《汽車電路知識與基本操作技能（第二版）》 課件 模塊二 直流電路基礎(chǔ)知識及基礎(chǔ)元件的測量

模塊二?直流電路基礎(chǔ)知識及基礎(chǔ)元件的測量23課題1直流電路基礎(chǔ)知識課題2測量儀器的使用課題1直流電路基礎(chǔ)知識24學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解電流、電壓、電位、電動勢、負(fù)載、電阻、電容的概念。2．掌握電阻阻值的識讀方法，了解特殊電阻在汽車上的應(yīng)用。3．掌握歐姆定律和通路、斷路、短路的特點。4．掌握串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點，能正確完成串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接。25一、直流電路相關(guān)概念1．電流電荷的定向移動形成電流，電流用符號I表示。通常規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向，電流為正值；負(fù)電荷（電子）移動的方向為電流的反方向，電流為負(fù)值。如圖所示為電流與電子的移動方向。電流的單位是安培（A），電流有直流（DC）和交流（AC）之分，汽車上常用的是直流電，家庭、工礦企業(yè)常用交流電。26電流與電子的移動方向2．電位在電路中任意選定一點作為參考點（即零電位點），則電路中某一點與參考點之間的電壓稱為該點的電位。電位的單位是伏特（V），常用字母V或φ表示，如Va=5V。3．電壓電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓Uab等于電路中a、b兩點間的電位差，故電壓又稱為電位差。通常規(guī)定，電壓的參考方向為高電位（“+”極性）端指向低電位（“-”極性）端，即電壓的方向為電位降低的方向。電路圖中標(biāo)注的電壓方向一般都是參考方向。2728電壓的參考方向和電動勢方向a）電壓方向b）電動勢方向4．電動勢非靜電力克服電場力，將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功稱為電源的電動勢。電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極，如上圖b所示。電動勢的單位為伏特（V），通常用字母E表示。5．負(fù)載負(fù)載是將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的裝置。如汽車中的燈泡（將電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能）、電動機（將電能轉(zhuǎn)換成機械能）等都是負(fù)載。296．電阻（1）電阻的概念導(dǎo)體對電流的阻礙作用稱為該導(dǎo)體的電阻，用字母R表示。電阻主要用于控制和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，或作為消耗電能的負(fù)載。電阻的單位為歐姆（Ω），簡稱歐。（2）電阻的分類按阻值是否可變，電阻可分為固定電阻和可變電阻（常稱為電位器）；按材料不同，可分為碳膜電阻、金屬膜電阻、繞線電阻等；按安裝方式不同，可分為插件式電阻、貼片式電阻等。各種電阻如圖所示。3031各種電阻（3）電阻的標(biāo)識電阻阻值的標(biāo)識方法有兩種：1）直標(biāo)法。所謂直標(biāo)法，就是在電阻上直接印出阻值。2）色標(biāo)法。色標(biāo)法即將不同顏色的色環(huán)涂在電阻上，用不同顏色色環(huán)的排列順序表示電阻的標(biāo)稱值及允許誤差，電阻器色標(biāo)法各種顏色的含義見下表。3233電阻器色標(biāo)法各種顏色的含義（4）特殊電阻在汽車上的應(yīng)用1）壓敏電阻。電阻阻值隨壓力的變化而發(fā)生變化的電阻稱為壓敏電阻。在電控汽油噴射系統(tǒng)中，進(jìn)氣歧管壓力傳感器就采用了壓敏電阻。2）光敏電阻。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的，光照強度越強，電阻阻值越小；光照強度越弱，電阻阻值越大。3）熱敏電阻。熱敏電阻是阻值隨溫度的變化而改變的電阻。熱敏電阻包括正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）以及臨界熱敏電阻（CTR）。汽車上常用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度越高，電阻阻值越小。347．電容（1）電容的定義和單位電容是表示電容器儲存電荷能力的物理量，它在數(shù)值上等于將電容器的兩極板間的電壓增加1V所需的電荷量。電容的單位為法拉，用F表示。在實際應(yīng)用中，用法拉作為單位太大，毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）等單位經(jīng)常被使用，其換算公式為：1F=103mF=106μF=109nF=1012pF35（2）電容器的分類按電容器的容量是否可調(diào)，分為固定電容器、可變電容器、微調(diào)電容器；按材料不同，分為電解電容器、瓷片電容器、滌綸電容器、鉭電容器等；按有無極性，分為有極性電容器和無極性電容器。常見的電容器如圖所示。36常見的電容器a）電解電容器?b）滌綸電容器?c）瓷片電容器?d）微調(diào)電容器二、歐姆定律1．部分電路歐姆定律在初中，我們曾學(xué)習(xí)過歐姆定律，其內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，其公式為：實際上，以上定律中所涉及的這段電路并不包括電源。這種只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框中所示。因此，更準(zhǔn)確地說，這一定律應(yīng)稱為部分電路歐姆定律。3738部分電路參考方向的選取a）電壓和電流方向相同b）電壓和電流方向相反部分電路歐姆定律的計算公式還與參考方向的選取有關(guān)。在上圖b所示電路中，電壓與電流方向相反，則部分電路歐姆定律的表達(dá)式也應(yīng)相應(yīng)改為：如果以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫出電阻的U/I關(guān)系曲線，稱為伏安特性曲線。伏安特性曲線是直線的電阻元件，稱為線性電阻，其電阻阻值可認(rèn)為是不變的常數(shù)；不是直線的，則稱為非線性電阻。39線性電阻的伏安特性曲線非線性電阻的伏安特性曲線2．全電路歐姆定律與部分電路相對應(yīng)，含有電源的閉合電路稱為全電路，如圖所示。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，如發(fā)電機的線圈、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱為外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。40簡單的全電路全電路歐姆定律的內(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電阻與外電阻之和）成反比，公式為：由上式可得：式中，U

內(nèi)為內(nèi)電路的電壓降，U

外為外電路的電壓降，也是電源兩端的電壓。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在一個閉合回路中，電源電動勢等于外電路電壓降與內(nèi)電路電壓降之和。41三、電路的三種狀態(tài)1．通路通路也稱為閉路，是指從電源的一端沿著導(dǎo)線經(jīng)過負(fù)載最終回到電源另一端的閉合電路。當(dāng)下圖中的開關(guān)接到位置1時，電路處于通路狀態(tài)，有電流流過。42電路的三種狀態(tài)2．?dāng)嗦窋嗦芬卜Q為開路。當(dāng)上圖中的開關(guān)接到位置2時，電路處于斷路狀態(tài)，此時電路中的電流為零。3．短路短路是指負(fù)載被導(dǎo)線直接短接或負(fù)載內(nèi)部擊穿損壞，電流沒有經(jīng)過負(fù)載，直接從電源正極到負(fù)極，此時流過電路的電流很大。當(dāng)上圖中的開關(guān)接到位置3時，電路處于短路狀態(tài)。電源短路是嚴(yán)重的故障狀態(tài)，必須避免發(fā)生。43四、電路的連接形式1．串聯(lián)兩個或多個元件首尾相接在電路中，使電流只有一條通路，這種連接方式稱為串聯(lián)。圖所示為兩個電阻的串聯(lián)電路。44兩個電阻的串聯(lián)電路在同一串聯(lián)電路中，若流過電阻R1的電流為I1，電壓為U1；流過電阻R2的電流為I2，電壓為U2……流過電阻Rn的電流為In，電壓為Un，則：所有元件上流過的電流相等，即I1=I2=…=In=I

總?？傠娮枳柚档扔诟麟娮枳柚抵?，即R1+R2+R3+…+Rn=R

總。總電壓等于各負(fù)載電壓之和，即U1+U2+U3+…+Un=U

總。452．并聯(lián)電路中有兩個或多個元件連接在兩個公共的節(jié)點之間，承受同一個端電壓，這些元件的連接關(guān)系稱為并聯(lián)，如圖所示為兩個電阻的并聯(lián)電路。46兩個電阻的并聯(lián)電路3．混聯(lián)電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為混聯(lián)。對于電阻混聯(lián)電路的計算，只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)的規(guī)律逐步求解即可，但對于某些較為復(fù)雜的電阻混聯(lián)電路，一下子難以判別出各電阻之間的連接關(guān)系，比較有效的方法就是畫出等效電路圖，即把原電路整理成較為直觀的串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖，然后計算其等效電阻。47課題2測量儀器的使用48學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握指針式萬用表、數(shù)字式萬用表的使用方法。2．掌握絕緣測試儀的使用方法。3．掌握汽車專用示波器的使用方法。4．能正確、規(guī)范地使用萬用表和汽車專用示波器完成測量任務(wù)。5．能提高安全操作意識。49一、萬用表萬用表是一種最常用的電工測量儀表，它的功能齊全，能夠測量多種電量和電參數(shù)，并且測量功能多、操作簡單、攜帶方便。目前廣泛使用的萬用表有指針式萬用表和數(shù)字式萬用表。1．指針式萬用表指針式萬用表可以測量直流電流、直流電壓、交流電壓、直流電阻等，有的還可以測量電容、電感、三極管放大倍數(shù)等。如圖所示為MF47型指針式萬用表。5051MF47型指針式萬用表萬用表面板主要分成兩個區(qū)域，即刻度區(qū)和換擋開關(guān)區(qū)。換擋開關(guān)區(qū)分為直流電流擋、直流電壓擋、交流電壓擋、電阻擋等，刻度區(qū)對應(yīng)不同測量擋位有不同的刻度線。（1）直流電流和直流電壓的測量1）測電流。將測試表筆串聯(lián)接入電路中，如圖所示為測量燈泡的電流，紅表筆接電源的正極，電流流入；黑表筆接電源的負(fù)極，電流流出。測量值即為流過燈泡的電流值。52測量燈泡的電流2）測電壓。將測試表筆并聯(lián)接入電路中，如圖所示為測量燈泡的電壓，紅表筆接電源的正極，黑表筆接電源的負(fù)極。測量值即為發(fā)光燈泡兩端的電壓值。53測量燈泡兩端電壓（2）交流電壓的測量交流電壓的測量方法與直流電壓的測量方法相同，但無須考慮表筆的顏色，將萬用表并聯(lián)到被測電路中即可。（3）電阻的測量MF47型指針式萬用表電阻擋共有R×1、R×10、R×100、R×1k和R×10k擋五個量程。542．?dāng)?shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表除了具有指針式萬用表的功能外，還可以測量頻率、三極管放大倍數(shù)等參數(shù)。數(shù)字式萬用表主要由數(shù)字式電壓基本表、測量電路、量程轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。其中，測量電路能將待測電量和電路參數(shù)轉(zhuǎn)換為毫伏級的直流電壓，供數(shù)字式電壓基本表顯示數(shù)值。當(dāng)量程轉(zhuǎn)換開關(guān)置于不同的位置時，可組成不同的測量電路。如圖所示為AT2150B型數(shù)字式萬用表。55AT2150B型?數(shù)字式萬用表（1）電壓的測量1）測直流電壓。如測量發(fā)光二極管兩端電壓時，需將數(shù)字式萬用表的測試表筆并聯(lián)接入電路中，線路連接方式同用指針式萬用表測量。2）測交流電壓。將萬用表的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓擋，此時顯示屏應(yīng)顯示AC。其他步驟與直流電壓的測量方法相同，但無須考慮表筆的顏色。測量交流電壓時要注意安全。56（2）電流的測量1）測直流電流。如測量流經(jīng)發(fā)光二極管的直流電流時，需將萬用表的測試表筆串聯(lián)接入被測電路中，線路連接方式同用指針式萬用表測量。2）測交流電流將萬用表的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電流擋，其他步驟與直流電流的測量方法相同，但無須考慮表筆的顏色。57（3）電阻的測量當(dāng)測量燈泡的電阻時，需將萬用表的測試表筆分別接燈泡的兩端，具體步驟如下：1）將萬用表的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)置于適合的電阻擋位，紅表筆插入“V?”插孔，黑表筆插入“COM”插孔。將兩表筆短接，此時萬用表讀數(shù)為初始電阻阻值。2）將萬用表兩表筆跨接在被測燈泡的兩端。3）讀取顯示屏上的測試值，用該值減去初始電阻阻值即為被測燈泡的電阻阻值。4）測量結(jié)束后，應(yīng)拔出表筆，按“POWER”鍵關(guān)閉萬用表，并將萬用表放置妥當(dāng)。58二、絕緣測試儀絕緣測試儀是電動汽車維護(hù)中不可或缺的測量儀表，它不僅能測量交直流電壓和電阻，還能進(jìn)行絕緣電阻測量。如圖所示為FLUKE1508絕緣測試儀。59FLUKE1508絕緣測試儀1．測交直流電壓（1）將測試探頭分別插入“V”和“COM”插孔。（2）將擋位選擇開關(guān)旋至“V”擋。（3）將絕緣測試儀的絕緣測試表筆（紅表筆）與被測端子接觸，絕緣夾（黑表筆）與部件殼體或車體接觸，屏幕顯示數(shù)據(jù)即為被測電壓值，如圖所示。60電壓測量2．測絕緣電阻對整車進(jìn)行絕緣電阻測量前，首先應(yīng)確保斷開高壓電，測量步驟如下：（1）將測試探頭分別插入“V”和“COM”插孔。（2）根據(jù)測量車輛的電壓范圍，將擋位選擇開關(guān)旋至合適的測試電壓擋位。（3）將絕緣測試表筆（紅表筆）與被測部件的高壓端子接觸，絕緣夾（黑表筆）與部件殼體或車體接觸。（4）按住絕緣測試表筆測試鍵“TEST”或表體的“測試”鍵，輔顯示位置顯示被測電路上施加的測試電壓，主顯示屏顯示高壓符號并以M?或G?為單位顯示電阻阻值，待讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取顯示屏上的數(shù)據(jù)，即為絕緣電阻阻值，如圖所示。6162絕緣電阻測量3．絕緣測試儀的使用注意事項（1）必須在斷電情況下進(jìn)行絕緣電阻的測量。（2）只能進(jìn)行各導(dǎo)電端子與車體或殼體之間的測量。（3）高壓部件內(nèi)部有電容存在，因此嚴(yán)禁高壓部件端子之間的絕緣電阻測量。（4）絕緣電阻測量后需要保持1min，待數(shù)值穩(wěn)定后再進(jìn)行讀數(shù)。（5）嚴(yán)禁用絕緣測試儀對低壓電器進(jìn)行測量。63三、汽車專用示波器使用通用的示波器測試汽車電控系統(tǒng)的電子設(shè)備時，最大的困難是設(shè)定示波器（即調(diào)整示波器的各個按鈕，使顯示的波形更為清楚）和分析波形。汽車專用示波器使汽車電子設(shè)備的測試變得非常簡單，只要選擇測試的內(nèi)容，無須任何設(shè)定和調(diào)整就可以直接觀察波形。汽車專用示波器是專門為汽車維修人員設(shè)計的示波器，它的設(shè)定和調(diào)整是全自動的，如圖所示。64汽車專用示波器1．汽車專用示波器的功能（1）快速捕捉電路信號