汽车电工电子基础第一章

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车电工电子基础,单元小结,一、安全用电常识,二、直流电路的基本概念,四、复杂电路,五、电容器,三、简单电路,第一章 直流电路,一、安全用电常识,1.,触电对人体的伤害,2.,安全用电措施,3.,安全用电常识,1.,触电对人体的伤害,触电是指电流通过人体时对人体所造成的伤害。电流对人体的伤害有：电伤、电击。,电伤是指电流对人体外部造成的伤害；,电击是指电流通过人体内部，对人体内部器官造成伤害。,小提示,一般情况下人体的电阻大约为,800,欧到几万欧不等，从安全角度出发，科学实验和事故分析结果表明：,50,60Hz,的工频交流电流对人体的伤害最严重，,40V,以上的电压就是危险电压。,2.,安全用电措施,（,1,）合理选择、正确使用专用电气工具、装置。,（,2,）定期检查电气设备和线路（绝缘情况）。,（,3,）正确安装电气设备，合理选用各种电路保护装置。,想一想,在我们日常生活中使用的很多家用电器的电源插头为何都用三角插头？请说说理由？,3.,安全用电常识,（,1,）检修电气设备或更换熔断丝时，应先切断电源。,（,2,）任何情况下都不能用手来鉴定导体是否带电。,（,3,）使用各种电气设备，应该严格遵守安全操作规程，采用相应的安全措施。,（,4,）防止绝缘体破损或受潮，不得在电线上挂物件。,（,5,）发生电线、电气火灾时，应迅速切断电源。在带电状态下，不能用水或泡沫灭火器进行灭火；可以使用沙子或二氧化碳灭火器灭火。,（,6,）若有人触电时，要立即切断电源，或者使用干燥的绝缘棒使触电者脱离电源，然后进行人工呼吸，不得打强心针。,第一节 直流电路的基本概念,电路和电路图,电路的基本物理量,电路的三种状态,一、电路和电路图,1、电路,定义：,电流流过的路径,复杂电路呈网状，电路又称,网络,电路由哪几部分构成？,电源,负载,中间环节,电源,给电路提供电能或信号的器件,干电池,电脑电源,负载,电路中吸收电能或输出信号的器件,电灯泡,电阻,中间环节,由起引导和控制或测量作用的器件构成,导线,开关,电路的作用,实现电能的传输和转换,实现信号的传递和处理,2、电路图,电原理图简称电路图，是指将实际电路中的各器件用规定的图形符号表示之后所画出的图。,最简单的电路图,汽车单线制（负极搭铁）,二、电路的基本物理量,1、电流,定义：,电流是电荷定向移动形成的,用符号,I或i,表示，单位,A（安培）,正电荷移动的方向为电流方向,电流方向与负电荷方向相反,电流分为,直流电流,和,交流电流,直流电流：,大小方向都不变,电流大小：,Q,是在时间,t,内通过导体横截面的电量。,交流电流：,方向随时间变化,电流的参考方向,我们规定电流的实际方向为正电荷运动的方向，但在电路分析中，往往并不能预先知道电流的实际方向或电流的实际方向不断的发生变化,(,如交流电路中的电流,),，因此很难在电路中标明电流的实际方向。为此，在电路中引入人为假定的电流方向，称之为电流的,“参考方向”,。,如图,1-4,所示，在分析计算电路之前，任意选择支路电流的,参考方向,(,图中以,实线箭头,表示,),。通过计算，如果所得的电流正值,(,I,0,),，说明,电流实际方向与参考方向一致,；若为负值,(,I,0,),，则,电流实际方向与参考方向相反,。引入电流参考方向后，根据电流的正负，便可以确定其实际方向,(,图中以虚线箭头表示,),。,图,1-4,电流的参考方向与实际方向 （,a,）,I,0,时 （,b,）,I,0,时,2、电压,定义,:,电荷在导体中运动需要电场力的作用。,用符号,U或u,表示，单位,V（伏特）,若电荷q在电场力作用下沿着导体从a点移到 b点时所需要的电能为 ，则a点到b点的电压 为,电压的参考方向,电压的实际方向:,从高电位点指向低电位点，即电压降的方向。,与电流一样，为方便电路分析，需选定一个电压的参考方向。设定参考方向后，若计算所得电压为正值（,U,0,），则,实际方向与电压的参考方向一致,；若电压为负值（,U,0,），则,电压的实际方向与电压的参考方向相反,。在选定的电压参考方向下，根据电压值的正负，就可以确定电压的实际方向。,电压参考方向可用,箭头,来表示，如图,1-5(a),所示；或用极性符号来表示，,“,+”,表示高电位,，,“-”表示低电位,，如图,1-5(b),所示；也可用双下标表示，,表示“ a ”为高电位，“ b ”为低电位,，如图,1-5(,c,),所示。,图,1-5,电压的参考方向,（,a,）用箭头表示（,b,）用极性符号表示（,c,）用双下标表示,关联参考方向和非关联参考方向,一段电路或一个元件上的电压参考方向和电流参考方向可以分别独立地加以任意指定。当电流、电压的参考方向选得一致时，称之为,关联参考方向,，如图,1-6(a),中的U和I，反之称为,非关联参考方向,，如图,1-6(b),中的U和I。,一般来说，,对负载采用关联参考方向，电源采用非关联参考方向。,图,1-6,关联参考方向与非关联参考方向,（,a,）关联参考方向 （,b,）非关联参考方向,3、电位,关键：,参考点,，用符号,V,表示，单位,V（伏特）,（1）,参考点的电位为零,，所以参考点又称,零 电位点,V,o,=0V,（2）某一点的,电位,就是,该点到参考点的电压,Va=Uao,（3）两点间的电压等于这两点的电位的差，,电压又称电压差,Uab=Va-Vb,（4）电位具有,相对性,电位因为参考点的不同而有所改变,（5）电位差（电压）具有,绝对性,电位差不因参考点的不同而改变,（6）,U,ab,=-U,ba,U,ab,0，则V,a,V,b,；U,ab,0，则V,a,0(p0),时，,吸收（接受、消耗）,功率,P0(p0),时，,释放（发出、产生）,功率,（4）,额定电流,最大允许通过的电流，用,I,N,表示,额定电压,能够承受的最大电压，用,U,N,表示,额定功率,额定电流和额定电压的乘积，用,P,N,表示,P,N,=U,N,*I,N,（5）单位换算,汽车中的功率单位,P,S,（马力）,1P,S,=735W,1kW*h=3.6*10,6,J（俗称度）,电路的功率平衡,一个电路中，每一瞬间，,吸收电能的各元件功率的总和,等于,发出电能的各元件功率的总和,。或者说，,所有元件吸收的功率总和为零,，符合,能量守恒定律。,P,吸,=P,放,小明家有一台额定功率为,1200W,的热水器，若每天打开,4h,，每度电的电费为,0.50,元，一个月（,30,天）,需要多少电费？,例 题,三、电路的三种状态,1、通路,定义：,电源与负载构成了闭合回路，电流从电源出发，经过负载后回到电源的状态。,分为三种情况,（1）轻载：负载,低于额定功率,下的工作状态,（2）满载：负载,在额定功率下,的工作状态,（3）过载：负载在,高于额定功率,下的工作状态又称,超载,轻载没有充分利用负载设备，过载容易烧坏电气设备，,前者尚可使用，后者一般不允许长时间出现,2、断路,定义：断路又称,开路,，是指电源与负载,没有接成闭合通路,，电路中,没有电流,的状态,分为：,（1）控制性断路,人们,根据需要,利用开关将处于通路状态的电路断开；,（2）故障性断路,突发性、意想不到,的断路状态,生活中最常见的断路:,关闭开关,（控制性断路）,接触不良,（故障性断路）,3、短路,定义：电流从电源出发，,不经负载,而,经导体,直接回到电源,发生短路时电路中的,电阻近似为零,，因此电路中的短路电流比负载正常工作时的电流,大几十或几百倍,。这样大的短路电流通过电路将产生,大量的热,，使导线温度迅速升高，,不仅损坏导线、电源和其他电器设备，严重时还会引起火灾,。所以，一般电路上都要加,短路保护装置(熔断器）,以避免发生短路。,汽车中的短路,原因：,导线绝缘损坏,，裸铜导体直接与车体的金属部分想碰，容易造成短路故障，又称,接地短路故障,（俗称,搭铁短路故障,）,避免：,汽车电路中一方面,加装短路保护装置,，另一方面,对连接导线的绝缘提出较高要求,。,第二节 简单电路,电阻,欧姆定律,电流的热效应,焦耳定律,电阻的串联、并联和混联电路,1、电阻,定义：,物体对电流的阻碍作用,的大小,用字母,R,或,r,表示，单位,（欧姆）,电阻的倒数：,电导,，用字母,G,表示，G=,单位：,S（西门子）,电阻的大小与导体的,材料,、,长度,以及导体,横截面积,，还有环境,温度,有关,一、电阻,电阻的计算公式:,L,导体的长度，,m,S,导体的横截面面积，,放映导体材料性质的物理量，,*m,R,导体的电阻，,电阻温度系数:,定义：反映,电阻与温度的关系,用,表示，单位,-1,温度升高,1,时,电阻所产生的变化量,与,原电阻,的,比值,。,=,部分电路欧姆定律,全电路欧姆定律,二、欧姆定律,1、部分电路欧姆定律,定义：,在,部分电路,中，电路中的,电流,与电阻两端的,电压,成,正比,，与,电阻,成,反比,关联,参考方向：,非关联,参考方向：,一标有,220V/60W,的电灯泡，接在,110V,的,电源上，消耗的功率为多少？会产生怎样的结果？,例 题,想一想,将部分电路欧姆定律公式变形可得：,R=U/I,，能否说，电阻,R,与外加电压,U,成正比，与电阻中的电流,I,成反比？,不能，因为,R,是,客观存在,的，,R,只取决于,温度、材料、长度、横截面积,，与外加电压和电阻中的电流无关，公式,R=U/I,只能说明，对于,同一电阻,，当电阻两端的,电压升高（或降低）,时流过电阻的,电流将相应增加（或减小）。,2、全电路欧姆定律,定义：全电路中,电流,与电源的,电动势,成,正比,，与整个电路的,内、外电阻之和,成,反比,E,电源的电动势，,V,R,外电路电阻，,r,内电路电阻，,I,电路中的电流，,A,简单全电路,E=RI+rI=U+U,r,U,外电路电压降,，也称,路端电压,U,r,内电路电压降,，也称,内阻压降,做一做,有一电源的电动势,E,为,3V,，内电阻,R,o,为,0.4,，外接负载电阻,R,为,9.6,。,求电源端电压和内压降？,3、电源的外特性,定义：电源的,端电压,U与,电流,I的关系,U=E-rI,对于给定的电源，E和r是不变的,电路的,3,种工作状态,（1）,开路,：,R,=,，,I=0,，,U,=,E,；,电源的,电动势在数值上等于开路电压,（2）R变小时，电流I变大，内阻r的电压降也变大， 端电压U跟着变小，,（3）,短路,：,R,=0,， ，,U,=0,；,理想电源,：,r=0,，,U=E,， ；,三、电流的热效应焦耳定律,1、电流的热效应,定义：当电流通过导体（用电器）时，由于电阻的存在，会,产生热量,电阻功率的计算公式：,2、焦耳定律,定义：电流通过导体（用电器）时产生的,热量Q,与,电流I的平方,、,电阻R,以及,通电时间t,成,正比,导体（用电器）在,t秒内,产生的,热量,为,Q=Pt=I,2,Rt或q=pt=i,2,Rt,热量的单位：,J（焦耳）,想一想,电流的热效应有哪些利弊？,四、电阻的串联、并联和混联电路,1,、电阻的串联,定义：几个电阻,首尾顺序相连,，引出两接线端，中间,无分支,用符号,“,+,”,表示,R,1,+R,2,+R,3,（,1,）,电流处处相等,。,I=I,1,=I,2,=I,i,=,=I,n,（,i=1,2,3,，n,）,（,2,）,总电压,等于各段,分电压之和,。,U=U,1,+U,2,+U,i,+,+U,n,（,3,）,总电阻,(等效电阻）等于串联电路中,各个电阻之和,。,R=R,1,+R,2,+R,i,+,+R,n,串联电路的特点,（,4,）串联电路中各个电阻两端的,电压,与,该阻值,成,正比,。,电阻串联的,分压公式,：,式中， 称为,分压系数,串联电路中某电阻两端的,电压,等于该电阻的,阻值,除以,总电阻,再乘以,总电压,串联电路的应用,（,1,）利用电阻串联构成的,分压器,来获得几种 不同的电压输出,例1-9,（2）,电压表,利用串联不同的电阻来,扩大其量程,例1-8,