教學(xué)配套課件：汽車電工與電子基礎(chǔ)-第十七套

1、目錄： 1.1 汽車電路概述 1.2 電路的基本物理量 1.3 電路的狀態(tài) 1.4 負(fù)載的額定值及電路導(dǎo)線的選擇 1.5 電路元件 1.6 基爾霍夫定律 1.7 電路分析方法 1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程第1章 直流電路與元件應(yīng)知： 汽車電路的概念、組成、作用及特點(diǎn)； 電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電位的概念； 電位與電壓的關(guān)系； 電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系； 汽車電路圖在汽車維修中的作用。應(yīng)會(huì)： 用萬(wàn)用表測(cè)量汽車電路中的電位、電壓、電 流等。第1章 直流電路與元件 一個(gè)完整的電路是由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)(包括開關(guān)、導(dǎo)線和控制設(shè)備等)三部分組成。 對(duì)汽車電路而言，其組成為：1.1.1 汽車電路及其組成 把一些電氣設(shè)備

2、或元器件，按其所要完成的功能，用一定方式連接而成的電流通路稱為電路。 現(xiàn)代汽車有越來(lái)越多的電器設(shè)備，要使這些電器設(shè)備工作，需要用導(dǎo)線把車體、電源、過(guò)載保護(hù)器件、控制器件及用電設(shè)備裝置連接起來(lái)，構(gòu)成能使電流流通的通路，即汽車電路。2.汽車電路的組成1.1 汽車電路概述1. 汽車電路的概念電源：包括蓄電池和發(fā)電機(jī)等。 兩者在汽車上并聯(lián)工作，發(fā)電機(jī)是主電源，蓄電池是輔助電源。當(dāng)發(fā)電機(jī)工作時(shí)，由發(fā)電機(jī)向整車的用電設(shè)備供電，并同時(shí)給蓄電池充電；當(dāng)發(fā)電機(jī)不工作時(shí)，如發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由蓄電池向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)(汽油機(jī))等用電設(shè)備供電，同時(shí)蓄電池還可以儲(chǔ)存能量。 電源是提供汽車電路所需電能的裝置，它將非電能如化

3、學(xué)能、機(jī)械能等轉(zhuǎn)換為電能，并向電路提供能量。蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。1.1 汽車電路概述2.汽車電路的組成作為中間環(huán)節(jié)的過(guò)載保護(hù)器件包括熔絲、電路斷電器及易熔線等。斷路保護(hù)器用于前照燈、電動(dòng)座椅、門鎖及電動(dòng)門窗等電路中?？刂破骷藗鹘y(tǒng)的手動(dòng)開關(guān)、壓力開關(guān)、溫控開關(guān)外，現(xiàn)代汽車還大量使用電子控制器件，如電子模塊等。導(dǎo)線用于連接各種設(shè)備及裝置構(gòu)成汽車電路。此外汽車上通常用車體代替部分從用電器返回電源的電線。 負(fù)載：包括電動(dòng)機(jī)、電磁閥、燈泡、儀表、各種電子 控制器件等。 中間環(huán)節(jié)：過(guò)載保護(hù)器件、控制器件和導(dǎo)線等。負(fù)載是指電路中能將電能轉(zhuǎn)換為非電能的用電設(shè)備，如照明燈

4、、起動(dòng)機(jī)、車用電熱器、汽車音響、電視、空調(diào)等。1.1 汽車電路概述2.汽車電路的組成 電路圖是指用多個(gè)電器符號(hào)組合模擬的實(shí)際電路。 如圖1-1所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的汽車照明電路圖。 電路圖主要用于對(duì)電路進(jìn)行定性分析或定量計(jì)算。若把眾多的電器元件理想化，即考慮其主要電磁性能，忽略其次要因素，就可用有限的理想電路元件代替種類繁多的電氣設(shè)備和器件。這樣，電路及其分析將大大簡(jiǎn)化，這種電路稱為模型電路。 如圖1-2為1-1理想化后的電路圖。 1.1 汽車電路概述3.電路圖1. 實(shí)現(xiàn)能量的傳輸與轉(zhuǎn)換： 如汽車發(fā)電機(jī)(或蓄電池)將其他形式的能轉(zhuǎn)換為電能，再通過(guò)過(guò)載保護(hù)器件、控制器件和導(dǎo)線等將電能輸送給汽車電器設(shè)備

5、，這些電器設(shè)備再將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、熱能、光能或其他形式的能量。2. 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換： 汽車上傳感器電路、通訊電路、音響電路都是信號(hào)電路，如傳感器將拾取的微弱的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大后送給執(zhí)行器件，再把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為其他物理信號(hào)。1.1 汽車電路概述1.1.2 汽車電路的作用低壓 汽車電器系統(tǒng)的額定電壓有12V、24V兩種。采用汽油為燃料的車輛普遍采用12V電源，而大型柴油車多采用24V。2.直流 主要從給蓄電池充電的角度考慮。3. 單線并聯(lián) 單線制是指從電源到用電設(shè)備只用一根導(dǎo)線連接，而用汽車底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)等金屬機(jī)體作為另一公用導(dǎo)線。1.1 汽車電路概述1.1.3 汽車電路的

6、特點(diǎn)4.負(fù)極搭鐵 采用單線制時(shí)，蓄電池的一個(gè)電極須接在車架上，俗稱“搭鐵”。將蓄電池的負(fù)極接車架稱為“負(fù)極搭鐵”，反之稱為“正極搭鐵”。 我國(guó)統(tǒng)一規(guī)定汽車電器系統(tǒng)為“負(fù)極搭鐵”。5.線路有顏色和編號(hào)特征1.1 汽車電路概述1.1.3 汽車電路的特點(diǎn) 電路中帶電粒子在電源作用下有規(guī)則移動(dòng)形成電流。 金屬導(dǎo)體中的帶電粒子是自由電子，半導(dǎo)體中的帶電粒子是自由電子和空穴，電解液中的帶電粒子是正、負(fù)離子，因此電流既可以是負(fù)電荷，也可以是正電荷或者正、負(fù)電荷都有的定向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 電流的強(qiáng)弱用電流強(qiáng)度來(lái)表示，其數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量。 單位：安培(A)1A=103 mA=106A1.

7、2 電路基本物理量1.2.1 電流及其參考方向1.電流規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向或負(fù)電荷移動(dòng)的反方向?yàn)殡娏鞯姆较?。R上的電流方向？ 參考方向是假定的方向，因此電流的參考方向可以任意選定。 在電路中電流的參考方向一般用箭頭表示。 這樣，在選定的參考方向下，根據(jù)電流的正負(fù)，就可以確定電流的實(shí)際方向。 當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)，電流為正值，當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)，電流為負(fù)值。1.2 電路基本物理量1.2.1 電流及其參考方向2.電流參考方向 電壓是描述電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的物理量。在電路中，如果正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功為dW,那么A、B兩點(diǎn)間的電壓為在直流電路中，上式可寫成 電壓

8、方向規(guī)定：從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，即電壓降落 的方向。電壓的單位為伏特(V)，且1kV=103V=106mV1.2 電路基本物理量1.2.2 電壓及其參考方向1.電壓 當(dāng)電壓的參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)，電壓為正值，相反時(shí)，電壓為負(fù)值。 電壓的參考方向表示：箭頭或“+”、“-” 。 在電路分析時(shí)，電壓和電流參考方向的選擇原則上是任意的，但為了方便，元件上的電壓和電流常取一致的參考方向，即關(guān)聯(lián)參考方向，反之為非關(guān)聯(lián)參考方向，如圖所示。1.2 電路基本物理量1.2.2 電壓及其參考方向2.電壓參考方向 電動(dòng)勢(shì)是描述電源中非電場(chǎng)力對(duì)電荷作功本領(lǐng)的物理量。 電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源負(fù)

9、極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源正極所做的功，用US(或E)表示。 電動(dòng)勢(shì)方向規(guī)定：在電源內(nèi)部由低電位端指向高電位端，即電位升高的方向。 在一個(gè)電路中，電源產(chǎn)生的功率與負(fù)載、導(dǎo)線以及電源內(nèi)阻上消耗的功率總是平衡的，遵循能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。 1.2 電路基本物理量1.2.3 電動(dòng)勢(shì)1.2.4 電功和電功率 在汽車電路的維修過(guò)程中，經(jīng)常要測(cè)量某點(diǎn)的電位高低，看其是否符合規(guī)定數(shù)值。電位在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從該點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功，用符號(hào)“V”表示。 電路中任意一點(diǎn)的電位，就是該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。因此，電位的測(cè)量實(shí)質(zhì)上就是電壓的測(cè)量，即測(cè)量該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。電壓與電位的關(guān)系為 同一電路中，電位

10、具有相對(duì)性，電壓具有絕對(duì)性。在汽車電路中，搭鐵點(diǎn)即為汽車電路的電位參考點(diǎn)。在汽車電器的檢修過(guò)程中所測(cè)量的電位值實(shí)質(zhì)即為被測(cè)點(diǎn)與搭鐵點(diǎn)之間的電壓。 1.2 電路基本物理量1.2.5 電位【例1.1】 試計(jì)算圖1-6所示電路中B點(diǎn)的電位。解：1.2 電路基本物理量1.2.5 電位目錄： 1.1 汽車電路概述 1.2 電路的基本物理量 1.3 電路的狀態(tài) 1.4 負(fù)載的額定值及電路導(dǎo)線的選擇 1.5 電路元件 1.6 基爾霍夫定律 1.7 電路分析方法 1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程第1章 直流電路與元件應(yīng)知： 汽車電路的概念、組成、作用及特點(diǎn)； 電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電位的概念； 電位與電壓的關(guān)系； 電壓與

11、電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系； 汽車電路圖在汽車維修中的作用。應(yīng)會(huì)： 用萬(wàn)用表測(cè)量汽車電路中的電位、電壓、電 流等。第1章 直流電路與元件1.3.1 負(fù)載狀態(tài) 電路的負(fù)載狀態(tài)是一般的有載工作狀態(tài)，如圖所示。 2.特征1.3 電路的狀態(tài)1. 概念電路中的電流I由負(fù)載電阻R的大小決定。 電源發(fā)出的功率等于電路各部分所消耗的功率之和，即整個(gè)電路中的功率是平衡的。 1.3.2 空載狀態(tài) 空載狀態(tài)又稱斷路或開路狀態(tài)，如圖所示。 2.特征1.3 電路的狀態(tài)1. 概念電路中電流為零，即I=0。電源端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即。 電源的輸出功率P1和負(fù)載的吸收功率P2均為零。電路空載時(shí)外電路電阻可視為無(wú)窮大 1.3.3 短路狀

12、態(tài) 電源的兩輸出端由于某種原因相接觸即為短路，如圖。 2.特征1.3 電路的狀態(tài)1. 概念電源中電流最大，外電路輸出電流為零。 。 電源和負(fù)載的端電壓均為零。 電源短路時(shí)外電路電阻可視為零電源的輸出功率P1和負(fù)載的吸收功率P2均為零。 電源短路是一種嚴(yán)重事故，可使電源的溫度迅速上升，以致燒毀電源及其他電器設(shè)備。通常在電路中裝有熔斷器等短路保護(hù)裝置。 1.3.3 短路狀態(tài)1.3 電路的狀態(tài) 熔斷器按結(jié)構(gòu)形式可分為金屬絲式、管式、片式和平板式等多種形式。 3.短路保護(hù)1.3.3 短路狀態(tài)1.3 電路的狀態(tài)4. 熔斷器符號(hào)5. 汽車熔斷器 為了便于檢查和更換熔斷器，汽車上將各電路的熔斷器集中安裝在一

13、起，形成一只保護(hù)數(shù)條電路的熔斷器盒。如圖所示為BX2141型14路熔斷器盒。熔斷器盒內(nèi)有熔斷器插片，插片上繞有備用熔絲，以便更換時(shí)使用?！纠?.2】如圖1-13所示電路可供測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。若開關(guān)S打開時(shí)電壓表讀數(shù)為6V，開關(guān)閉合時(shí)電壓表讀數(shù)為5.8V，負(fù)載電阻=10，試求電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(電壓表的內(nèi)阻可視為無(wú)限大)。1.3 電路的狀態(tài)解：設(shè)電壓、電流的參考方向如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)所以此時(shí)電壓表的讀數(shù)，即為電源的電動(dòng)勢(shì)V。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電路中的電流為1.4.1 負(fù)載的額定值1.4 負(fù)載額定值及導(dǎo)線選擇1.概念 額定值是指電氣設(shè)備在電路的正常運(yùn)行狀態(tài)下，能承受的電壓、允許通過(guò)的電流以

14、及它們吸收和產(chǎn)生功率的限額。如額定電壓、額定電流、額定功率等。 如一個(gè)燈泡上標(biāo)明220V、60W，這說(shuō)明額定電壓220V，在此額定電壓下消耗功率60W。 2.表示方法角標(biāo)用“N”表示。如UN、IN、PN。3.電器設(shè)備的工作狀態(tài)滿載狀態(tài)：實(shí)際值=額定值；輕載狀態(tài)：實(shí)際值額定值。1.4.2 導(dǎo)線的選擇1.4 負(fù)載額定值及導(dǎo)線選擇1.常用導(dǎo)線分類 按材料不同分為銅線和鋁線。銅線具有電阻率小、機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。鋁線有質(zhì)量小、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但機(jī)械強(qiáng)度小、較脆。 汽車電路和移動(dòng)電器接線一般用銅線。固定電器接線盡量采用鋁線。 按所加電壓不同分為低壓導(dǎo)線和高壓導(dǎo)線。高壓導(dǎo)線用于傳送高壓，如點(diǎn)火系統(tǒng)的高壓線。

15、 按有無(wú)絕緣分為裸線和絕緣線。裸線外面沒(méi)有保護(hù)層，絕緣線外面有絕緣保護(hù)層。按絕緣材料不同分為聚氯乙烯（塑料）絕緣線和橡皮絕緣線。1.4.2 導(dǎo)線的選擇1.4 負(fù)載額定值及導(dǎo)線選擇2.汽車電路導(dǎo)線選擇 常見(jiàn)的汽車導(dǎo)線有多股細(xì)銅絲絞制而成，外層為絕緣層。絕緣層一般采用聚氯乙烯絕緣層或聚氯乙烯丁腈復(fù)合絕緣層。 起動(dòng)電纜用于聯(lián)接蓄電池與起動(dòng)機(jī)形狀的主接線柱，導(dǎo)線截面大，允許通過(guò)的電流達(dá)5001000A，電纜每通過(guò)100A電流電壓降不得超過(guò)0.10.15V。蓄電池的搭鐵電纜通常采用由銅絲織成的扁型軟銅線，應(yīng)搭鐵可靠，以滿足大電流起動(dòng)的要求。1.4.2 導(dǎo)線的選擇1.4 負(fù)載額定值及導(dǎo)線選擇3.汽車電路導(dǎo)

16、線規(guī)格點(diǎn)火系統(tǒng)的高壓線，由于工作電壓一般為15kV以上，電流小，因此高壓導(dǎo)線絕緣包層厚、耐壓性能好、線心截面較小。國(guó)產(chǎn)汽車用高壓導(dǎo)線有銅心線和阻尼線兩種。高壓阻尼線的線心采用聚氯乙烯樹脂、癸二酸二辛脂等有機(jī)材料配制而成，又稱半導(dǎo)體塑心高壓線。線心具有一定阻值，具有低電磁輻射的特點(diǎn)，可減小點(diǎn)火系統(tǒng)的電磁波公害。各電路系統(tǒng)標(biāo)稱截面（mm2）各電路系統(tǒng)標(biāo)稱截面（mm2）儀表燈、指示燈、后燈、牌照燈、燃油表、刮雨器、電子電路等0.55A以上的電路1.34.0轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈、停車燈、分電器等0.8電源電路425前照燈、3A以下的電喇叭等1.0起動(dòng)電路16953A以上的電喇叭1.5柴油機(jī)電熱塞電路461.

17、5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件1.電阻 電流通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體對(duì)電荷的定向運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。電阻就是反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大小的物理量。 電阻是汽車電氣、電子設(shè)備中用得最多的基本元件之一，主要用于控制和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，或用作消耗電能的負(fù)載。(1)伏安特性 元件或電路兩端的電壓電流關(guān)系稱為伏安特性。 1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件1.電阻(1)伏安特性 遵循歐姆定律的電阻，即電阻值為常數(shù)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)。 線性電阻1.5 電路元件1.電阻(1)伏安特性非線性電阻 不遵循歐姆定律的電阻，其電阻值不是常數(shù)，隨著電壓或電流變動(dòng)。用曲線U = f

18、 (I)來(lái)表示。 非線性元件的電阻有兩種表示方式：靜態(tài)電阻(或直流電阻) 、動(dòng)態(tài)電阻(或稱為交流電阻)。 非線性電阻不是常數(shù)，在分析與計(jì)算時(shí)一般都采用圖解法。 1.5 電路元件1.電阻(2)元件性能電阻上的功率永遠(yuǎn)大于零，因此電阻是耗能元件。電阻有固定電阻、可變電阻之分，也有碳膜電阻、金屬膜電阻和線繞電阻等之分。電阻在應(yīng)用時(shí)不但要考慮電阻阻值的大小，還要考慮它所能承受的電壓，允許通過(guò)的電流，同時(shí)還要考慮它的額定功率。電阻的標(biāo)識(shí)通常標(biāo)有阻值、誤差及額定功率。其標(biāo)識(shí)方法有直標(biāo)法、色標(biāo)法和文字符號(hào)法，具體標(biāo)識(shí)的方法詳見(jiàn)相關(guān)元器件手冊(cè)。 1.5 電路元件1.電阻(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用電橋 它是測(cè)

19、量技術(shù)中常用的一種電路。利用直流電橋可測(cè)電阻，也可用來(lái)測(cè)一些能夠通過(guò)電阻的變化而反映出來(lái)的非電學(xué)量，例如溫度等，常應(yīng)用于汽車電阻類的傳感器電路中。 構(gòu)成：四臂、檢流計(jì)及電源等。其中R2、R3、R4為標(biāo)準(zhǔn)電阻，RX為敏感元件，放在需要測(cè)量的地方；G為檢流計(jì)。 原理：RX受外界影響時(shí)電阻值改變，電橋平衡打破，G中有電流。 1.5 電路元件(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用熱線式空氣流量計(jì)與半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器壓力轉(zhuǎn)換電橋電路左圖中熱線(白金)電阻RH和溫度補(bǔ)償電阻RK分別是電橋的一個(gè)臂，精密電阻是RA也是電橋的一個(gè)臂，該電阻上的電壓即是熱線式空氣流量計(jì)的輸出信號(hào)電壓，另一個(gè)臂RB安裝在控制線路

20、板面上。發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，電橋是平衡的。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣從熱線電阻流過(guò)，溫度降低，其電阻值（RH、RK）也降低。因此電橋失去平衡，混合集成控制電路將對(duì)電橋進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，增大通過(guò)熱線電阻的電流，直到電橋重新平衡為止。1.5 電路元件(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用熱線式空氣流量計(jì)與半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器壓力轉(zhuǎn)換電橋電路右圖為壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器中的壓力轉(zhuǎn)換元件，是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一面與進(jìn)氣歧管壓力相通。中部薄膜周圍有四個(gè)應(yīng)變電阻組成電橋。隨著進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對(duì)壓力增高，硅膜片中的變形增大，薄膜片上的應(yīng)變電阻的阻值與變形成正比例，電橋失去平衡，通過(guò)電橋?qū)?/p>

21、硅膜片的變形轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，經(jīng)混合集成電路放大后輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。1.5 電路元件1.電阻(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用熱敏電阻 熱敏電阻是電阻式溫度傳感器的一種。正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度的升高而增加。負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度的升高而減少。 1.5 電路元件1.電阻(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用熱敏電阻熱敏電阻式溫度傳感器用于水溫、氣溫、機(jī)油溫度、排氣溫度的檢測(cè)；熱敏電阻式濕度傳感器用于汽車風(fēng)擋玻璃的防霜、化油器進(jìn)氣口空氣濕度的檢測(cè)以及自動(dòng)空調(diào)車內(nèi)相對(duì)濕度的檢測(cè)；此外，半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器用于發(fā)

22、動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中計(jì)量進(jìn)氣量；電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器應(yīng)用在汽車遭碰撞時(shí)，應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變電阻產(chǎn)生變形，阻值隨之變化，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理與放大后，傳感器輸出信號(hào)電壓發(fā)生變化。1.5 電路元件1.電阻(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用光敏電阻 光敏電阻由于半導(dǎo)體的光致導(dǎo)電特性制成，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，電阻越小。當(dāng)有光照射到光敏電阻所構(gòu)成的傳感器上時(shí)，光敏電阻的阻值發(fā)生變化，即這種傳感器把周圍亮度的變化轉(zhuǎn)換成元件阻值的變化。利用光敏電阻制成的光電式光量傳感器用于汽車上各種燈具亮燈、熄燈的自動(dòng)控制（示廓、前照、變光等）。 1.5 電路元件1.電阻(3)電阻在汽車電路中的應(yīng)用壓敏電阻半導(dǎo)體壓敏電阻可應(yīng)用于進(jìn)氣壓力傳感器中。壓

23、力轉(zhuǎn)換元件是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片，其變形與壓力成正比，利用電橋?qū)⒐枘て淖冃无D(zhuǎn)換成電信號(hào)，半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器是由壓力轉(zhuǎn)換元件(硅片)、把轉(zhuǎn)換元件輸出信號(hào)放大的混合集成電路和真空室組成。半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器具有尺寸小、精度高、成本低及響應(yīng)性、再現(xiàn)性、抗震性較好等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件2.電感 電感元件是從實(shí)際電感線圈抽象出來(lái)的理想電路元件。當(dāng)電感線圈通以電流時(shí)，將產(chǎn)生磁通，在其內(nèi)部及周圍建立磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，如圖所示。電感上磁鏈與電流成正比，即在汽車中，發(fā)電機(jī)利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)發(fā)電使電氣系統(tǒng)工作，起

24、動(dòng)機(jī)利用電場(chǎng)變化產(chǎn)生磁力變化運(yùn)轉(zhuǎn)，磁和電密切相關(guān)。 在SI中，電感的單位為亨(H)，工程上常采用毫亨(mH)或微亨(H)。1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件2.電感(1)伏安特性 電感元件兩端的電壓與電流相對(duì)于時(shí)間的變化率成正比。即電流變化越快，電壓元件產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大，與其平衡的電壓也越大。1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件2.電感(2)元件性能 電感元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量，只與該時(shí)刻流過(guò)的電流的平方成正比，與電壓無(wú)關(guān)。電感元件不消耗能量，是儲(chǔ)能元件。 兩電感串聯(lián)時(shí)，其等效電感為： 兩電感并聯(lián)時(shí)，其等效電感為：實(shí)際的電感元件要消耗一些電能。因?yàn)殡姼芯€圈并不是一個(gè)完全理想的電感元件

25、，線圈本身有電阻，電流通過(guò)時(shí)消耗一定的能量。 1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件2.電感(3)電感元件在汽車電路中的應(yīng)用 如圖所示為笛簧開關(guān)電流傳感器，其主要作用是用于檢測(cè)汽車尾燈、牌照燈及駐車燈等燈絲是否斷開。1.5 電路元件(3)電感元件在汽車電路中的應(yīng)用 在電流線圈的周圍繞有電壓線圈，在線圈的中央設(shè)置笛簧開關(guān)。電壓線圈的功能是防止電壓變化時(shí)引起傳感器的誤動(dòng)作。如圖所示，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，若燈都正常時(shí)，電流線圈中有規(guī)定的電流通過(guò)，電流線圈所形成的電磁力使笛簧開關(guān)閉合；若有一個(gè)燈絲斷開時(shí)，電流線圈中的電流減少，電磁力減弱，笛簧開關(guān)打開，報(bào)警處于異常狀態(tài)。 1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件3

26、.電容 電容元件是從實(shí)際電容器抽象出來(lái)的理想電路元件。實(shí)際電容器通常由兩塊金屬板中間充滿介質(zhì)構(gòu)成，電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)等量異號(hào)電荷，并在兩極板間形成電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能。 電容元件也是組成電子電路的基本元件。當(dāng)忽略電容器的漏電阻和電感時(shí)，可將其抽象為只具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能量性質(zhì)的電容元件。 電容的單位為法拉(F)。工程上常采用微法(F)和皮法(pF)作單位，其換算關(guān)系為 1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件3.電容(1)伏安特性 電容元件上通過(guò)的電流與元件兩端的電壓相對(duì)時(shí)間的變化率成正比。電壓變化越快，電流越大。 (2)元件性能 電容元件在某時(shí)刻儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量，只與該時(shí)刻所承受的電壓的平方

27、成正比，與電流無(wú)關(guān)。電容元件不消耗能量，是儲(chǔ)能元件。 1.5 電路元件3.電容(2)元件性能兩電容串聯(lián)時(shí)，其等效電容為：兩電容并聯(lián)時(shí)，其等效電容為：實(shí)際的電容元件要消耗一些電能。這是因?yàn)闃O板間絕緣介質(zhì)的電阻不可能是無(wú)窮大，微小的漏電流通過(guò)介質(zhì)時(shí)會(huì)消耗電能。 選用電容器的主要依據(jù)是電路的工作環(huán)境、電容量和耐壓。對(duì)固定電容器而言，電容器一般都標(biāo)有誤差，其中電解電容器誤差較大。對(duì)可變電容器而言，人們通常只注意電容器的變化范圍。一般電容量和耐壓都標(biāo)在電容器的外殼上。選用電容器時(shí)，除容量滿足電路要求外，實(shí)際所加電壓也不能超過(guò)耐壓值，否則電容器會(huì)被擊穿。 電容器按標(biāo)稱值不同分為固定與可調(diào)兩類；按所用材料不

28、同分為瓷介、紙介、云母、滌綸、獨(dú)石、鋁電解、鉭電解等。 1.5 電路元件3.電容(2)元件性能1.5.1 無(wú)源元件1.5 電路元件3.電容(3)電容元件在汽車電路中的應(yīng)用用電容器的充電、放電特性，電容器廣泛應(yīng)用于汽車電路中。 倒車燈和倒車蜂鳴器 倒車時(shí)，裝在變速器上的倒車信號(hào)開關(guān)觸點(diǎn)接通倒車信號(hào)電路，倒車信號(hào)燈亮。與此同時(shí)，倒車蜂鳴器利用電容的充電和放電，使線圈L1和L2的磁場(chǎng)時(shí)而同向，時(shí)而反向，使觸點(diǎn)4時(shí)開時(shí)閉，從而控制電磁振動(dòng)式蜂鳴器間歇式發(fā)聲，以警告行人和其他汽車的駕駛員。 1.5 電路元件傳統(tǒng)觸點(diǎn)式汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的工作回路 在傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)中，與分電器觸點(diǎn)并聯(lián)的電容器具有重要作用。觸點(diǎn)打開

29、、磁場(chǎng)消失時(shí)，在點(diǎn)火線圈一次繞組中產(chǎn)生200300V的自感電動(dòng)勢(shì)，若無(wú)電容器，該自感電動(dòng)勢(shì)就會(huì)在觸點(diǎn)間形成火花使觸點(diǎn)燒壞，同時(shí)該電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)一次電流的方向相同，使一次電路內(nèi)的電流不能迅速中斷，磁場(chǎng)消失也相應(yīng)減慢，因而二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大大降低。當(dāng)觸點(diǎn)打開時(shí)，一次繞組中所產(chǎn)1.5 電路元件傳統(tǒng)觸點(diǎn)式汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的工作回路生的自感電動(dòng)勢(shì)向電容器充電，觸點(diǎn)間不再形成強(qiáng)烈的火花，延長(zhǎng)了觸點(diǎn)的使用壽命；同時(shí)觸點(diǎn)打開后，一次繞組和電容器形成一個(gè)振蕩回路，充了電的電容器通過(guò)一次繞組進(jìn)行振蕩放電。當(dāng)電容器第一次放電時(shí)，電流以相反的方向通過(guò)一次繞組，加速了磁場(chǎng)的消失，使二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)顯著提高?？梢?jiàn)有了電容器后

30、減小了觸點(diǎn)火花，延長(zhǎng)觸點(diǎn)壽命并增強(qiáng)了點(diǎn)火線圈二次電壓。 1.5.2 有源元件1.5 電路元件 電源有兩種表示形式：以電壓形式表示的電源稱為電壓源；以電流形式表示的電源稱為電流源。 電壓源分理想電壓源和實(shí)際電壓源，電流源分為理想電流源和實(shí)際電流源。 (a)理想電壓源伏安特性 (b)理想電流源伏安特性1.5.2 有源元件1.5 電路元件1.電壓源(1)組成：由一個(gè)理想電壓源和內(nèi)阻串聯(lián)而成。(2)伏安特性： 電壓源輸出電壓的大小，與其內(nèi)阻阻值的大小有關(guān)。內(nèi)阻越小，輸出電壓的變化就越小，也就越穩(wěn)定。 1.5.2 有源元件1.5 電路元件2.電流源(1)組成：由一個(gè)理想電流源和內(nèi)阻并聯(lián)構(gòu)成的。(2)伏安

31、特性：1.5.2 有源元件1.5 電路元件3.電壓源與電流源的等效變換 注意：(1)等效關(guān)系是對(duì)外電路而言的，對(duì)電源內(nèi)部并不等效。 (2)理想電壓源和理想電流源不能等效變換；(3)電壓源和電流源是同一實(shí)際電源的兩種不同模型，兩者對(duì)外電路是等效的。1.5 電路元件3.電壓源與電流源的等效變換【例1.3】 試將圖1-37所示的電源電路分別簡(jiǎn)化為電壓源和電流源。1.5 電路元件【例1.4】 如圖所示電路中，兩電源共同給R=24的負(fù)載電阻供電。其中US1=130V，R1 =1 ；US2=117V， R2 =0.6 。試用電源的等效變換法求負(fù)載電阻R上的電流。解：目錄： 1.1 汽車電路概述 1.2 電

32、路的基本物理量 1.3 電路的狀態(tài) 1.4 負(fù)載的額定值及電路導(dǎo)線的選擇 1.5 電路元件 1.6 基爾霍夫定律 1.7 電路分析方法 1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程第1章 直流電路與元件應(yīng)知： 汽車電路的概念、組成、作用及特點(diǎn)； 電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電位的概念； 電位與電壓的關(guān)系； 電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系； 汽車電路圖在汽車維修中的作用。應(yīng)會(huì)： 用萬(wàn)用表測(cè)量汽車電路中的電位、電壓、電 流等。第1章 直流電路與元件1.6.1 幾個(gè)概念1.6 基爾霍夫定律1. 支路 歐姆定律是分析和計(jì)算電路的基本定律。但在復(fù)雜電路中的分析與計(jì)算中，還離不開基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。基爾霍夫電流定律針對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)電路進(jìn)

33、行分析，基爾霍夫電壓定律針對(duì)回路對(duì)電路進(jìn)行分析。 通常情況下，電路中流過(guò)同一電流的分支稱為支路。 2. 節(jié)點(diǎn) 電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。 1.6.1 幾個(gè)概念1.6 基爾霍夫定律3. 回路 電路中任一閉合路徑都稱為回路。 4. 網(wǎng)孔 不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔。 1. 支路 通常情況下，電路中流過(guò)同一電流的分支稱為支路。 2. 節(jié)點(diǎn) 電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。 1.6.2 基爾霍夫電流定律1.6 基爾霍夫定律用途 確定連接在同一節(jié)點(diǎn)上的各個(gè)支路之間的電流關(guān)系。2.定律內(nèi)容 基爾霍夫電流定律可描述為：在任何時(shí)刻，和電路中任一節(jié)點(diǎn)相連接的所有支路電流的代數(shù)和等于零。

34、即在任一時(shí)刻流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。 3.推廣應(yīng)用 可應(yīng)用于包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面(廣義節(jié)點(diǎn))，即在任一時(shí)刻，流入閉合面的電流等于流出閉合面的電流。 1.6.3 基爾霍夫電壓定律1.6 基爾霍夫定律用途 用以確定回路中的各段電壓間的關(guān)系。 2.定律內(nèi)容 在任一回路中，從任一點(diǎn)以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜓鼗芈费幸恢?，則所有支路或元件上電壓的代數(shù)和等于零。 必須假設(shè)回路的循行方向，如果電壓的參考方向與回路的循行方向一致時(shí)，電壓取正值，反之則取負(fù)值。 1.6.3 基爾霍夫電壓定律1.6 基爾霍夫定律2.定律內(nèi)容 3.推廣應(yīng)用 可應(yīng)用到回路的部分電路(廣義回路)，用于求回路的開路電壓。 必須假設(shè)

35、回路的循行方向，如果電壓的參考方向與回路的循行方向一致時(shí)，電壓取正值，反之則取負(fù)值。 1.6 基爾霍夫定律【例1.5】 如圖電路中，已知Ia=1mA，Ib=10mA，Ic=2mA，求電流以Id。解：根據(jù)KCL的推廣應(yīng)用，流入圖示的閉合回路的電流代數(shù)和為零，即A 1.6 基爾霍夫定律【例1.6】如圖所示為一閉合回路，各支路的元件是任意的，已知： , ， 。求 和 。解：由KVL可列方程若abca不是閉合回路，也可用KVL得1.7 電路分析方法 電路分析是指在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的條件下，確定各部分電壓與電流之間的關(guān)系。 支路電流法是以支路電流為未知量，分別應(yīng)用KCL、KVL列出節(jié)點(diǎn)電流、回路電

36、壓的方程，從而求解支路電流的方法。 步驟1：確定支路數(shù)b，同時(shí)設(shè)定各支路電流的參考方向。本電路共有三個(gè)支路，各支路的電流參考方向如圖中所示。1.7.1 支路電流法1.7 電路分析方法 步驟2：確定節(jié)點(diǎn)數(shù)n，根據(jù)KCL列出(n-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程式。1.7.1 支路電流法 步驟3：確定獨(dú)立回路數(shù)，列出b-(n-1)個(gè)回路電壓方程式。步驟4：解聯(lián)立方程式，求各支路電流。1.7 電路分析方法1.7.1 支路電流法【例1.7】 設(shè)如圖電路中R=24，US1=130V，R1=1 ，US2=117V，R2=0.6 ，試求支路電流I。解：根據(jù)KCL和KVL列方程解得：I1=10A，I2=-5A，I=5A。1

37、.7 電路分析方法 疊加定理是反映線性電路基本性質(zhì)的一條重要定理。 1.7.2 疊加定理疊加定理內(nèi)容： 在線性電路中，如果有多個(gè)電源同時(shí)作用，那么任何一條支路的電流或電壓，等于電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)對(duì)該支路所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。2.“除源”及其方法 當(dāng)某電源單獨(dú)作用時(shí)，其他電源應(yīng)除去，即“除源”。所謂“除源”就是令電源參數(shù)為零，即對(duì)電壓源來(lái)說(shuō)，令為零，相當(dāng)于“短路”；對(duì)電流源來(lái)說(shuō)，令為零，相當(dāng)于“開路”。 1.7 電路分析方法1.7.2 疊加定理注意：(1)疊加定理只適用于線性電路；(2)疊加定理只能疊加電路中的電流或電壓，不能對(duì)能量和功率進(jìn)行疊加；(3)不作用的電壓源短接，電阻不動(dòng)，

38、不作用的電流源斷開；(4)應(yīng)用疊加定理時(shí)，要注意各電源單獨(dú)作用時(shí)所得電路各處電流、電壓的參考方向與原電路各電源共同作用時(shí)各處所對(duì)應(yīng)的電流、電壓的參考方向之間的關(guān)系，以便正確求出疊加結(jié)果(代數(shù)和)。1.7 電路分析方法1.7.2 疊加定理【例1.8】 用疊加定理求如圖電路中流過(guò)4 電阻的電流。解：從圖所示可知：A A A 所以目錄： 1.1 汽車電路概述 1.2 電路的基本物理量 1.3 電路的狀態(tài) 1.4 負(fù)載的額定值及電路導(dǎo)線的選擇 1.5 電路元件 1.6 基爾霍夫定律 1.7 電路分析方法 1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程第1章 直流電路與元件應(yīng)知： 汽車電路的概念、組成、作用及特點(diǎn)； 電流、電壓

39、、電動(dòng)勢(shì)、電位的概念； 電位與電壓的關(guān)系； 電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系； 汽車電路圖在汽車維修中的作用。應(yīng)會(huì)： 用萬(wàn)用表測(cè)量汽車電路中的電位、電壓、電 流等。第1章 直流電路與元件1.8.1 過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生與換路定律1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程1. 電路的過(guò)渡過(guò)程(1)穩(wěn)態(tài)： 在電路聯(lián)接方式和參數(shù)不變的情況下，電路中電壓、電流值恒定，電路的這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。(2)過(guò)渡過(guò)程： 電路從一種穩(wěn)態(tài)變化到另一種穩(wěn)態(tài)的過(guò)程，叫做電路的過(guò)渡過(guò)程，也叫暫態(tài)。 (3)暫態(tài)分析： 求解過(guò)渡過(guò)程中電壓或電流隨時(shí)間變化的規(guī)律、影響過(guò)渡過(guò)程快慢的時(shí)間常數(shù)的過(guò)程稱為過(guò)渡過(guò)程分析。1.8.1 過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生與換路定律1.8 電路的過(guò)渡過(guò)

40、程1. 電路的過(guò)渡過(guò)程(4) 意義： 一是可以利用電路過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生特定波形的電信號(hào)。如鋸齒波、三角波、尖脈沖等，應(yīng)用于電子電路。 二是可以控制、預(yù)防可能產(chǎn)生的危害。因?yàn)檫^(guò)渡過(guò)程開始的瞬間可能產(chǎn)生過(guò)電壓、過(guò)電流使電氣設(shè)備或元件損壞。2. 產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程原因： 電路中有電感、電容這類儲(chǔ)能元件的存在。 1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程2. 產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程原因： 當(dāng)接通電源的瞬間，電容C兩端的電壓并不能立刻達(dá)到穩(wěn)定值Us，而是有一個(gè)從合閘前的逐漸增大到的過(guò)渡過(guò)程。否則，合閘后的電壓將有躍變，電容電流，iC將為無(wú)窮大，這是不可能的。 電容電路：1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程2. 產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程原因： 電感電路： 當(dāng)電源接通后，

41、電路的電流也不可能立即躍變到U/R，而是從逐漸增大到這樣一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。否則，電感內(nèi)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)將為無(wú)窮大，也是不可能的。1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的實(shí)質(zhì)： 儲(chǔ)能元件上的能量變化是逐漸的，不能發(fā)生突變，需要一個(gè)過(guò)程。 內(nèi)因：電路中存在儲(chǔ)能元件。外因：電路出現(xiàn)換路。 3. 換路定律 (1)換路： 電路工作狀態(tài)的改變?nèi)珉娐返慕油?、斷開、短路、改路及電路元件參數(shù)值發(fā)生變化等。 (2)換路定律： 換路瞬間，電容兩端的電壓不能躍變，流過(guò)電感的電流不能躍變，這即為換路定律。1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程(2)換路定律： 換路瞬間，電容兩端的電壓不能躍變，流過(guò)電感的電流不能躍變，這即為換路定律。用 表示換

42、路前的終了瞬間， 表示換路后的初始瞬間 應(yīng)該注意的是，換路定律只說(shuō)明電容上電壓和電感中的電流不能發(fā)生躍變，而流過(guò)電容的電流、電感上的電壓以及電阻元件的電流和電壓均可以發(fā)生躍變。1.8.2 RC電路的過(guò)渡過(guò)程1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程1. RC電路的充電過(guò)程 經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)可知，在充電過(guò)程中，電容兩端的電壓和充電電流隨時(shí)間的變化為 (a)電路原理圖 (b)uc變化曲線 (c)ic變化曲線1.8.2 RC電路的過(guò)渡過(guò)程1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程1. RC電路的放電過(guò)程 經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)可知，電容放電過(guò)程中，電容電壓和電流隨時(shí)間變化關(guān)系為 (a) RC放電電路 (b) uc變化曲線 (c) ic變化曲線 1.8.3

43、RL電路的過(guò)渡過(guò)程1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程1. RL電路接通電源 經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)可知 (a) RL電路接通 (b) i變化曲線 (c) uR和uL變化曲線 1.8 電路的過(guò)渡過(guò)程1. RL電路切斷電源 (a)RL并聯(lián)電路切斷 (b)RL并聯(lián)電路等效電流 在開關(guān)S斷開前，電感線圈中流過(guò)穩(wěn)定電流，電阻R1中沒(méi)有電流。當(dāng)開關(guān)S斷開后，R1上沒(méi)有電流，只需要考慮RL構(gòu)成的電路，其等效電路如圖所示。由于這個(gè)回路里沒(méi)有電源，最后電路里是沒(méi)有電流的。但是當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間，由于電感線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量，回路中的電流不能立即降為零。因?yàn)殡娏鳒p小時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，它阻礙電流的減少，電流仍在原有的方向上流動(dòng)。所

44、以，S斷開后，線圈實(shí)際上變成一個(gè)“臨時(shí)電源” 目錄： 2.1 正弦交流電的三要素 2.2 正弦交流電的表示方法 2.3 單一參數(shù)的交流電路 2.4 RLC串聯(lián)交流電路 2.5 電路的諧振 第2章 正弦交流電路應(yīng)知： 1.正弦量的三要素，周期、頻率、角頻率、瞬時(shí)值、有效值、最大值、相位、初相和相位差的概念。 2.正弦量的三種表示方法及各自特點(diǎn)。 3.電阻、電感和電容元件交流電路中電壓、電流之間的大小、頻率和相位的關(guān)系，感抗和容抗的意義及其特性。 4.RLC串聯(lián)電路性質(zhì)的判斷方法。 5.諧振的概念，諧振的特征，諧振的應(yīng)用。第2章 正弦交流電路應(yīng)會(huì)： 1.周期、頻率、角頻率、瞬時(shí)值、有效值、最大值、

45、相位、初相和相位差的求解方法。 2.畫相量圖。 3.應(yīng)用阻抗三角形、電壓三角形和功率三角形求解相關(guān)物理量。第2章 正弦交流電路2.1 正弦交流電的三要素交流電： 大小和方向隨時(shí)間周期性變化、并在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為零的電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)統(tǒng)稱交流電。 交流電的好處： 正弦交流電由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，交流發(fā)電機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、性能好、效率高，并且正弦信號(hào)便于傳輸、易于變換、便于運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)， 表達(dá)式：三要素： 角頻率 、幅值Im和初相 稱為交流電的三要素。 2.1.1 周期、頻率和角頻率2.1 正弦交流電的三要素1. 周期 交流電變化一次所需要的時(shí)間稱為周期，用T表示，單位是秒(s)。 2. 頻率

46、 交流電每秒內(nèi)變化的次數(shù)，稱為頻率，用f表示，單位是赫茲(Hz)。 我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家都規(guī)定工業(yè)用電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz(其周期為0.02s)，稱為工頻。而有些國(guó)家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)頻率為60Hz，如美國(guó)和日本等。在其它各種不同的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)使用著各種不同的頻率。例如高頻爐的頻率是200300kHz；中頻爐的頻率是5008000kHz；高速電動(dòng)機(jī)的頻率是1502000Hz；通常收音機(jī)中波段的頻率是5301600kHz，短波段是2.323MHz。 2.1.1 周期、頻率和角頻率2.1 正弦交流電的三要素3. 周期與頻率的關(guān)系4. 角頻率 指單位時(shí)間內(nèi)角度的變化量，單位讀作弧度每秒(rad/s)。 2.1.2

47、瞬時(shí)值、最大值和有效值2.1 正弦交流電的三要素1. 瞬時(shí)值 交流電在某一瞬間的數(shù)值。用小寫字母表示，如i、u、e。 2. 最大值 在一個(gè)周期內(nèi)的最大瞬時(shí)值。也稱幅值或峰值。表示交流電的強(qiáng)度。用帶下標(biāo)m的字母表示，如Im、Um、Em。 3. 有效值 根據(jù)交流電流與直流電流熱效應(yīng)相等的原則規(guī)定的。即交流電流的有效值是熱效應(yīng)與它相等的直流電流的數(shù)值。用大寫字母I、U、E等表示。 2.1.2 瞬時(shí)值、最大值和有效值2.1 正弦交流電的三要素4. 有效值與最大值的關(guān)系 例如常說(shuō)的民用電是220 V，即為有效值，而其幅值是。電器設(shè)備上所標(biāo)注的額定電壓、額定電流等均指有效值。用萬(wàn)用表等測(cè)得的交流電數(shù)值亦為

48、有效值。 【例2.1】已知工頻交流電的電壓為 V，試求周期T、角頻率 及u的有效值。解：2.1.3 相位、初相和相位差2.1 正弦交流電的三要素我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家都規(guī)定工業(yè)用電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz(其周期為0.02s)，稱為工頻。而有些國(guó)家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)頻率為60Hz，如美國(guó)和日本等。在其它各種不同的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)使用著各種不同的頻率。例如高頻爐的頻率是200300kHz；中頻爐的頻率是5008000kHz；高速電動(dòng)機(jī)的頻率是1502000Hz；通常收音機(jī)中波段的頻率是5301600kHz，短波段是2.323MHz。 1. 相位 表示交流電隨時(shí)間變化的進(jìn)程的物理量。也叫相位角，如 。2. 初相位 當(dāng)t=0

49、時(shí)的相位。也叫初相角或初相位。如 它表示計(jì)時(shí)開始時(shí)的相位。 2.1.3 相位、初相和相位差2.1 正弦交流電的三要素3. 相位差 兩個(gè)同頻率正弦量相位之差。用 表示。 設(shè) ， ，則電壓與電流的相位差為即兩個(gè)同頻率正弦量的相位差等于它們的初相差。 2.1.3 相位、初相和相位差2.1 正弦交流電的三要素3. 相位差 若 0，表明 ，則u比i先達(dá)到最大值，稱u超前于i 角，或者說(shuō)i滯后于u 角，如上左圖，反之，如右圖所示。 2.1.3 相位、初相和相位差2.1 正弦交流電的三要素3. 相位差 若 =0，表明 ，則u與i先達(dá)到最大值，稱u與i 同相位，簡(jiǎn)稱同相，如上左圖，若 = ，則u與i相位相反，

50、稱為反相，如右圖所示。 兩個(gè)同頻率的正弦量計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t=0)不同時(shí)，則它們的相位和初相位不同，但它們之間的相位差不變。 2.2.1 三角函數(shù)表示法2.2 正弦交流電的表示方法 三角函數(shù)表示法是用三角函數(shù)式表示正弦交流電隨時(shí)間變化的關(guān)系。 正弦交流電有多種表示方法。交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式，是以三角函數(shù)的形式表示出交流電的變化規(guī)律；交流電的波形圖可直觀的看出交流電的變化狀態(tài)；而交流電的相量表示法，是為了便于交流電的分析和計(jì)算。 當(dāng)正弦量的三要素確定后，就可以確定正弦量隨時(shí)間的變化規(guī)律。 2.2.2 波形圖表示法2.2 正弦交流電的表示方法 根據(jù)三角函數(shù)表示式的計(jì)算數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中做出波形的方

51、法。 可以直觀地看出電流的瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的規(guī)律。 2.2.3 相量表示法用來(lái)表示正弦量的復(fù)數(shù)稱為相量。復(fù)數(shù)是相量法的基礎(chǔ)。 復(fù)數(shù)有兩種表示形式，即代數(shù)式和極坐標(biāo)式。2.2 正弦交流電的表示方法2.2.3 相量表示法 如圖復(fù)平面中，A為復(fù)數(shù)，橫軸為實(shí)軸，單位是+1，a是A的實(shí)部，A與實(shí)軸的夾角 稱為輻角，縱軸為虛軸，單位是j= 。b是A的虛部，r為A的模。這些量之間的關(guān)系為2.2 正弦交流電的表示方法2.2.3 相量表示法復(fù)數(shù)常用的兩種表示形式 代數(shù)式適合于復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算，極坐標(biāo)式適合于復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算。電流的瞬時(shí)值 寫成相量式時(shí)可以表示為 表示正弦電流i的復(fù)數(shù)，讀作相量I。相量既表達(dá)了電流i的

52、有效值，又表達(dá)了它的初相位。 2.2 正弦交流電的表示方法2.2.3 相量表示法 將正弦量轉(zhuǎn)換成相量式以后，正弦量的四則運(yùn)算就變?yōu)閺?fù)數(shù)的四則運(yùn)算，這就要簡(jiǎn)便得多。相量是正弦量的復(fù)數(shù)表示形式，但不是正弦量。設(shè)相量 ， ，則相量只是正弦交流電的一種表示方法和運(yùn)算工具，只有同頻率的正弦交流電才能進(jìn)行相量運(yùn)算，所以相量運(yùn)算只含有交流電的有效值(或幅值)和初相兩個(gè)要素。2.2 正弦交流電的表示方法2.2.3 相量表示法【例2.2】 已知 V， V。求(1)寫出 的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)畫出總電壓u的相量圖。解：先畫出、的相量圖 第2章 正弦交流電路目錄： 2.1 正弦交流電的三要素 2.2 正弦交流電的表

53、示方法 2.3 單一參數(shù)的交流電路 2.4 RLC串聯(lián)交流電路 2.5 電路的諧振 第2章 正弦交流電路應(yīng)知： 1.正弦量的三要素，周期、頻率、角頻率、瞬時(shí)值、有效值、最大值、相位、初相和相位差的概念。 2.正弦量的三種表示方法及各自特點(diǎn)。 3.電阻、電感和電容元件交流電路中電壓、電流之間的大小、頻率和相位的關(guān)系，感抗和容抗的意義及其特性。 4.RLC串聯(lián)電路性質(zhì)的判斷方法。 5.諧振的概念，諧振的特征，諧振的應(yīng)用。第2章 正弦交流電路應(yīng)會(huì)： 1.周期、頻率、角頻率、瞬時(shí)值、有效值、最大值、相位、初相和相位差的求解方法。 2.畫相量圖。 3.應(yīng)用阻抗三角形、電壓三角形和功率三角形求解相關(guān)物理量

54、。 負(fù)載中只有電阻的交流電路稱為純電阻電路。日常生活中所用的白熾燈、電飯鍋、熱水器等在交流電路中都可以近似看成是純電阻元件， 2.3.1 純電阻電路 電阻、電感和電容是組成電路的基本元件，由電阻、電感和電容單個(gè)元件組成的正弦交流電路是最簡(jiǎn)單的交流電路，這些電路元件僅由、三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)來(lái)表征其特性，這樣的電路稱為單一參數(shù)的交流電路。 由直流電路中得出的基本定律、定理和公式都適用于交流電路，但交流電路的分析遠(yuǎn)比直流電路復(fù)雜，這主要是因?yàn)檎伊侩S時(shí)間而變化。 2.3 單一參數(shù)的交流電路2.3.1 純電阻電路2.3 單一參數(shù)的交流電路1. 電壓與電流的關(guān)系設(shè) 相位關(guān)系 ：大小關(guān)系：u、i 相位相同根

55、據(jù)歐姆定律: 頻率相同；相位差 ：相量圖Ru+_U=RIUm=RIm2.3.1 純電阻電路2.3 單一參數(shù)的交流電路2.電阻電路中的功率(1) 瞬時(shí)功率 p：小寫結(jié)論: （耗能元件）, 且隨時(shí)間變化。pituOtpO瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流的乘積。2.3.1 純電阻電路2.3 單一參數(shù)的交流電路2.電阻電路中的功率瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。 大寫單位:瓦（W）PRu+_pptO通常電器銘牌上的數(shù)據(jù)或測(cè)量的功率均指有功功率。(2) 平均功率(有功功率)P2.3.1 純電阻電路2.3 單一參數(shù)的交流電路 電阻為零的電感線圈稱為純電感線圈。拌機(jī)、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)，變壓器等，在交流電路中的主要作用是電感。

56、2.3.2 純電感電路2.3 單一參數(shù)的交流電路 基本關(guān)系式： 頻率相同； U =I L ； 1. 電壓與電流的關(guān)系設(shè)：+-eL+-LutuiiO 電壓超前電流90。相位差2.3.2 純電感電路2.3 單一參數(shù)的交流電路1.電壓與電流的關(guān)系或則: 感抗()定義：有效值:電感L具有通直阻交的作用。直流： f = 0, XL =0，電感L視為短路交流：fXL2.3.2 純電感電路2.3 單一參數(shù)的交流電路1.電壓與電流的關(guān)系電壓超前電流90。相量圖相量圖超前utuiiO2.3.2 純電感電路2.3 單一參數(shù)的交流電路2.電感電路的功率(1) 瞬時(shí)功率(2) 平均功率L是非耗能元件2.3.2 純電感

57、電路2.3 單一參數(shù)的交流電路2.電感電路的功率分析：瞬時(shí)功率：電感L是儲(chǔ)能元件結(jié)論： 純電感不消耗能量，只和電源進(jìn)行能量交換（能量的吞吐)。儲(chǔ)能p 0ui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0充電p 0充電p C時(shí)，u超前i，當(dāng)LC時(shí)，u滯后i，這樣分析對(duì)嗎？正誤判斷？在RLC串聯(lián)電路中，？設(shè)2.4 RLC串聯(lián)交流電路下列各圖中給定的電路電壓、阻抗是否正確？思考兩個(gè)阻抗串聯(lián)時(shí),在什么情況下:成立。U=14V?U=70V?(a)34V1V2 6V8V+_6830V40V(b)V1V2+_2.5 電路的諧振 在具有電感和電容的電路中，電路中的電壓和電流的相位一般是不同的，若調(diào)節(jié)電路中參數(shù)L、

58、C或電源的頻率，使電路中的電壓和電流的相位相同，則電路發(fā)生了諧振。 諧振的概念諧振電路在電子技術(shù)中應(yīng)用很廣，如在計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等電子線路中都有應(yīng)用。但有時(shí)諧振也會(huì)帶來(lái)干擾和損壞元器件等不利現(xiàn)象，討論諧振產(chǎn)生的條件和特點(diǎn)，可以充分利用諧振現(xiàn)象。諧振分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。2.5.1 串聯(lián)諧振2.5.1 串聯(lián)諧振2.5 電路的諧振1.諧振條件和諧振頻率 條件或諧振頻率 當(dāng)調(diào)節(jié)L或C時(shí)就可改變諧振頻率f0，而調(diào)節(jié)電源的頻率使 ，就可產(chǎn)生諧振。2.5 電路的諧振2.串聯(lián)諧振的特點(diǎn) (1)阻抗最小、電路呈電阻性。(2)電流最大。(3)當(dāng) 時(shí)， ，即串聯(lián)諧振可以在電容和電感兩端產(chǎn)生高壓，故又

59、稱其為電壓諧振。相量圖如圖所示。(4)功率因數(shù)最大。 諧振時(shí)電源能量全部被電阻消耗，電源與電路間不發(fā)生能量交換，但電感和電容上各自的無(wú)功功率卻可能很大，能量在電感線圈和電容器之間交換。2.5 電路的諧振【例2.6】 某收音機(jī)的輸入電路如圖所示。各地電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電波在天線線圈中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 、 、 等。如果線圈的電阻為16 ，電感為0.3mH，今欲收聽560kHz的廣播，應(yīng)將調(diào)諧的可變電容C調(diào)到多少？如果調(diào)諧回路中感應(yīng)電壓為2 V，求諧振電流及諧振線圈上的電壓UL。e1e2e3解：由諧振頻率公式得F=269pF2.5 電路的諧振解：諧振時(shí)k = 1k 2.5.2 并聯(lián)諧振2.5 電路的諧

60、振1.諧振條件和諧振頻率 條件諧振頻率2.并聯(lián)諧振的特點(diǎn) (1)阻抗最大、電路呈電阻性。(2)電流最小。2.5 電路的諧振(3) 諧振總電流 和支路電流 和 的相量關(guān)系如圖所示。并聯(lián)諧振各支路電流大于總電流，所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。2.并聯(lián)諧振的特點(diǎn) 2.5 電路的諧振【例2.6】 某收音機(jī)的輸入電路如圖所示。各地電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電波在天線線圈中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 、 、 等。如果線圈的電阻為16 ，電感為0.3mH，今欲收聽560kHz的廣播，應(yīng)將調(diào)諧的可變電容C調(diào)到多少？如果調(diào)諧回路中感應(yīng)電壓為2 V，求諧振電流及諧振線圈上的電壓UL。e1e2e3解：由諧振頻率公式得F=269pF2.5