汽車電工與電子技術課件-章ppt講課講稿

1、汽車電工與電子技術課件-章ppt 1.1.1 電路電路 電路是電流的流通路徑, 它是由一些電氣設備和元器件按一定方式連接而成的。干電池開關小燈泡(a)S(b)RiRUs1、 電路的組成電路的組成負載負載: 吸收吸收電能的裝置電能的裝置電源電源: 提供提供電能的裝置電能的裝置傳輸控制器件傳輸控制器件導線和開關導線和開關放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒發(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.輸電線輸電線電源電源: 提供提供電能的裝置電能的裝置負載負載: 取用取用電能的裝置電能的裝置中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用發(fā)電

2、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.輸電線輸電線直流電源直流電源: 提供能源提供能源負載負載信號源信號源: 提供信息提供信息放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒信號處理：信號處理：放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等3、電路元件與電路模型、電路元件與電路模型手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學方法分析電路為了便于用數(shù)學方法分析電路, 一般要將實際電一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電路

3、相對應的電路模型。路相對應的電路模型。 手電筒由電池、燈泡、手電筒由電池、燈泡、開關和筒體組成。開關和筒體組成。 理想電路元件主要理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。電容元件和電源元件等。+R0R開關開關EI電珠電珠+U干電池干電池 導線導線 電池電池是電源元件，其是電源元件，其參數(shù)為電源電壓參數(shù)為電源電壓US 和內(nèi)和內(nèi)阻阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻R； 筒體筒體用來連接電池和燈用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體。為是

4、無電阻的理想導體。 開關開關用來控制電路的通用來控制電路的通斷。斷。+R0R開關開關USI電珠電珠+U干電池干電池 導線導線汽車電路舉例： 后窗除霜裝置 1作用 在較冷的季節(jié)，車窗玻璃上會凝結上一層霜、霧、雪或冰，從而影響駕駛員的視線。為了避免水蒸氣凝結，設置了除霜（霧）裝置，需要時可以對風窗玻璃加熱。 2組成和原理 1蓄電池；2點火開關；3熔絲；4除霜器開關及指示燈；5-除霜器（電熱絲）。 。 簡化電路后窗除霜電路 1蓄電池；2點火開關；3熔絲；4除霜器開關及指示燈；5-除霜器（電熱絲）。 dtdqi tQI 電流的實際方向為正電荷的運動方向。 帶電粒子（電子、離子等）的定向運動, 稱為電流

5、。用符號i表示, 即當電流的量值和方向都不隨時間變化時, 稱為直流電流, 簡稱直流。 直流電流常用英文大寫字母I表示。 電荷在電路中運動，必定受到力的作用，也就是電場力對電荷做了功，或者說帶電粒子在電場中運動必然要做功。電場力做功的能力用電壓來度量，電壓的方向規(guī)定為由高電位點指向低電位點，并定義為：單位正電荷在電場力作用下，由a點運動到b點電場力所做的功，稱為電路中a點到b點間的電壓，即 dqdwuabab 電荷的運動EU+內(nèi)電路外電路+Iab+電源在直流時，上式可寫成 ：QWUabab2）電壓）電壓物理量物理量實實 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運動的方向正電荷運動的方向 電壓電壓 U(

6、 (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、AkV 、V、mV、V電流：電流：Uab 雙下標雙下標電壓：電壓：I 在分析與計算電路時，對在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。電量任意假定的方向。Iab 雙下標雙下標箭箭 標標abRI正負極性正負極性+abU U+_+R0U3V注意：注意： 在參考方向選定后在參考方向選定后,電流電流(或電壓或電壓)值才有正負之分。值才有正負之分。 實際方向與參考方向實際方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值；實際方向與參考方向實際方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值

7、為值為負值負值。I = 0.28A I = 0.28A 電源電壓電源電壓為為US =3VU+R0US3VU +例例: 電路如圖所示。電路如圖所示。 電流電流I的參考方向的參考方向與實際方向相同，與實際方向相同，I=0.28A, 反之亦然。反之亦然。 電壓電壓U 的參考方向與實際的參考方向與實際方向相反方向相反, U = 2.8V;即即: U = U 電壓電壓U的參考方向與實際的參考方向與實際方向相同方向相同, U = 2.8V2.8V 2.8V元件的電壓參考方向與電流參考方向是一致的, 稱為關聯(lián)參考方向。iu電流和電壓的關聯(lián)參考方向6） 電位電位 在電路中任選一點, 叫做參考點, 則某點的電位

8、就是由該點到參考點0的電壓。 如果已知a、 b兩點的電位各為Va, Vb, 則此兩點間的電壓0aaUV bababaabVVUUUUU0000即兩點間的電壓等于這兩點的電位的差, 1.1.3 電功率和電能電功率和電能傳遞轉換電能的速率叫電功率, 簡稱功率,用p或P表示。iupdtdqdqdwdtdwpdqdwudtdqi,1、電功率 在直流情況下功率的單位為瓦特, 簡稱瓦, 符號為W,常用的有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。UIP ttpdtW0從t0到t時間內(nèi), 電路吸收（消耗）的電能為2、電能 直流時， 有)(0ttPW 電能的SI主單位是焦耳, 符號為J, 在實際生活中還采用

9、千瓦小時（kWh）作為電能的單位,簡稱為1度電。JhkW63106 . 33600101 所有元件接受的功率的總和為零。這個結論叫做“電路的功率平衡”。 U、I 參考方向不同，參考方向不同，P = UI 0，電源電源； P = UI 0，負載負載。U、I 參考方向相同，參考方向相同，P =UI 0，負載負載； P = UI 0，電源電源。 電源：電源： U、I 實際方向相反，即電流從實際方向相反，即電流從“+”+”端流出，端流出， （發(fā)出功率）（發(fā)出功率）； 負載：負載： U、I 實際方向相同，即電流從實際方向相同，即電流從“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率）。例例 示為直流電

10、路, U1=4V, U2=-8V, U3=6V, I=4A, 求各元件接受或發(fā)出的功率P1、 P2和P3, 并求整個電路的功率P。 解解 P1的電壓參考方向與電流參考方向相關聯(lián), 故P1=U1I=44=16W (接受16W)P2和P3的電壓參考方向與電流參考方向非關聯(lián), 故P2=U2I=(-8)4=-32W (接受32W)P3=U3I=64=24W (發(fā)出24W)整個電路的功率P, 設接受功率為正, 發(fā)出功率為負, 故P=16+32-24=24WU1IU2U3P1P2P3圖 1.5 例1.1圖描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì)iRu 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成

11、線性關系即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系SlR 金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關導電性能有關，表達式為：表達式為：Riu+_1.2電路的三種狀態(tài)電路的三種狀態(tài) 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性常數(shù)常數(shù)即：即： IUR 歐姆定律歐姆定律U、I 參考方向相同時參考方向相同時RU+IRU+I 表達式中有兩套正負號：表達式中有兩套正負號：(1) 式前的正負號由式前的正負號由U、I 參

12、考方向的關系確定；參考方向的關系確定； (2) U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考方向值本身的正負則說明實際方向與參考方向 之間的關系。之間的關系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同。參考方向相同。U = I R 解解: 對圖對圖(a)有有, U = IR 例例: 應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖對圖(b)有有, U = IR326 : IUR所所以以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A電流的參考方向電流的參考方向與實際方向相反與實際方向相反電壓與電流參電壓與電流參考方向相反考方向相反URRRU2

13、111 URRRU2122 IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 1.2電路的三種狀態(tài)電路的三種狀態(tài)0SUIRR負載端電壓負載端電壓U = IR 1） 電壓電流關系電壓電流關系電路的三種狀態(tài)電路的三種狀態(tài)(1) 電流的大小由負載決定。電流的大小由負載決定。 2、 在電源有內(nèi)阻時，在電源有內(nèi)阻時，I U ?；蚧?U = US IR0電源的外特性電源的外特性USUI0R0USR+I 額定值額定值: 電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值 1. 額定值反映電氣設備的使用安全性；額定值反映電氣設備的使用安全性； 2. 額定值表示電氣設備的使用能力。額定值

14、表示電氣設備的使用能力。 例：例：一只一只220V, 60W的白熾燈的白熾燈, 接在接在220V的電源的電源上，試求通過電燈的電流和電燈在上，試求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作電壓下工作時的電阻。如果每晚工作時的電阻。如果每晚工作3h(小時小時)，問一個月消耗，問一個月消耗多少電能多少電能? 注意：注意：電氣設備工作時的實際值不一定都等于其電氣設備工作時的實際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區(qū)別。額定值，要能夠加以區(qū)別。A0.273A22060 UPI解解: 通過電燈的電流為通過電燈的電流為： I IN ，P IN ，P PN 額定工作狀態(tài)：額定工作狀態(tài)： I = IN ，P =

15、PN 在在220V電壓下工作時的電阻電壓下工作時的電阻 0680.273220IUR一個月用電一個月用電W = Pt = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h特征特征: 開關開關 斷開斷開I = 0電源端電壓電源端電壓 ( 開路電壓開路電壓 )負載功率負載功率U = U0 = U S P = 0(1) 開路處的電流等于零；開路處的電流等于零； I = 0(2) 開路處的電壓開路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。電路中某處斷開時的特征電路中某處斷開時的特征: :I+U有有源源電電路路IRoR U SU0 電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特

16、征:0SRUIISU = 0 P = 0(1)短路處的電壓等于零；短路處的電壓等于零； U = 0(2) )短路處的電流短路處的電流 I 視電路情況而定。視電路情況而定。I+U有有源源電電路路IRRo U S短路、斷路汽車電氣設備線路常見故障 1開路 （斷路）故障（右圖） 2短路（短接）故障（下圖） 3接觸不良（接觸電阻過大）故障 OSREI 電壓源電壓源0SRUII 電流源電流源設設 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對外輸出電流。后，恒流源對外輸出電流。RL IUISOIISU+_0SREI 注意事項：注意事項：解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5

17、VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 94A1A1 32I 2A1A1A+5V4V+1V1、 支路電流法支路電流法1、為每條支路設定電流并標出參考方向、為每條支路設定電流并標出參考方向2、列結點電流方程（、列結點電流方程（n個結點列個結點列n-1-1個方程）個方程） 3、對單孔回路列電壓方程、對單孔回路列電壓方程( (內(nèi)部不含任何支路的回路內(nèi)部不含任何支路的回路) ) 4、聯(lián)立求解、聯(lián)立求解5、檢驗、檢驗對未用過的回路列回路電壓方程對未用過的回路列回路電壓方程支路電流法以每個支路的電流為求解的未知量支路：支路：電路中的每一個分

18、支。電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。三條或三條以上支路的聯(lián)接點。三條或三條以上支路的聯(lián)接點。由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I31 12 23 3ba E2R2 R3R1E1adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR1 在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。點的電流。 實質(zhì)實質(zhì): 或或: = 0對結點對結點 a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0ba U2R2 R3R1U1I1I2I3I =?例例

19、:I = 0IA + IB + IC = 012 +_+_I6 1 1 5 3V12VIAIBICAIBCIABACBIC廣義結點廣義結點即：即： U = 0 在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。對回路對回路1：對回路對回路2： U1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=U2或或 I1 R1 +I3 R3 U1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 U2 = 0 1 12 2I1I2I3ba U2R2 R3R1U11列方程前列方程前標注標注

20、回路繞行方向；回路繞行方向； U = 0 I2R2 U2 + UBE = 02應用應用 U = 0項前符號的確定：項前符號的確定： 反之電壓前面取“-”號。3. 開口電壓可按回路處理開口電壓可按回路處理 注意：注意：1 1對回路對回路1：U1UBEE+B+R1+U2R2I2_對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 U = 0對回路對回路 adbca，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應用

21、應用 U = 0列方程列方程對回路對回路 cadc，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I2 R2 I1 R1 + U = 0adbcU+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I1.5 電路的一般分析電路的一般分析支路電流法支路電流法疊加定理疊加定理 當不需求當不需求a、c和和b、d間的電流時，間的電流時，(a、c)( b、d)可分別看成一個結點?？煞謩e看成一個結點。 支路數(shù)支路數(shù)b =4，且恒流，且恒流源支路的電流已知。源支路的電流已知。I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 例例3：試求各支路電流。試求各支路電流。對結點對結點 a： I1 + I2 I3 = 7對回路對回路1：12I1

22、 6I2 = 42對回路對回路2：6I2 + UX = 0baI2I342V+I112 6 7A3 cd123+UX對回路對回路3：UX + 3I3 = 0117246 . 01171306 . 003221321IIIIIII解得I1=10A, I2=-5A, I3=5A。例例 4 所示電路中, Us1=130V、R1=1為直流發(fā)電機的模型, 電阻負載R3=24, Us2=117V、R2=0.6為蓄電池組的模型。 試求各支路電流和各元件的功率。解解 以支路電流為變量, 應用KCL、KVL列出方程式, 并將已知數(shù)據(jù)代入, 即得Us1R1R2Us2I2abR3I1I3I2為負值, 表明它的實際方向與所選參考方向相反, 這個電池組在充電時是負載。 Us1發(fā)出