姆定律來(lái)表示： I=E/(R0+R) E =IR0+IR u 1.6.11.6.1電阻的串聯(lián)電路電阻的串聯(lián)電路把兩個(gè)或兩個(gè)以上電阻依次連成無(wú)分支的電路叫做電阻的串聯(lián)。電阻串聯(lián)電路特點(diǎn)：l 流經(jīng)各電阻的電流I均相同。l 串聯(lián)電路的總電阻(等效電阻)等于各個(gè)串聯(lián)電阻之和。 R=R1+R2l 串聯(lián)電路總電壓等于各個(gè)串聯(lián)電阻上的電壓之和。 U=U1+U2 串聯(lián)電路中的電壓分配串聯(lián)電路中的電壓分配 l因R1/(R1+R2)和R2/(R1+R2) 均小于1,故U1 、U2均小于端電壓U 。l串聯(lián)電路中,阻值較大的電阻分得電

10、壓高,阻值較小的電阻分得的電壓低。l串聯(lián)電路等效電阻的電功率等于各個(gè)串聯(lián)電阻電功率之和。串聯(lián)電路的應(yīng)用串聯(lián)電路的應(yīng)用l用于降壓用于降壓。當(dāng)某一用電器的額定電壓低于電源電壓時(shí),可在電路上串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)電阻(降壓電阻)。根據(jù)串聯(lián)的電壓分配規(guī)律,使分得的電壓為額定工作電壓。這里要注意與負(fù)載相串聯(lián)的電阻,實(shí)際電功率不應(yīng)超過(guò)它的額定功率。l用來(lái)控制負(fù)載用來(lái)控制負(fù)載。電流負(fù)載的工作狀況與電流大小有直接關(guān)系。如直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電流大小有關(guān)。捷達(dá)、桑塔納轎車空調(diào)中的鼓風(fēng)機(jī)電路就串聯(lián)三個(gè)電阻。通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)可以改變串接電阻的個(gè)數(shù),達(dá)到改變鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。l用電位器改變輸出電壓用電位器改變輸出電壓。現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)

11、不少傳感器是利用電位器原理制成的,電位器是應(yīng)用分壓原理進(jìn)行工作的。 u1.6.21.6.2電阻的并聯(lián)電路電阻的并聯(lián)電路 把兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻的兩端,連接在電路的相同的兩點(diǎn)間,使每個(gè)電阻處于同一電壓作用下,這種連接稱為電阻的并聯(lián)電路。如圖所示。 電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)l各并聯(lián)支路兩端的電壓相等。l電路內(nèi)的總電流等于各支路電流之和,即 I=I1+I2 l并聯(lián)等效電阻。用一個(gè)電阻代替相互并聯(lián)的各電阻,在電路端電壓作用下電路的總電流保持不變,這個(gè)電阻就叫做并聯(lián)電阻的等效電阻。如圖所示。 并聯(lián)電阻的等效電阻值的倒數(shù),等于各個(gè)并聯(lián)電阻值的倒數(shù)之和。 并聯(lián)電路中的電流分配并聯(lián)電路中的電流分配

12、 在兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),某一支路中的電流等于總電流乘以一個(gè)分?jǐn)?shù)。這個(gè)分?jǐn)?shù)就是這個(gè)支路的分流比例系數(shù)。系數(shù)的分母是兩并聯(lián)電阻之和,分子是另外一條并聯(lián)支路的電阻。 I1= IR1/(R1+R2) I2= IR2/(R1+R2) 并聯(lián)電路的應(yīng)用并聯(lián)電路的應(yīng)用l并聯(lián)電路在實(shí)際生產(chǎn)、生活中應(yīng)用十分廣泛。如日常生活中的照明、各種家用電器都是并聯(lián)接在220V的交流電源上。汽車上的用電器,如喇叭、照明燈、電動(dòng)機(jī)等也都是并聯(lián)接在同一直流電源上。l并聯(lián)電路的優(yōu)點(diǎn)就在于各用電器能單獨(dú)控制,獨(dú)立工作,互相不影響。所以,幾個(gè)額定電壓相同的負(fù)載,只要電源能滿足全部負(fù)載的電流,就可以把它們并聯(lián)接在同一電壓的電源上。l除此之外,

13、如某一電阻值偏大,可通過(guò)并聯(lián)電阻的方法,使總電阻減小,以滿足電路需要。電流表可以用并聯(lián)電阻分流的辦法來(lái)擴(kuò)大量程。u1.6.31.6.3電阻的混聯(lián)電路電阻的混聯(lián)電路 既有電阻的串聯(lián),又有電阻的并聯(lián),這樣的電路叫做混聯(lián)電路。對(duì)于混聯(lián)電路的計(jì)算,可以先應(yīng)用串、并聯(lián)等效電阻加以簡(jiǎn)化,最后應(yīng)用歐姆定律求解。 對(duì)于較復(fù)雜的混聯(lián)電路,一時(shí)不易判別出電阻的串、并聯(lián)關(guān)系可通過(guò)節(jié)點(diǎn)命名法,對(duì)原電路進(jìn)行簡(jiǎn)化、整理,畫(huà)出能較為方便地判別出串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖，然后再進(jìn)行計(jì)算。 u1.7.11.7.1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL) (KCL) 因?yàn)殡娏骶哂羞B續(xù)性,在電路的任一節(jié)點(diǎn)上均不可能發(fā)生電荷堆積現(xiàn)象，

14、所以流入某節(jié)點(diǎn)的電流I入之和必等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流I出之和,即I入=I出 這一關(guān)系稱為基爾霍夫電流定律,通常又稱為基爾霍夫第一定律。 u1.7.21.7.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) (KVL) 基爾霍夫電壓定律通常又稱為回路電壓定律。此定律是用來(lái)確定回路中各部分電壓之間關(guān)系的。 對(duì)于電路中任一回路,沿任一指定方向(順時(shí)針或逆時(shí)針)繞行一周,回路中的各電位升之和必定等于各電位降之和,即U升 = U降。 E = IR 此式是基爾霍夫電壓定律的另一表示形式,即在電路中,沿任一閉合路徑電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。電動(dòng)勢(shì)的方向與回路繞行方向一致時(shí),電動(dòng)勢(shì)取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)

15、。 u要計(jì)算電路中某點(diǎn)的電位要計(jì)算電路中某點(diǎn)的電位, ,簡(jiǎn)單地說(shuō)：就是從該點(diǎn)出發(fā)簡(jiǎn)單地說(shuō)：就是從該點(diǎn)出發(fā), ,沿著任意選擇的一條沿著任意選擇的一條路徑路徑“走走”到零電位點(diǎn)到零電位點(diǎn), ,所經(jīng)過(guò)的電位降所經(jīng)過(guò)的電位降( (即電壓即電壓) )的代數(shù)和。具體方法和步驟的代數(shù)和。具體方法和步驟： 若電路沒(méi)有已知的接地點(diǎn)(零電位點(diǎn)),則可任意選取一點(diǎn)作為接地點(diǎn),標(biāo)上符號(hào) “”。由已知電源電動(dòng)勢(shì)和各電阻的阻值計(jì)算出電流的大小和方向。標(biāo)出電動(dòng)勢(shì)和負(fù)載電壓的極性。電動(dòng)勢(shì)E的方向是從負(fù)極指向正極,即電位升高的方向,電源正極標(biāo)“+”,負(fù)極標(biāo)“”。對(duì)于負(fù)載電壓,電流流入端標(biāo)“+”,流出端標(biāo)“”，即沿著電流的方向電

16、位是降低的。求A點(diǎn)電位時(shí),選定一條從A點(diǎn)到零電位點(diǎn)的路徑(盡可能選最簡(jiǎn)單的路徑)。 從A點(diǎn)出發(fā)沿此路徑“走”到零電位點(diǎn),所經(jīng)過(guò)的無(wú)論是電源還是負(fù)載,只要從正到負(fù),則電位降為正值。反之,從負(fù)到正則電位降為負(fù)值(實(shí)際為電位升)。然后將全部電位降相加(取代數(shù)和)就得到A點(diǎn)的電位。 即 VA A=Uu1.9.11.9.1電橋電路的兩種狀態(tài)電橋電路的兩種狀態(tài)電橋有兩種工作狀態(tài)：平衡狀態(tài)與不平衡狀態(tài)。當(dāng)電橋接通電源后,如果橋路兩端沒(méi)有電壓輸出,當(dāng)然也沒(méi)有電流通過(guò),這時(shí)就稱電橋處于平衡狀態(tài)(也叫平衡電橋)。反之,稱電橋處于不平衡狀態(tài)(也叫不平衡電橋)。電橋電路電橋電路 電橋的平衡及平衡條件電橋的平衡及平衡條

17、件 R1R3 = R2R4 此式就是電橋平衡時(shí)應(yīng)具備的條件。它表明,相對(duì)橋臂電阻的乘積相等時(shí),橋路中電流為零。平衡電橋平衡電橋 不平衡電橋的電位分析 一個(gè)原來(lái)處于平衡工作狀態(tài)的電橋,如果某一橋臂電阻值發(fā)生了變化,破壞了平衡條件,電橋就會(huì)由平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴黄胶鉅顟B(tài)。這時(shí),橋路兩端存在著電位差(即橋路電壓,又稱為電橋輸出的信號(hào)電壓),橋路中有電流通過(guò),電流的大小和方向則取決于橋路兩端電壓的高低。 u1.9.21.9.2電橋電路在現(xiàn)代電橋電路在現(xiàn)代汽車電路的典型應(yīng)用汽車電路的典型應(yīng)用現(xiàn)代汽車的熱線或熱膜式空氣流量計(jì)(傳感器)就是根據(jù)惠斯通電橋原理制成的,如圖所示。電路組成工作原理熱線式空氣流量計(jì)基本

18、電路熱線式空氣流量計(jì)基本電路u1.10.11.10.1電容器和電容量電容器和電容量電容器是一種儲(chǔ)存電荷的容器，是汽車電氣系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的電路元件之一。 任何兩塊非?？拷慕饘賹?dǎo)體,中間隔以絕緣物質(zhì)就構(gòu)成了一個(gè)電容器。其中，電容器的導(dǎo)體稱為極板,中間的絕緣物質(zhì)稱為介質(zhì)。 當(dāng)把電容器與直流電源相接時(shí),電容器兩極板上就分別帶上了等量的異種電荷。衡量電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量稱作電容量(簡(jiǎn)稱電容),用符號(hào)C 表示。 電容器的電容量C等于兩極板間電壓達(dá)到1V時(shí),每一極板所積累的電荷量。即 C=Q/U電容器的特點(diǎn)和分類 電容C越大的電容器儲(chǔ)存電荷的能力越強(qiáng),即單位電壓儲(chǔ)存的電量越多。 電容器的種類很多,按其結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、可變電容器和半可變電容器；按介質(zhì)的不同又分