《汽車(chē)電工電子技術(shù)》(第2版)-電子課件-第一章-汽車(chē)電工電子技術(shù)1.1

汽車(chē)電工電子技術(shù)

主講教師劉皓宇

辦公室：Tel.Email:討論幾個(gè)問(wèn)題1.請(qǐng)同學(xué)們談?wù)剬?duì)“電”的認(rèn)識(shí)。2.一般情況下“電”處于什么狀態(tài)?存在于什么地方？3.“電”有什么用途？請(qǐng)舉出幾個(gè)具體例子。解決幾個(gè)問(wèn)題1.什么是電工？電工指研究電磁領(lǐng)域的客觀(guān)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，以及電力生產(chǎn)和電工制造兩大工業(yè)生產(chǎn)體系。電磁是自然界物質(zhì)普遍存在的一種基本物理屬性。電能作為一種二次能源，它便于與各種一次能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從多種途徑獲得來(lái)源（如水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等）；同時(shí)又便于轉(zhuǎn)換為其他能量形式以滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)和生活的種種需要（如電動(dòng)力、電熱、電化學(xué)能、電光源等）。與其他能源相比，電能在生產(chǎn)、傳送、使用中更易于調(diào)控。這一系列優(yōu)點(diǎn)，使電能成為最理想的二次能源，格外受到人們關(guān)注。2.什么是電子？電子是原子中圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的帶有負(fù)電荷的粒子。利用它的特性，人們制作了很多控制電信號(hào)的元件，及其由這些元件組成的電子電路。3.電工與電子的聯(lián)系與區(qū)別。電工與電子都是在電的基礎(chǔ)上。電工高電壓、大電流；電子低電壓小電流。第一章電路及其分析方法電路模型電壓和電流的參考方向電源有載工作、開(kāi)路與短路基爾霍夫定律電阻的串聯(lián)與并聯(lián)支路電流法疊加定理電壓源與電流源及其等效變換試驗(yàn)一常用電子儀器的使用問(wèn)題：如何描述電路？比如：教室照明的日光燈電路，如何描繪？請(qǐng)同學(xué)們?cè)囋?。概念：電路把一些電器設(shè)備或元件，按其所要完成的功能，用一定方式連接而成的電流通路。完成能量的傳輸、轉(zhuǎn)換或信息的處理、傳遞。組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。220V開(kāi)關(guān)S鎮(zhèn)流器L啟輝器Q日光燈管R日光燈實(shí)際電路

電容器C作用：實(shí)現(xiàn)能量的傳輸與轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換。問(wèn)題：實(shí)際電路如何表示？問(wèn)題：如何讓別人明白實(shí)際電路？問(wèn)題：怎樣與他人交流電路的知識(shí)？具備一個(gè)交流基礎(chǔ)——共識(shí)。也可以說(shuō)是約定。實(shí)際電路的分析方法用儀器儀表對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行測(cè)量，把實(shí)際電路抽象為電路模型，用電路理論進(jìn)行分析、計(jì)算。設(shè)想1：用參數(shù)、符號(hào)表示電路元件

實(shí)際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電池、電阻器等，它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的。電路分析i例如：一個(gè)白熾燈在有電流通過(guò)時(shí)R

R

L

消耗電能（電阻性）

產(chǎn)生磁場(chǎng)儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量（電感性）

忽略L(fǎng)

為了便于分析與計(jì)算實(shí)際電路，在一定條件下常忽略實(shí)際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)，把它看成理想電路元件。理想電路元件電源負(fù)載連接導(dǎo)線(xiàn)實(shí)際電路電路模型

將實(shí)際電路中的元件用理想電路元件表示、連接，稱(chēng)為實(shí)際電路的電路模型。設(shè)想2：實(shí)際電路抽象為電路模型開(kāi)關(guān)SR–

+R0US220V開(kāi)關(guān)S鎮(zhèn)流器L啟輝器Q日光燈管R實(shí)際電路電容器CR

LsCus

+-電路模型概念：電流什么是電流？電流是電荷的定向運(yùn)動(dòng)。規(guī)范定義：帶電粒子或電荷在電場(chǎng)力作用下的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。如何描述電流？電流大小（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的電荷量）電流的單位：A（安培）、kA（千安）、mA(毫安）、μA（微安）想想我們?cè)趺疵枋鏊?？水流的方向？在我們看不?jiàn)水流的時(shí)候，我們?cè)趺慈ッ枋鏊鞯姆较?？比如暖氣管子里邊的水流方向。我們可以假設(shè)。如果實(shí)際方向與假設(shè)方向一致。+如果實(shí)際方向與假設(shè)方向相反?！娐贩治鲋械募僭O(shè)正方向（參考方向）問(wèn)題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向A

B？電流方向B

A？E1ABRE2IR(1)在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法(3)根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。(2)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)系的代數(shù)表達(dá)式；例已知：E=2V,R=1Ω問(wèn)：當(dāng)U分別為3V和1V時(shí)，IR=?E

IRRURabU解：(1)假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2)列電路方程：(3)數(shù)值計(jì)算（實(shí)際方向與假設(shè)方向一致）（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）E

IRRURabU(4)為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上把

I

與U

的方向按相同方向假設(shè)。(1)方程式U/I=R

僅適用于假設(shè)U、I正方向一致的情況。(2)“實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)正方向”則是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。(3)在以后的解題過(guò)程中，注意一定要先假定“正方向”(即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程計(jì)算。缺少“參考方向”的物理量是無(wú)意義的.提示2.電流的參考方向電流的實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向(客觀(guān)存在）電流的參考方向：任意假定實(shí)際方向（2A）參考方向（參考方向與實(shí)際方向相同）實(shí)際方向（2A）參考方向（參考方向與實(shí)際方向相反）電位（物理中的電勢(shì)）電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功。（電路中電位參考點(diǎn)：接地點(diǎn)，Vo=0）單位：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）方向：無(wú)1伏特（V）：1C（庫(kù)侖）的電荷在兩點(diǎn)間移動(dòng)做1J（焦耳）的功時(shí)，兩點(diǎn)間的電壓為1V。

在汽車(chē)上，電路的參考零電位是汽車(chē)底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、車(chē)身等金屬部分，它們作為公用導(dǎo)線(xiàn)，作為電源的負(fù)極，俗稱(chēng)為“搭鐵”。這是汽車(chē)電路的零電位。兩點(diǎn)間的電位差，就是電壓。單位：同電位方向：實(shí)際方向（高電位低電位）參考方向（任選）外力（電源力）把單位正電荷從“-”

極板經(jīng)電源內(nèi)部移到“+”極板所做的功。

單位：同電位

方向：實(shí)際方向（低電位高電位）參考方向（任選）物理量的實(shí)際正方向物理量正方向的表示方法電池?zé)襞軮RUabE+_abu_+正負(fù)號(hào)abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標(biāo)箭頭uab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。課堂練習(xí)1、圖1中，Uab=-5V，試問(wèn)a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電位高？2、圖2中，U1=-6V、U2=4V，試問(wèn)Uab=？

3、Uab是否表示，a的電位高于b的電位？電動(dòng)勢(shì)與電壓的關(guān)系電動(dòng)勢(shì)正方向表示電位升電壓正方向表示電位降例如：ABeuABeu在電路的分析計(jì)算中，不僅要算出電壓、電流、的大小，還要確定這些量在電路中的實(shí)際方向。在復(fù)雜電路分析中，必須列寫(xiě)電路方程，如果不知道電壓、電流的方向就寫(xiě)不出電路方程。但是，在電路中各處電壓、電流的方向很難事先判斷出來(lái)。因此電路內(nèi)各處電壓、電流的實(shí)際方向也就不能事先確定。為了解決以上的問(wèn)題，在分析電路之前，首先假定一個(gè)電壓或電流方向（參考方向）。

根據(jù)參考方向列寫(xiě)電路方程，當(dāng)計(jì)算結(jié)果為正時(shí)，實(shí)際方向與參考方向一致；當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，實(shí)際方向與參考方向相反。注意：1.i、u、e的參考方向可任意假定。但一經(jīng)選定，分析過(guò)程中不應(yīng)改變。2.電路中標(biāo)出的方向一律指參考方向。3.同一元件的

u、i

同方向，稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向。IRU+–IRU+–或IRU+–IRU+–或關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向歐姆定律基爾霍夫定律1.基爾霍夫電流定律

2.基爾霍夫電壓定律電路的基本定律RUI注意：用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在圖中標(biāo)明參考方向！RUIRUI歐姆定律練習(xí)教材P2頁(yè)，圖1.1。廣義歐姆定律

(支路中含有電動(dòng)勢(shì)時(shí)的歐姆定律)當(dāng)Uab>E

時(shí)，I>0表明方向與圖中假設(shè)方向一致當(dāng)Uab<E時(shí)，I<0表明方向與圖中假設(shè)方向相反E+_baIUabR專(zhuān)用名詞1.支路：電路中流過(guò)同一電流的幾個(gè)元件互相連接起來(lái)的分支稱(chēng)為一條支路。Us2+－R2Us3+－R3Us1+－R5R1R42.節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)。3.回路：由支路組成的閉合路徑稱(chēng)為回路。4.網(wǎng)孔：將電路畫(huà)在平面圖上，內(nèi)部不含支路的回路稱(chēng)為網(wǎng)孔。本圖中有?條支路本圖中有5條支路(b=5)例:本圖中有?個(gè)節(jié)點(diǎn)本圖中有3個(gè)節(jié)點(diǎn)(n=3)本圖中有?個(gè)回路本圖中有6個(gè)回路本圖中有?個(gè)網(wǎng)孔本圖中有3個(gè)網(wǎng)孔①②③基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律（KCL)在任一時(shí)刻，流出任一節(jié)點(diǎn)的支路電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的支路電流之和。若規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出的電流為負(fù)，則:(Kirchhoff’sCurrentLaw

)在任一時(shí)刻，流出一封閉面的電流之和等于流入該封閉面的電流之和。KCL推廣應(yīng)用把以上三式相加得：封閉面Us1+-R1Us2+-R2isUs3+-R3R4ii=電路1電路2i=0思考：0?①②③例：對(duì)節(jié)點(diǎn)①列方程i1+i3-i4=0對(duì)節(jié)點(diǎn)②列方程i2+i4+is=0對(duì)節(jié)點(diǎn)③列方程-i1-i2-i3-is=0④對(duì)封閉面④列方程i1+i2+i3+is=0Us1+-R1Us2+-R2isUs3+-R3R4i1i2i3i4基爾霍夫電壓定律（KVL)選定回路的繞行方向，電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。(Kirchhoff’sVoltageLaw

)在任一瞬間，沿任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。-U3–

U4+U1-U2=0U1U2U3U4U1-U3-U2+

U4=0Us1Us2+-R2+-R1U2IU1U4U3可將該電路假想為一個(gè)回路列KVL方程：u=us+u1

電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)間沿任意路徑各段電壓的代數(shù)和。KVL推廣應(yīng)用+-u+-us+-ROu1根據(jù)

U=0UAB=UA

UB

UA

UB

UAB=0ABCUA+_UAB+_UB+_

①例：對(duì)回路①列方程對(duì)回路

列方程UCCRCRE+–ICUCEIEIB對(duì)封閉面列方程U