汽车电工电子技术课件

吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术课程简介：课程简介：一、教材一、教材 吉林大学 1 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术二、教学内容二、教学内容上篇上篇 电工技术电工技术基本电路理论基本电路理论第第1章章 电路分析基础电路分析基础第第2章章 正弦交流电路正弦交流电路常用电气设备常用电气设备第第3章章 铁心线圈与变压器铁心线圈与变压器第第4章章 汽车中的电机汽车中的电机 吉林大学 2 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术下篇下篇 电子技术电子技术模拟电子技术模拟电子技术第第5 5章章 常用半导体器件常用半导体器件 第第6章章 基本放大电路基本放大电路 第第7 7章章 集成运算放大器集成运算放大器 数字电子技术数字电子技术第第8 8章章 数字电子电路数字电子电路 功率电子技术功率电子技术第第9 9章章 功率电子电路功率电子电路 吉林大学 3 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术三、学习方法三、学习方法1.1.使用好教材，预习、认真阅读、体会教材结构。使用好教材，预习、认真阅读、体会教材结构。使用好教材，预习、认真阅读、体会教材结构。使用好教材，预习、认真阅读、体会教材结构。2.2.抓重点，抓规律，善于总结。抓重点，抓规律，善于总结。抓重点，抓规律，善于总结。抓重点，抓规律，善于总结。3.3.注意理论联系实际，做好作业，重视实验。注意理论联系实际，做好作业，重视实验。注意理论联系实际，做好作业，重视实验。注意理论联系实际，做好作业，重视实验。吉林大学 41.1 电路的基本物理量及参考方向电路的基本物理量及参考方向 1.2 电路的工作状态电路的工作状态 1.3 理想电路元件理想电路元件 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.5 电路的基本定律电路的基本定律 1.6 电路的暂态分析电路的暂态分析 第一章第一章 电路的分析基础电路的分析基础 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术1.1 电路的基本物理量及参考方向 第一章 电路的分析51.1 1.1 电路的基本物理量及参考方向电路的基本物理量及参考方向电源电源负载负载IERU+_+_电源、负载、中间环节组成电路电源、负载、中间环节组成电路 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术1 1、电路：、电路：为能够实现某种需要，由若干电工元器件按一定方式为能够实现某种需要，由若干电工元器件按一定方式 相互联接起来的组合相互联接起来的组合。电源：电源：其它形式的其它形式的能量（信号）能量（信号）电能（电信号）电能（电信号）负载：负载：电能电能 其它形式的其它形式的能量。指电流、功率、能量。能量。指电流、功率、能量。中间环节：中间环节：传递、分配和控制电能的作用传递、分配和控制电能的作用返回返回电池电池灯泡灯泡返回返回E1.1 电路的基本物理量及参考方向电源负载IERU+_+_电62 2、某汽车电路原理图、某汽车电路原理图汽车电路的特点：两个电源、低压直流、单线并联、负极搭铁汽车电路的特点：两个电源、低压直流、单线并联、负极搭铁返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回2、某汽车电路原理图汽车电路的特点：两个电源、低压直流、单线73 3、电路基本物理量的实际方向、电路基本物理量的实际方向实际方向：实际方向：物理中对电量规定的方向物理中对电量规定的方向。物理量物理量物理量物理量实实实实 际际际际 方方方方 向向向向公式公式公式公式单单单单 位位位位电流电流电流电流 I I正电荷运动的方向正电荷运动的方向正电荷运动的方向正电荷运动的方向KAKA、A A、mAmA、AA 电压电压电压电压 U U电位降低的方向电位降低的方向电位降低的方向电位降低的方向（高电位（高电位（高电位（高电位 低电位）低电位）低电位）低电位）KVKV、V V、mVmV、VV电动势电动势电动势电动势E E电位升高的方向电位升高的方向电位升高的方向电位升高的方向（高电位（高电位（高电位（高电位 低电位）低电位）低电位）低电位）KVKV、V V、mVmV、VV4 4、电路基本物理量的参考方向、电路基本物理量的参考方向问题的提出：问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的在复杂电路中难于判断元件中物理量的 实际方向，电路如何求解？实际方向，电路如何求解？i=dq/dtuab=dwab/dqeba=dwba/dq返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回电池电池灯泡灯泡ab3、电路基本物理量的实际方向实际方向：物理量实 际 方8电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？IRU1ABRU2 (1)(1)在解题前先设定一个方向，作为参考方向在解题前先设定一个方向，作为参考方向解决方法解决方法(3)(3)根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互系的代数表达式根据电路的定律、定理，列出物理量间相互系的代数表达式返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回电流方向电流方向IRU1ABRU2(1)在解题前先95、物理量参考方向的表示方法、物理量参考方向的表示方法Uab b_ _+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前，低电位在后）低电位在后）双下标双下标箭箭 头头Uab bab电压电压 双下标双下标箭箭 头头电流电流abIab电动势电动势：通常按实际方向：通常按实际方向_ _+E标注原则：标注原则：1.1.按真实方向按真实方向2.2.按关联方向按关联方向（电压与电流（电压与电流的方向相同的方向相同)3.3.任意标注任意标注返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回注意：注意：E+_US+_5、物理量参考方向的表示方法Uab_+正负号abUab（高电106 6、规定参考方向的情况下欧姆定律的写法规定参考方向的情况下欧姆定律的写法I与与U的方向一致的方向一致U=IRI与与U的方向相反的方向相反U=IRIRU IRU 返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回6、规定参考方向的情况下欧姆定律的写法I与U的方向一致U 11例例1 1：解：解：Uab=I R1Udc=I R2例例2 2：闭合回路的欧姆定律：闭合回路的欧姆定律=(2)1020V=(2)510V +I +E1E2E3E4R1R2R3R4以电流的参考方向为准，以电流的参考方向为准，E 的方向与的方向与I 相同为正，相同为正，相反则为负相反则为负返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回E1E2I=2A+abcdeR1=10R2=5求图中求图中Uab与与Udc +例1：解：Uab=I R1Udc=I R2127 7、规定参考方向的情况下电功率的写法、规定参考方向的情况下电功率的写法功率的概念：功率的概念：设电路任意两点间的电压为设电路任意两点间的电压为 U,流入此流入此 部分电路的电流为部分电路的电流为 I，则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:如果如果U IU I方向不一方向不一致写法如何？致写法如何？电压电流参考方向一致电压电流参考方向一致IRU IRU 电压电流参考方向相反电压电流参考方向相反P=U I功率有正负？功率有正负？P=U I返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回7、规定参考方向的情况下电功率的写法功率的概念：设电路任意两13吸收功率或消耗功率（起负载作用）吸收功率或消耗功率（起负载作用）若若 P P 0 0输出功率（起电源作用）输出功率（起电源作用）若若 P P 0 0电阻消耗功率肯定为正电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正（吸收功率），也电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）可能为负（输出功率）功率有正负功率有正负返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回功率平衡：功率平衡：P P=0=0吸收功率或消耗功率（起负载作用）若 P 0输出功率（起电14例、一个含有电压源和负载的闭合电路。电压源例、一个含有电压源和负载的闭合电路。电压源电压电压Us24V，内阻，内阻RS0.5，负载电阻，负载电阻R7.5。求：。求：(1)电路中的电流。电路中的电流。(2)负载端电压。负载端电压。(3)各元件的功率。各元件的功率。返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术+-USRsRUI返回返回例、一个含有电压源和负载的闭合电路。电压源电压Us24V，15解解:(1)电路中的电流电路中的电流I=USRS+R=240.5+7.5A=3A(2)负载端电压负载端电压U=IR=3A7.5=22.5V(3)各元件的功率各元件的功率Ps=USI=24V3A=72W(电源产生的功率电源产生的功率)P=UI=22.5V3A=67.5W(负载消耗的功率负载消耗的功率)P=I2RS=320.5W=4.5W(电源内阻消耗的功率电源内阻消耗的功率)返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回根据功率平衡：根据功率平衡：+-USRsRUI解:(1)电路中的电流I=USRS+R=240.5+7.5161.2.1 有载工作状态有载工作状态 图中图中S闭合闭合I=US/(R0+R)U=I RU=US I R0PS=PR0+PR 特征特征1.2 电路的工作状态电路的工作状态 返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回RR0UUSSI1.2.1 有载工作状态 图中S闭合 特征1.2 电路的17 电气设备的额定值电气设备的额定值 为了安全可靠的工作，各种电气设备承为了安全可靠的工作，各种电气设备承受的电压，允许通过的电流及消耗的功率都受的电压，允许通过的电流及消耗的功率都有一个限额，这个限额称为电气设备的额定有一个限额，这个限额称为电气设备的额定值。值。UN IN PN I=IN 满载满载I IN 过载过载I IN 轻载轻载返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回因此，额定值是电气设备的安全合理值。因此，额定值是电气设备的安全合理值。电气设备的额定值 I=IN 18R0UUS1.2.3 短路短路II=USR0U=0P=0PS=PR01.2.2 开路开路(S断开断开)I=0 U=0 P=0 U0=USRR0UUSSI返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回U0R0UUS1.2.3 短路II=USR01.2.219 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回返回返回蓄电池蓄电池+-0.0012.00+-+-断点前，电压表指示电源电压值断点前，电压表指示电源电压值断点后，电压表指示为零值断点后，电压表指示为零值 吉林大学 20 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回返回返回汽车电路常用的检修方法有：汽车电路常用的检修方法有：直观法、断路法、短路法、试灯法、直观法、断路法、短路法、试灯法、仪表法、试火法、仪器法。仪表法、试火法、仪器法。(a)检查磁场绕组断路检查磁场绕组断路(b)检查磁场绕组搭铁检查磁场绕组搭铁 吉林大学 21伏伏-安安 特性特性iuRiuui线性电阻线性电阻非线性电阻非线性电阻1)电阻电阻 R（常用单位常用单位：、k、M ）1.3 理想电路元件理想电路元件 1.电阻元件电阻元件 1.3.1 理想无源元件理想无源元件 返回返回电阻是耗能元件电阻是耗能元件 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回伏-安 特性iuRiuui线性电阻非线性电阻1)电阻 222)2)电阻串联电阻串联R1U1R2U2IU电流相等电流相等特点：特点：返回返回 常用电阻常用电阻 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回2)电阻串联R1U1R2U2IU电流相等特点：233)3)电阻并联电阻并联电压相等电压相等 特点：特点：R1R2IUI1I2返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回3)电阻并联电压相等 特点：R1R2IUI1242.电感元件电感元件1)电感电感 LiueLLiueL返回返回电感电感L为衡量线圈产生磁场能力的参数，为衡量线圈产生磁场能力的参数，用用L=i表示，表示，N，其单位为亨利其单位为亨利(H)空心线圈空心线圈L为常数称为线性电感为常数称为线性电感铁心线圈铁心线圈L不是常数称为非线性电感不是常数称为非线性电感 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回2.电感元件1)电感 LiueLLiueL返回电感L252)自感电动势自感电动势3)电压与电流的关系电压与电流的关系返回返回*若若i=I，u=0 电感对直流相当于短路电感对直流相当于短路u u =Ld did dteL=d dd dt=Ld did dteLd d d dtN=吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回2)自感电动势3)电压与电流的关系返回*若i=I，u26电感是一种储能元件电感是一种储能元件 不消耗能量不消耗能量 常用电感常用电感WL=12L i 2储存的磁场能量：储存的磁场能量：吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回电感是一种储能元件 不消耗能量 常用电感WL=12L i 273.电容元件电容元件1)电容电容 C uiCC(法拉法拉F)=q(库仑库仑)u(伏伏)1F=106F 1F=106pFui 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回3.电容元件1)电容 C uiCC(法拉F)=q(库282)电压与电流关系电压与电流关系i=dqdt=CduCdt若若 uCUC 则则 i0*电容元件对直流相当于断路电容元件对直流相当于断路 常用电容常用电容电容是一种储能元件电容是一种储能元件,不消耗电能不消耗电能C u212WC=储存的电场能量：储存的电场能量：吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回2)电压与电流关系i=dqdt=CduCdt若 uCU29U为直流电压时为直流电压时,以上电路等效为以上电路等效为思考题：思考题：U U为直流电压，画出下列电路的等效电路为直流电压，画出下列电路的等效电路UR1R2LC+R1UR2 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回U为直流电压时,以上电路等效为思考题：UR1R2LC+R301.电压源电压源USUR0U=US I R0IUII R0伏安特性伏安特性:USIU当当R0=0时时，电压源就变成理想电压源电压源就变成理想电压源1.3.2 理想有源元件理想有源元件 E1)电压源电压源 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回1.电压源USUR0U=US I R0IUII 312)理想电压源理想电压源(恒压源恒压源)USIU特点特点:(1)(1)输出电压恒定输出电压恒定U=US，与流，与流过它的电流无关。过它的电流无关。(2)(2)输出电流取决于外电路输出电流取决于外电路(3)(3)内阻内阻 R0=0伏安特性：伏安特性：USUIUSIU10VRR1时，时，U 不变不变，I10AR10时，时，U 不变不变，I 1AR100时，时，U 不变不变，I 0.1A 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回2)理想电压源(恒压源)USIU特点:(1)输出电压恒定U=32ISIUR0I=IS UR0UIU伏安特性伏安特性IISU/R02.电流源电流源1)电流源电流源当当R0=时时，电流源就变成理想电流源电流源就变成理想电流源 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回ISIUR0I=IS UR0UIU伏安特性IISU/33伏安特性伏安特性:UIIS特点特点:(1)输出电流恒定输出电流恒定I=IS,与端电与端电压无关。压无关。(2)输出端电压取决于外电路。输出端电压取决于外电路。(3)内阻内阻 R0=IISU2)2)理想电流源理想电流源(恒流源恒流源)R1时，时，I 不变不变，U 1VI1ARISR10时，时，I 不变不变，U 10VR100时，时，I 不变不变，U 100V 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回伏安特性:UIIS特点:(1)输出电流恒定I=IS,与34 用来描述电路结构中各部分电压或各部分电用来描述电路结构中各部分电压或各部分电流间的关系流间的关系,其中包括其中包括节点电流定律节点电流定律（KCL)和和回回路电压定律路电压定律（KVL)两个定律。两个定律。电路结构电路结构 名名 词：词：结点：结点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回 用来描述电路结构中各部分电压或各部分电流间的关系,其35支路：共支路：共3条条回路：共回路：共3个个结点：结点：a、b (共共2个）个）例例1：#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回支路：共3条回路：共3个结点：a、b例1：#1#2#3aI36+abdcefA.图中有图中有6个节点个节点 B.图中有图中有4个节点个节点C.图中有图中有6条支路条支路D.图中有图中有8条支路条支路E.图中有图中有3个回路个回路F.图中有图中有7个回路个回路 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例例2：返回返回+abdcef图中有6个节点 图371.4.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL)I1I2I3I4电流定律的电流定律的依据依据：电流的连续性：电流的连续性例例流入为正流入为正 流出为负流出为负 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术1)2)返回返回1.4.1 基尔霍夫电流定律（KCL)I1I2I3I4电流定38任意的封闭面可视为一个节点任意的封闭面可视为一个节点例例I1+I2=I3例例I=03)节点电流定律的扩展形式节点电流定律的扩展形式I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义结点广义结点 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回返回返回任意的封闭面可视为一个节点例I1+I2=I3例I=03)节点39 例：例：标出图中未知电流大小。标出图中未知电流大小。2A8A3A346A1A5A返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术 例：标出图中未知电流大小。2A3A3440 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术1.4.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL)abI3E1E2R1R3R2I2I11)与绕行方向相同的与绕行方向相同的电压或电动势为电压或电动势为正正 与绕行方向相反的与绕行方向相反的电压或电动势为电压或电动势为负负返回返回返回返回 吉林大学 41R1R2U1U2I1I2US1US2aU1US1US2U2=0与绕行方向一致的电与绕行方向一致的电压压 取取正正，反之取，反之取负负。返回返回2)返回返回返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术3)回路电压定律的扩展形式回路电压定律的扩展形式开口电压（虚拟电压）也适用于开口电压（虚拟电压）也适用于KVLERUIR1R2U1U2I1I2US1US2aU1US142例例1、已知、已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：求：K打开时，打开时，Uab=？K闭合时，闭合时，I3=？1、K打开，打开，I3=0 UR3=0Uab=E1 E3+E2Uab=(714+16)V=9V2、K闭合，闭合，Uab=0I3R3=E1E3+E2I3=(E1E3+E2)R3 =99A=1AE1R1abKE3E2R2R3I3解：解：返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例1、已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=1643+60VU1020V例例2、计算电流、电压。计算电流、电压。+60U200U40VI40/104A+1AU2I104AII413AU3（210）36V 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术+60VU1020V例2、计算电流、44例例3、计算计算I1、I2、I3、I4。+-3V66I46+-3V-+9VI2I3I1I6I5336 I40I41A936I60 I62A396I50 I51AI1I6I43A I2I4I50AI3I5I63A 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例3、计算I1、I2、I3、I4。+-3V6645例例4、求图中的、求图中的U2I1U110VU2R2 2E2E1R1R3 544V2VI1=(104)/(R1+R2)=1AU2=E2+I1 R1+E1=6VI3=0（开路）（开路）I2=0I2I3U1=I1(R1+R2)+E1 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例4、求图中的U2I1U1U2R2 2E2E146 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例例5、判别下图中理想电压源和理想电流源，做电源还是、判别下图中理想电压源和理想电流源，做电源还是做负载？做负载？URIUSR=110V+_US5AIS1)IRIUS110V+_US5AIS2)负载负载电源电源电源电源电源电源 吉林大学 47I2mA 例例6、求图中、求图中A点电位及恒流源功率。点电位及恒流源功率。对对A：I211mA UA=I11VA1K6V1K1K1mA U1U2U2121I0U23VP22(3)6mW6U111UA0U16VP1166mW 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术I2mA 例6、求图中A点电位及恒流源功率。对A：I2148103V例例7、求图中、求图中A点电位及恒流源功率。点电位及恒流源功率。电路中存在两个独立电电路中存在两个独立电流，如图流，如图a1A UC110 10V410bc2 +5V+吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术103V例7、求图中A点电位及恒流源功率。电路中存在两个独49 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回1.5 电路的基本电路的基本定律定律1.5.1 叠加原理叠加原理1.1.内容内容:在多个电源同时作用的在多个电源同时作用的线性电路线性电路中，任何支路的电流或任中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。+BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原电路原电路I2R1I1R2ABU2I3R3+_U2单独作用单独作用+_AU1BI2R1I1R2I3R3U1单独作用单独作用 吉林大学 502.叠加定理的应用步骤叠加定理的应用步骤1)1)分分(分解分解):):分解时只将电源分别考虑，电路的结构和参数分解时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。不变。2)2)合合(叠加叠加):):原电路中各电压、电流的最后结果是各分电原电路中各电压、电流的最后结果是各分电 压、分电流的代数和。分电路中各量的方向与原电路压、分电流的代数和。分电路中各量的方向与原电路 中相同者为正，反之则负。中相同者为正，反之则负。=+吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令US=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令IS=0。参考方向分别单独设参考方向分别单独设2.叠加定理的应用步骤1)分(分解):分解时只将电源分别考虑51例：用叠加原理求例：用叠加原理求I2BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_已知：已知：U1=12V，U2=7.2V，R1=2，R2=6，R3=3 解：解：I2=I2=I2=I2+I2 =根据叠加原理根据叠加原理，I2=I2+I2 1A1A0A 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术I22 6 AB7.2V3+_+_A12VBI22 6 3 返回返回例：用叠加原理求I2BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_52例：例：+-10 I4A20V10 10 用叠加原理求用叠加原理求：I=?I=2AI=-1AI=I+I=1A+10 I4A10 10+-10 I 20V10 10 解：解：吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例：+-10I4A20V1010用叠加原理求：I=?53 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术应用叠加定理要注意的问题应用叠加定理要注意的问题1.叠加定理只适用于线性电路。叠加定理只适用于线性电路。2.叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率，即功率不能叠加。如：率，即功率不能叠加。如：I3R3 设设：则则：3.运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分电路运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分电路的电源个数可能不止一个。的电源个数可能不止一个。=+吉林大学 54例例1、用叠加原理求图示电路中的、用叠加原理求图示电路中的I。解解:电流源单独作用时电流源单独作用时电压源单独作用时电压源单独作用时10A215+-10V4I II=1/(1+4)10A =2AI=10/5A=2AI=I+I=4A返回返回 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术例1、用叠加原理求图示电路中的I。解:电压源单独作用时1055电压源单独作用时电压源单独作用时 R0=6（4+2)=3K U=12(36)(4 6)=4VU=6+4=10V解：解：+12V6K3mA例例2、用叠加原理求图中电压用叠加原理求图中电压U。4K2K3K电流源单独作用时电流源单独作用时 R0=36+2=4K U=3(48)4=6V+U12V+吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术电压源单独作用时解：+12V6K3mA例2、用叠加原理求图56+-35V例例3、用叠加原理求图中电流用叠加原理求图中电流I。47A231I电压源单独作用时电压源单独作用时 I=35（34）=5AI 538A电流源单独作用时电流源单独作用时I=73(34)=3A 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术+-35V例3、用叠加原理求图中电流I。47A23157名词解释：名词解释：无源二端网络：无源二端网络：二端网络中没有电源二端网络中没有电源有源二端网络有源二端网络：二端网络中含有电源二端网络中含有电源二端网络：二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路若一个电路只通过两个输出端与外电路 相联，则该电路称为相联，则该电路称为“二端网络二端网络”。ABAB1.5.2 戴维南原理戴维南原理 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回名词解释：无源二端网络：有源二端网络：二端网络：若一个电路只581)1)戴维南定理的内容戴维南定理的内容有源有源二端网络二端网络RUORO+_R注意：注意：“等效等效”是指对端口外等效，即是指对端口外等效，即R两端的电两端的电压和流过压和流过R电流不变电流不变有源二端网络可以用电压源模型等效有源二端网络可以用电压源模型等效,该等效该等效电压源的电压等于有源二端网络的开路电压；等效电压源的电压等于有源二端网络的开路电压；等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的等效电阻。的等效电阻。吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回1)戴维南定理的内容有源RUORO+_R注意：“等效”是指59等效电压源的内阻等于有源等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络二端网络相应无源二端网络的等效电阻。（有源网络变的等效电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）短路，电流源断路）等效电压源的电压等效电压源的电压（UO）等于有源二端）等于有源二端网络的开路电压网络的开路电压UABOABOOUU=有源有源二端网络二端网络ABOUAB有源有源二端网络二端网络RABUORO+_RAB相应的相应的无源无源二端网络二端网络ABRAB=RO 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术等效电压源的内阻等于有源等效电压源的电压ABOOUU=有源A60b有源有源二端二端网络网络aUabK无源无源二端二端网络网络abRab断开待求支路形成有源二端网断开待求支路形成有源二端网络络复杂的复杂的有源有源电路电路aUIbRLUSabRLR0-+UI返回返回2)2)用戴维南定理解题的步骤用戴维南定理解题的步骤求此二端网络的等效电压求此二端网络的等效电压源源 (US;R0)把待求支路挂在等效电压源上把待求支路挂在等效电压源上求解支路电流求解支路电流 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术b有源aUabK无源abRab断开待求支路形成有源二端网络61戴维宁定理应用举例戴维宁定理应用举例已知已知：R1=20 、R2=30 R3=30 、R4=20 U=10V求求：当：当 R5=10 时，时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路等效电路有源二端有源二端网络网络 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回戴维宁定理应用举例已知：R1=20、R2=30 R62R5I5R1R3+_R2R4UABUSRS+_R5ABI5戴维南等效电路戴维南等效电路ABOSUU=RS=RAB 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回R5I5R1R3+_R2R4UABUSRS+_R5ABI5戴63第一步：求开路电压第一步：求开路电压UABO第二步：求等效电阻第二步：求等效电阻 RABUABOR1R3+_R2R4UABCDCRABR1R3R2R4ABD 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回第一步：求开路电压UABO第二步：求等效电阻 RABUABO64USRS+_R5ABI5R5I5R1R3+_R2R4UAB戴维南等效电路戴维南等效电路 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回USRS+_R5ABI5R5I5R1R3+_R2R4UAB戴65R1R3+_R2R4RgUsIgGI2I1I3I4I 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术电桥电路：电桥电路：电桥平衡条件：电桥平衡条件：返回返回R1R3+_R2R4RgUsIgGI2I1I3I4I 66 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回进气压力传感器内部电路进气压力传感器内部电路(a)(a)剖面图剖面图 (b)(b)硅膜片的结构硅膜片的结构 吉林大学 67 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回进气压力传感器等效电路图进气压力传感器等效电路图(c)(c)等效电路图等效电路图 当硅膜片不受压力时，当硅膜片不受压力时，调至电桥平衡。调至电桥平衡。当进气歧管压力变化时，当进气歧管压力变化时，硅膜片变形，硅膜片变形，其阻值变化。电桥失去其阻值变化。电桥失去平衡，平衡，AB输出电压信输出电压信号。号。吉林大学 68+-150V+-20V例例1、用戴维宁定理求图中电流用戴维宁定理求图中电流I。+-120V1010104I解：解：断开待求支路断开待求支路Uab=20150+120 =10VRo0UabIUab/(Ro+10)1A+-150V+-20V例1、用戴维宁定理求图中电流I。+-169+-2V例例2、用戴维宁定理求图中电流用戴维宁定理求图中电流I。-+12VI解：解：断开待求支路断开待求支路abUab23+8+2 4VR06/3+3 5IUab/(R0+5)4/10 0.4A63532AUabU1+-2V例2、用戴维宁定理求图中电流I。-+12VI解：断开70旧稳态旧稳态 新稳态新稳态 暂态过程暂态过程:C电路处于旧稳态电路处于旧稳态KRU+_开关开关K闭闭合合电路处于新稳态电路处于新稳态RU+_“稳态稳态”与与“暂态暂态”的概念的概念:1.6 电路的暂态分析电路的暂态分析 1.6.1 暂态分析的基本概念与换路定律暂态分析的基本概念与换路定律 吉林大学 汽车电工电子技术返回返回旧稳态 新稳态 暂态过程:C电路处于旧稳态KRU+71 产生暂态过程的电路及原因产生暂态过程的电路及原因?无过渡过程无过渡过程I电阻电路电阻电路t=0UR+_IK电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，不存在过渡过程。不存在过渡过程。吉林大学 汽车电工电子技术返回返回 产生暂态过程的电路及原因?无过渡过程I电阻电路t=072 电容为储能元件，它储存的能量为电场能量电容为储能元件，它储存的能量为电场能量 ，其大小为：其大小为：R-C电路电路 因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。电容的电路存在过渡过程。UKR+_CuC 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回 电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：R73R-L电路电路 电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：大小为：因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。电感的电路存在过渡过程。KRU+_t=0iL 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回R-L电路 电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其74结论：结论：1)稳态：电路中的电流，电压稳定不变或者是时间稳态：电路中的电流，电压稳定不变或者是时间上的周期函数，称为电路处于稳态。上的周期函数，称为电路处于稳态。2)2)暂暂态：态：电路由一个稳态到另一个稳态所经历的中电路由一个稳态到另一个稳态所经历的中间过程。间过程。吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术3)产生暂态过程的原因：产生暂态过程的原因：内因：电路中存在储能元件（内因：电路中存在储能元件（C、L）外因：换路外因：换路电路状态的改变。如：电路状态的改变。如：(1)(1)电路接通、断开电源电路接通、断开电源(2)(2)电路中电源的升高或降低电路中电源的升高或降低(3)(3)电路中元件参数的改变电路中元件参数的改变.返回返回结论：1)稳态：电路中的电流，电压稳定不变或者是时间 75换路定理换路定理:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能跃变。不能跃变。设：设：t=0 时换路时换路-换路前瞬间换路前瞬间-换路后瞬间换路后瞬间 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回换路定理是用来确定暂态过程初始值的。换路定理是用来确定暂态过程初始值的。电路中电路中 u、I 在在 t=0 时的大小，即时的大小，即f f(0(0+)。初始值初始值:换路定理:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能跃变。设76元件元件元件元件特征特征特征特征CL LiL(t)t=0+t=0t=uC(t)uC(0+)=0uC(0)=0uC(0)=U0uC(0+)=U0+-开路开路开路开路短路短路短路短路iL(0+)=I0iL(0)=I0 iL(0-)=0iL(0+)=0 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回元件特征CLiL(t)t=0+t=0t=uC(77用数学中列微分方程求解时间函数用数学中列微分方程求解时间函数f f(t t)的方法。的方法。一阶常系数一阶常系数线性微分方程线性微分方程 一阶一阶R-C电路的充电过程电路的充电过程 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术1.6.2 RC电路的暂态过程电路的暂态过程+S S(t t0 0)i iuCRUS12uRC1.1.经典法：经典法：返回返回式中式中称为时间常数称为时间常数据据KVL:用数学中列微分方程求解时间函数f(t)的方法。一阶常系数 一78tU0.632U结论：结论：越大越大，过渡过程曲线变化越慢，过渡过程曲线变化越慢，uC达到稳态所需要的时间越长。达到稳态所需要的时间越长。吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回t000.632U 0.865U 0.950U 0.982U 0.993U 0.998UtU0.632U结论：越大，过渡过程曲线变化越慢，792.三要素法三要素法一阶电路微分方程解的通用表达式：一阶电路微分方程解的通用表达式：其中三要素为其中三要素为:稳态值稳态值-初始值初始值-时间常数时间常数-代表一阶电路中任一电压、电流函数。代表一阶电路中任一电压、电流函数。式中式中 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回在上例中在上例中:2.三要素法一阶电路微分方程解的通用表达式：其中三要素为:80 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回电容电压电容电压电容电流电容电流充电充电放电放电RC电路的暂态过程：电路的暂态过程：uC US t t iC uC t iC t U0 吉林大学 81 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术返回返回电感电流电感电流电感电压电感电压充电充电放电放电RL电路的暂态过程：电路的暂态过程：iL US t t uL t iL t I0 uL 吉林大学 82 (3)(3)(3)(3)通过对电感线圈中的暂态过程可能产生过电压和通过对电感线圈中的暂态过程可能产生过电压和通过对电感线圈中的暂态过程可能产生过电压和通过对电感线圈中的暂态过程可能产生过电压和电容电路中的暂态过程可能产生过电流的分析，可以电容电路中的暂态过程可能产生过电流的分析，可以电容电路中的暂态过程可能产生过电流的分析，可以电容电路中的暂态过程可能产生过电流的分析，可以预防和减小过电压、过电流对电器设备的损坏。预防和减小过电压、过电流对电器设备的损坏。预防和减小过电压、过电流对电器设备的损坏。预防和减小过电压、过电流对电器设备的损坏。吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术电路暂态分析的实际意义是什么？(1)(1)(1)(1)把电路的暂态过程用在一些由半导体器件组成的把电路的暂态过程用在一些由半导体器件组成的把电路的暂态过程用在一些由半导体器件组成的把电路的暂态过程用在一些由半导体器件组成的电子电路中，可以实现某些特殊需要的电信号的变换电子电路中，可以实现某些特殊需要的电信号的变换电子电路中，可以实现某些特殊需要的电信号的变换电子电路中，可以实现某些特殊需要的电信号的变换或产生。如锯齿波、三角波、尖脉冲等。或产生。如锯齿波、三角波、尖脉冲等。或产生。如锯齿波、三角波、尖脉冲等。或产生。如锯齿波、三角波、尖脉冲等。(2)(2)(2)(2)通过改变产生暂态过程中电阻、电容或电阻、电通过改变产生暂态过程中电阻、电容或电阻、电通过改变产生暂态过程中电阻、电容或电阻、电通过改变产生暂态过程中电阻、电容或电阻、电感的数值（即改变时间常数）进而改变产生暂态过程感的数值（即改变时间常数）进而改变产生暂态过程感的数值（即改变时间常数）进而改变产生暂态过程感的数值（即改变时间常数）进而改变产生暂态过程的快慢。例如控制的快慢。例如控制的快慢。例如控制的快慢。例如控制RCRC电路暂态过程中，充电达某一数电路暂态过程中，充电达某一数电路暂态过程中，充电达某一数电路暂态过程中，充电达某一数值的时间，或放电达某一数值的时间，可以制成各种值的时间，或放电达某一数值的时间，可以制成各种值的时间，或放电达某一数值的时间，可以制成各种值的时间，或放电达某一数值的时间，可以制成各种各样的延时，定时电路。各样的延时，定时电路。各样的延时，定时电路。各样的延时，定时电路。返回返回 (3)通过对电感线圈中的暂态过程可能产生过电压和电容83 吉林大学吉林大学吉林大学吉林大学 汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术汽车电工电子技术电容充放电的应用电容充放电的应用无触点晶体管闪光器无触点晶体管闪光器我国国际规定汽车闪光器我国国际规定汽车闪光器闪光频率为（闪光频率为（60120）次次/分，其频率由电容分，其频率由电容C的的充放时间常数决定。充放时间常数决定。充电充电R1 C放电放电（R1+R2)C 吉林大学 84