1、电路电路就是指电流通过的途径。完整的电路由电源、负载以及导线3个最主要的部分组成。图1-1 基本的电路组成第一节 电路的组成及电路图图1-2 简单电路图及电路图1-3 车辆上的单线制单路第二节 电路的基本物理量一、电流电荷有规则的运动就形成电流。电流通常用字母I来表示，在国际单位制中，电流的单位是安培(A),此外常用的还有千安（KA）、毫安（mA）、微安（A）等。换算单位如下：1A=103mA=106A,lkA=103A图1-4 电流的方向二、电位 电荷在电场中的不同位置上具有不同的位能。电荷在电场内的某一点所具有的位能称为该点的电位能，简称电位，用Va表示。电位的单位与电压的单位相同，为伏特
2、（V）。要确定电荷在某点电位能的大小，必须先选定参考点，参考点可以任意选取，工程上常选大地、设备外壳、接地点作为参考点。规定参考点的电位为零，故参考点又叫零电位点。参考点在电路图中常用“”符号表示。参考点选择不同，各点电位将随之改变。三、电压（电压降）电路中任意两点间的电位差称为这两点间的电压，电压的符号为 U，在国际单位制中，电压的单位是伏特(V),此外还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(V)等。换算关系如下：1V=103mV=106V,1kV=103V图1-6 电压的方向电压与电位是有区别的，电位受参考点的限制，而电压不受参考点的限制。四、电动势在电路中，正电荷是从高电位流向低电位的，因
3、此要维持电路中的电流，就必须有能把正电荷从低电位移至高电位的电源力，电源力把单位正电荷在电源内部由低电位端（负极）移到高电位端（正极）所作的功，称为电源的电动势，简称电动势，用字母E表示。电动势的实际方向在电源内部从低电位（负极）指向高电位（正极），因此，电动势又称电压升，单位与电压相同，用V（伏特）表示。五、电阻电荷在导体中运动时，要受到分子和原子的碰撞和摩擦，也就是对电流呈现阻碍作用。物体对电流的阻碍作用称为该物体的电阻，用字母R表示。电阻的基本单位是欧姆（），常用的电阻单位还有千欧（K）和兆欧（M）等，它们之间的换算关系如下：1M=103K 1K=103第三节 电路基本定律与电路元件的连
4、接一、欧姆定律1、部分电路欧姆定律 图1-7 部分电路图1-8 最简单的全电路电流值（I）与这段电路电阻值（R）成反比，与这段电路的电压值（U）成正比。这个规律叫部分电路欧姆定律。数学表达式为 I=U/R 变形公式为 R=U/I 或 U=IR。2、全电路欧姆定律全电路是指含有电源的闭合电路 图1-7 部分电路图1-8 最简单的全电路全电路中的电流强度I与电源的电动势E成正比，与整个电路的电阻（即内电路电阻r与外电路电阻R的总和）成反比。这个规律叫全电路欧姆定律，其数学表达式为 I=E/(R+r)由此可得 E=IR+Ir=U+Ur式中 U外电路的电压降，也称路端电压，简称端电压；Ur内电路电压降
5、，也称内压降。3、欧姆定律在汽车上的应用 图1-9 利用欧姆定律计算电阻例如，知道电路的电压U=12V,电流I=4A,则电阻R=U/I=3 4、电源的外特性 电源的外特性是指电源的端电压 U 与电流 I 的关系。由公式 E=IR+Ir=U+Ur可得 U=E-Ur=E-Ir 对给定电源，E和r是不变的。当负载电R时(相当于电路断开),I=0,U=E,即电源的电动势在数值上等于开路电压。二、电功与电功率1、电功 电流流过负载时，负载就将电能转换成了其他形式的能（如磁、热、机械能等）。把电能转换成其他形式能的过程，叫做电流做功，简称电功，用字母W表示。W=UIt=I2Rt 在上式中，若电压单位为伏，
6、电流单位为安，电阻单位为欧姆，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J表示。2、电功率 电流在单位时间内所做的功，简称功率，用符号 P 表示,即 P=W/t=UI W一电流所做的功，单位是焦耳（J）；t一做功所用的时间，单位是秒（s）；P一功率，单位是焦耳/秒。（J/s）又叫瓦特，简称瓦，用符号 W 表示。在实际生活中，电功的单位常用千瓦小时（KWh），也称“度”。它表示功率为lkW的用电器在1h中所消耗的电能，即 1千瓦小时=1千瓦1小时=3.6106焦 根据式 U=IR，可得电功率的两个专用式,即 P=I2R P=U2/R三、电流的热效应（焦耳楞次定律）流通过导体（或用电器）时会
7、产生热量，称电流的热效应。如果电流通过导体（或用电器）时所产生的热量Q与电流I的平方、导体（用电器）的电阻以及通电时间t成正比。用公式表示为 Q=I2Rt式中，I 的单位为A；R的单位为；t的单位为s；Q的单位为焦耳（J）电流的热效应在电工和电子技术上有利也有弊。利：熔断器电灯、点烟器、预热塞、火花塞、保险器等 弊：电流会使不需发热的地方（如导线等）也发热，它不但消耗电能，而且会使电气设备温度升高，加速电路绝缘材料老化，甚至烧坏电器设备。四、电路元件的连接1、电阻的连接（1）电阻串联电路图1-13 典型的串联电路(二)图1-12 典型的串联电路(一)串联电路的特点总电阻是所有电阻之和。R=R1
8、+R2+Rn流过每个电阻的电流是相同的。I1=I2=I3=In如果各个电阻的阻值不相同，则各个电阻两端的电压也不同，每个电阻上的电压值取决于电阻本身的阻值。U=U1+U2+Un各电阻上的电压与总电压之比等于各电阻与总电阻之比。U1/U=R1/（R1+R2+R3）（2）电阻并联电路 图1-14 典型的并联电路(一)图1-15 典型的并联电路(二)并联电路的特点加至每条并联支路的电压相同。U=U1=U2=Un总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。1/R=1/R1+1/R2+1/Rn 并联电路中各支路电阻分别为R1、R2、R3。每条支路的电流之和等于电路的总电流。I总=I1+I2+In。（3）混联电路
9、图1-16 典型的混联电路图1-17 混联电路的简化过程2、电池的连接（1）串联电池组将前一个电池的负极与后一个电池的正极依次连接,就组成了串联电池组。如图1-18所示。串联电池组有以下几个特点：总电动势等于各个电池的电动势之和，即 E=E1+E2+E3+En 总内阻等于各个电池的内阻之和，即 r=r1+r2+r3+rn 通过每个电池的电流等于外电路的电流，即 I1=I2=I3=In 不同容量的电池不得串联使用，如若不然，小容量的电池易造成“反极”损坏。图1-18 串联电池组图1-19 并联电池组（2）并联电池组 把电动势及内阻相同的电池正极都连接在一起，将电池的负极连接在一起，就形成了并联电
10、池组。并联电池组有以下特点：总电动势等于单个电池电动势，即 E=E1=E2=E3=En 流经外电路的电流等于各分电池的电流之和，即 I=I1+I2+I3+=In n 只并联电池的总内阻r为:r=r1/n 不同电动势或不同内阻的电池不得并联使用，否则，小电动势或大内阻的电池处于“充电”状态，易损坏电池组。图1-18 串联电池组图1-19 并联电池组第四节 电路的状态 电路可能出现通路、短路、断路3种状态。一、通路状态（也称闭路）通路就是电源和负载构成了闭合回路，此时电路中有电流通过。二、短路状态1、接地短路（搭铁）图1-20 接地短路（从开关与灯泡间短路）图1-21 接地短路（从熔丝与开关间短路
11、）2、支路之间短路图1-22 支路之间短路三、断路状态 断路就是电源和负载未构成闭合回路，此时电路中无电流通过。1、串联电路中的断路故障。图1-23 串联电路断路图1-24 并联电路断路2、并联电路中的断路故障。在并联电路中出现断路故障比较复杂，如图1-24所示。如果在并联电路的主线路或接地电路中出现断路，则结果和串联电路中出现断路是一样的，整个电路都会失效。如果在并联电路的某个支路出现断路，则只有这个出现断路的支路受到影响，其他支路还可以正常导通。图1-23 串联电路断路图1-24 并联电路断路第五节 复杂电路分析（1）结点 三个或三个以上电流的汇合点。图1-25中的F点和B点均为结点。（2
12、）支路 两个结点间的电路叫支路。图1-25中的BAGF、BF和BCDF都叫支路。（3）回路 由支路所组成的任一个闭合路径。图1-25中的ACDGA、ABFGA和 BCDFB都是回路。（4）网孔 在确定的电路中不能再分的最简单的回路。图1-25中ABFGA、BCDFB 都是网孔。图1-25 复杂电路一、基尔霍夫定律1、基尔霍夫电流定律（KCL方程）电路中任一结点，在任一瞬间流入结点的电流之和必定等于从该结点流出电流之和，即 I入=I出（KCL方程）称为基尔霍夫电流定律，又称为基尔霍夫第一定律 图1-25 复杂电路具有n个结点的复杂电路，只能列出（n-1）个独立的KCL方程 2、基尔霍夫电压定律（
13、KVL方程）对电路中的任一闭合回路，按一定的绕行方向，恒有电阻上电压降的代数和等于电动势的代数和，即 IR=E（KVL方程）称为基尔霍夫电压定律（又叫KVL方程，回路电压定律），或称基尔霍夫第二定律。式中，电阻中的电流方向与绕行方向相同，电阻上的压降取正，反之取负；电动势方向与绕行方向相同取正，反之取负。如果电动势也用电压降来表示，则KVL方程又可表示为 U=0即在任何电路中，从一点出发绕任意回路一周再回到该点，各段电压的代数和恒等于零。图1-25 复杂电路对左边的网孔，绕行方向为ABFGA，得I1R1-I2R2=E1-E2对右边的网孔,绕行方向为BCDFB，得I2R2+I3R3=E2 基尔霍
14、夫电压定律不仅适用由实际元件构成的闭合电路，也适用于实际元件不闭合的假想回路。图1-26 假想回路 因电路中a，b两点间无电流，设其两端电压为Uab。这样，abcda 就构成了假想回路，任取如图示绕行方向，则KVL方程为 Uab+I2R4-I1R3=0因此 Uab=I1R3-I2R4式中 I1=E1/(R1+R3)I2=E2/(R2+R4)二、支路电流法应用支路电流法计算的步骤如下：（1）假设各支路电流方向，对 n 个结点列出（n-1）个独立的结点电流方程。（2）按网孔选择回路并规定绕行方向，列出独立的回路电压方程。（3）代入数据，求解联立方程组，得出各支路电流或各电阻上的压降。（4）验算：把
15、求得的各支路电流代人原方程，验证计算正确与否。应用支路电流法求解复杂电路时，如果原电路可以用串、并联公式简化，应先将电路化简（含画出简化的等效电路图）。三、戴维南定理（等效电压源定理）任何具有两个引出端的部分电路叫二端网络。若在这部分电路中含有电源，就叫有源二端网络，反之叫无源二端网络。图1-27 等效电压源定理示意图 任何有源二端网络（图1-27a），都可以用一个具有电动势E0和内电阻r0的等效电源来代替（图1-27b），而其中E0等于该有源二端网络两端间的开路电压U0（图1-27c），而r0等于该有源二端网络中所有电动势为零（电源短接）时两端点间的等效电阻（图1-27d）。这就是等效电压源
16、定理，又叫戴维南定理。应用等效电压源定理的解题步骤如下：1、把电路分成待求支路和有源二端网络两部分。2、把待求支路断开，求出有源二端网络的开路电压U0。3、把有源二端网络中的电压源去掉（以短接线代替），求无源二端网络 的开路电阻R。4、画出等效电压源定理的等效电路，等效电压源电动势E0=U0,等效电 压源内阻r0=R，E0与r0串联。在等效电路的二端接入被研究电路，再用欧姆定律求解。这里，关键注意等效电压源电动势E0的方向与开 路电压U0的方向相配合。图1-28 用实验法确定等效电源 一旦测量出其等效电源的开路电压和其短路电流，则待求支路的电流即可轻而易举的计算出来，其具体方法如下：1、用高内
17、阻伏特表（其内阻值可看作无穷大）测得的有源二端网络的开路电压 即为其等效电源的电动势E0，如图1-28a所示。2、用低内阻安排表（其内阻值可忽略不计）测得的有源二端网络的短路电流 Io，根据欧姆定律，则网络的内阻r0=U0/I0，如图1-28b所示。3、如待求支路上的电阻为R，则待求支路中通过的电流为0RIrE四、最大功率输出定理图1-29 等效电路图R为可调电阻负载，E0，r0为有源二端网络经戴维南定理等效后的等效电源的电动势和内阻。负载R获得的功率为 P=UI=I2R=E0/(r0+R)2R当R0时（负载短路）,电源端电压为零，P=0；当R时（即负载开路），输出电流为零，P=0。最大输出功
18、率定理表述为：当有源二端网络的外接电阻R等于它的等效内阻r0时，网络对外输出功率最大，其值为E02/4R。P随R变化的关系可用图 1-30来表示。图1-30 负载与功率关系的变化曲线第六节 电容器一、电容器的基本知识1、概念与用途 所谓电容器，是彼此被绝缘物质隔开而又相互靠近的两个导体组合而形成的电气元件，用以存储和容纳电荷。图1-31 电容器的结构与符号a）电容器的结构 b）电容器符号2 2、电容器的种类、电容器的种类图1-32 常用电容器的外形图和电路图形符号3、电容器的参数（1）电容器的容量电容，用符号C表示，即 Q极板上的电量，单位是库仑（C）U两极板间的电压，单位是伏特（V）；C电容
19、器的电容量，单位是法拉，简称法，用字母 F 表示。由定义式可得 1F=1C/1V。即 1F 的电容量在数值上等于电容器在1V电压作用下，极板上存储 lC 的电荷量。实际应用中，法拉这个单位太大，常用单位为微法（F）、纳法（nF）和皮法（pF）。其单位之间的换算关系如下：1F=103mF（毫法）1F=106F（微法）1F=109nF（纳法）lF=1012pF（皮法）UQC（2）标称容量和允许偏差的认识 电容器的外壳表面上标出的电容量值，称为电容器的标称容量。标称容量也分许多系列，常用的是E6、E12、E24系列。电容器的允许误差也与电阻器相同，常用电容器的允许误差有 2%、5%、10%、20%等
20、几种，通常容量越小，允许偏差越小。（3）额定电压 额定电压是指在规定温度范围内，可以连续加在电容器上而不损坏电容器的最大直流电压、交流电压的有效值。这是一个重要参数，如果电路故障造成加在电容器上的工作电压大于额定电压时，电容器将被击穿。常用的固定电容器工作电压有 10V、16V、25V、50V、100V、2500V等。二、电容器的规格与标注方法识读1、直标法图1-33 电容直标法2、文字符号法 使用文字符号法时，容量整数部分写在容量单位符号的前面，容量的小数部分写在容量单位符号的后面。允许偏差用文字符号D（0.5%）、F（1%）、G（2%）、J（5%）、K（10%）、M（209b）表示。3、数
21、码法 一般用三位数字表示电容器容量的大小，其单位为 pF。其中第一、二位为有效值数字，第三位表示倍乘数，即表示有效值后“零”的个数。三、电容器的充电与放电规律图1-34 电容器充放电实验电路a）实验电路 b）充电 c）放电 电容器的充电和放电过程，就是存储和释放电荷的过程。这时电路所产生的充、放电电流是在电容器外部电路上所形成的，并非真正穿过电容器的内部。电容器在充放电过程中有以下特点:1、电容器充电的过程就是极板上电荷不断积累的过程。放电 时原来积累的 电荷可向外释放。2、电容器充电与放电的快慢决定于充放电电路中的电阻R与电容C的乘积RC，记作，称时间常数，与电压大小无关。四、电容器的连接1
22、、电容器的串联图1-35 两个电容器的串联串联电容器有以下几个特点：（1）每个电容器上所带电量都相等，并等于电容器串联后的等效电容器上所带的电 量Q,即 Q=Q1=Q2=Q3=Qn 式中脚标1、2、3、n分别代表第1、2、3、n个电容器。（2）每个电容器两端的电压之和，等于总电压U，即 U=U1+U2+U3+Un（3）串联电容器的等效电容量的倒数，等于每个电容器的电容量的倒数和，即 或（4）串联电容器两端所承受的电压与电容量成反比。对于两个电容器串联时，各电容器两端承受的电压分别为cc2111C1cccc2121CccccU21211uQ2、电容器的并联图1-36 两个电容器的并联并联电容器有以下几个特点：（1）每个电容两端的电压相同，并等于外电压U，即 U=U1=U2=U3=Un（2）各并联电容器的等效电容器所带电量Q，等于各个电容器的电量之和，即 Q=Q1+Q2+Q3+Qn（3）并联后的等效电容量C等于各电容器的电容量之和，即 C=C1+C2+C3+Cn由此可见：并联电容器的等效电容量，总是大于其中任一个电容器的容量，而且并联电容器越多，总的等效电容量越大。因此，在电容量不足的情况下，可以用几个电容器并联使用。但最高的工作电压要按最小额定工作电压的电容器来确定。四、电容器在汽车上的应用图1-37 电容式闪光器原理示意图
