汽车电工电子技术电子教案

汽车电工电子技术电子

教案

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《汽车电工电子技术》电子教案

模块一基本电路及其分析方法

1.了解直流电路的组成，认识电路的几种工作状态及特点，熟悉电路基本元件的特点，掌握电路元件的检测。

2.掌握基尔霍夫定律的内容和使用方法，能用基尔霍夫定律进行复杂电路（两个节点、2个网孔、3条支路）的计算。

3.掌握支路电流法、叠加定理、戴维宁定理的内容和使用方法。

识读电路图，分析并解释直流电路；能进行直流电路的计算。

目标任务1 电路及基本物理量

电流、电压、电位、电动势、电功率是电路中的基本物理量，本任务在高中物理课程的基础上引入了电流、电压参考方向，参考方向是解决实际电路问题的必需条件，同时它也是本任务讲授内容的重点所在。

一、电路

（一）电路的组成

电路是指由一些电气设备和电子元器件组成的电流流通的闭合路径。随着科学技术的进步，电的应用越来越广泛。

（二）电路的作用和分类

电路的基本作用是进行电能和其他形式能量之间的转换。但是根据侧重点的不同，电路大体可以分成以下两大类。

（三）汽车电路概述

1.汽车电路的概念

汽车电路是指用导线将汽车上的电气设备相互连接为直流电路所构成的一个完整的供、用电系统。

2.汽车电路的组成

汽车电路包括电源电路、启动电路、点火电路、照明与灯光信号电路、仪表及显示系统电路、辅助装置电路和电子控制系统电路。

3.汽车电路的特点

低压直流汽车电气系统采用低压直流电供电，额定电压主要有12 V和24V两种。

二、电路中的基本物理量

（一）电流

电荷的定向移动形成电流。

（二）电压及电位

电压正电荷在电场力的作用下由A点转移到B 点，电场力所做的功与电荷量的比值，称为电压。

（三）电流、电压的关联参考方向

电流、电压的参考方向可以任意选取。

（四）电源的电动势

电动势是衡量电源对电荷做功能力的物理量。

（五）电功率

一段电路或某一电路元件在单位时间内所吸收（消耗）或提供（产生）的电能称为电功率。

目标任务2 常用的电路元件

一、电阻元件

导体中的自由电子在做定向移动过程中，不断地相互碰撞，而且还要和组成导体的原子相碰撞，这种碰撞对电子的运动起阻碍作用，即对电流呈阻碍作用。因此称之为电阻。电阻是汽车电路中使用最多的电路元件之一。

二、电容元件

（一）电容及基本概念

两块彼此绝缘又相互靠近的导体就组成一个电容器。电容是组成电路的基本元件，在电路中所占比例

仅次于电阻。

（二）电容在汽车电路中的典型应用

电容器作为基本电子元件在汽车电路中应用很广，作为单体元件应用的典型例子就是传统点火系统中分电器上的电容器。

三、电感元件

（一）电感线圈

影响电磁线圈磁场强度的因素有以下几点：

(1)流过线圈的电流大小；

(2)线圈的匝数；

(3)线圈的直径、长度和铁芯材料；

(4)磁感线被切割的角度。

（二）电感线圈在汽车电路中的应用

在车内，尾灯、牌照灯及停车灯的灯丝是否断开是无法确认的，而电流传感器就可用于检测这类灯具的灯丝是否断开。

目标任务3 两种电源模型

一、电压源

通常一个有源元件的电路模型可用电压源U

S和内阻R S的串联组合表示。

二、电流源

理想电流源的基本性质如下：

(1)理想电流源输出的电流是恒定值IS，与其端电压无关。

(2)它的端电压是任意的，由外电路决定。

(3)n个理想电流源可以并联，其等效电流为其代数和。若理想电流源串联，则各电流源的电流必须相等。

(4)任一支路与理想电流源IS串联时，等效电流仍为电流IS，而等效电流源的电压等于原电路外部电路电压。

三、电压源与电流源的等效变换

电源的两种等效电路互相变换时，要注意以下几

点。

(1)电压源和电流源的参考方向要一致，即电流源流出电流的一端应与电压源的正极相对应。

(2)所谓“等效”是指它们对外电路等效，电源内部电路不等效。

(3)理想电压源与理想电流源之间不能等效变换。因为理想电压源的内阻RS=0，而理想电流源的内阻RS→∞，两者不满足等效变换条件。

目标任务4 电路的工作状态及电器设备的额定值

一、有载工作状态

各种电气设备和电路元件都有额定值。按照额定值使用，电气设备运行才能安全可靠，经济合理，同时也不至于缩短使用寿命。

二、开路状态

短路电流经过内阻产生的热量就会烧坏电源。电源短路是一种严重事故，应尽量避免。为了防止短路引起大电流损坏电源的事故出现，通常在电路中安装熔

断器或自动保护装置。一旦发生短路故障，能迅速切断电路使之处于开路状态，以保护电气设备和供电线路。

目标任务5电阻的连接及惠斯通电桥

一、电阻的串联

在电路上，把几个电阻依次首尾相连，各个电阻流过同一电流，此种连接方法称为电阻的串联

串联电路的实际应用主要有以下几点。

（1）常用电阻的串联来增大阻值，以达到限流的目的；

（2）常用几个电阻的串联构成分压器，以达到同一电源能供给不同电压的需要；

（3）在电工测量中，应用串联电阻来扩大电压表的量程。

二、电阻的并联

并联电路的实际应用有以下几点。

（1）工作电压相同的负载都采用并连接法。

（2）利用电阻的并联来降低电阻值，如将两个1 000 Ω的电阻并联使用，其电阻值则为500 Ω。（3）在电工测量中，常用并联电阻的方法来扩大电流表量程。

三、电阻的混联

在实际的电路中，经常有电阻串联和并联相结合的连接方式，这种连接方式称为电阻的混联。

四、惠斯通电桥

惠斯通电桥的应用:电桥电路是用比较法进行测量的仪器，不仅可精测电阻，而且可以用于测量电感、电容、频率、压力、温度、形变等许多物理量，并广泛地应用于自动控制之中。根据不同用途，电桥有多种类型，它们的性能、结构各异，但基本原理却是相同的。惠斯通电桥只是其中的一种。

目标任务6 基尔霍夫定律

一、基尔霍夫电流定律

基尔霍夫电流定律(KCL)是用来确定一个节点上各支路电流之间的关系的。由于电流的连续性，在电路

任何点(包括节点在内)的截面上，均不能堆积电荷。

二、基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律(KVL)是用来确定回路中各部分电压之间的关系的。具体内容如下：在任一瞬间，对于电路中任一回路，沿任一指定(顺时针或逆时针)方向绕行一周，各部分电压的代数和恒等于零

在电路中，电阻元件上的电流、电压关系要符合欧姆定律，而对于任何节点，各支路电流要按照基尔霍夫电流定律分配；对于任何闭合回路中的各支路电压应满足基尔霍夫电压定律。

在应用欧姆定律和基尔霍夫定律列写电路方程时，首先应在电路图中标出电压、电流的参考方向，因为方程式中各个物理量的正、负号均由相应的电压、电流的参考方向所决定。

目标任务7 支路电流法

一、审题

看清电路结构、电路参数及待求量。

本电路有2个节点、3条支路、3个回路（有两个是网

孔）。3个支路电流是待求量，需列出3个独立方程才能求解。

二、假定支路电流的参考方向

三、列写KCL方程

四、列写KVL方程

先要选择绕行方向。

该电路有3个回路，回路Ⅰ、回路Ⅱ、回路Ⅲ，能列出3个KVL方程。

把用支路电流法计算复杂电路的解题步骤归纳如下：

(1)判定电路的支路数b和节点数n。

(2)标出各待求支路电流的参考方向和回路的绕行方向。

(3)根据KCL列出(n-1)个独立的电流方程式。

(4)根据KVL列出b-(n-1)个独立回路的电压方程式。

(5)解联立方程组，求出各支路电流。

目标任务8 叠加定理

用叠加原理计算复杂电路，就是把一个多电源的复杂电路化为几个单电源电路来进行计算。

应用叠加原理时应注意以下几点：

(1)叠加原理只适用于线性电路。它只能用来分析和计算线性电路的电流和电压。由于功率不是电流和电压的一次函数，所以不能用叠加原理来计算电路的功率。

(2)在对电路中电流或电压进行叠加时，要注意各支路电压或电流的参考方向。凡是电压(或电流)分量的参考方向与原支路电压(或电流)的参考方向一致时，取正号，反之则取负号。

(3)所谓某一电源单独作用，就是假设其余电源除去(简称除源),即将电压源中的理想电压源用短路线代替；把电流源中理想电流源断开，但电路中的其他元件及电路连接方式都保持不变。

目标任务9 戴维宁定理

应用戴维宁定理求解电路的一般步骤：

(1)断开待求量的支路，得到一有源二端网络。

(2)根据有源二端网络的具体电路，计算出二端网络的开路电压U0C，得到等效电压源的电压US。

(3)将有源二端网络中的全部电源除去(即理想电压源短路，理想电流源开路)，画出所得无源二端网络的电路图，计算其等效电阻，便得到等效电路的内阻RS。

(4)画出由等效电压源与待求支路组成的简单电路，计算出待求电流