1、 汽车电路的概念、组成、作用及特点；汽车电路的概念、组成、作用及特点；电流、电压、电动势、电位的概念；电流、电压、电动势、电位的概念；电位与电压的关系；电位与电压的关系；电压与电动势的关系；电压与电动势的关系；汽车电路图在汽车维修中的作用。汽车电路图在汽车维修中的作用。用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电 流等。流等。一个完整的电路是由电源、负载和中间环节(包括开关、导线和控制设备等)三部分组成。对汽车电路而言，其组成为：1.1.1 1.1.1 汽车电路及其组成汽车电路及其组成 把一些电气设备或元器件，按其所要完成的功能，用一定方式连接而成的电流通路称为
2、电路。现代汽车有越来越多的电器设备，要使这些电器设备工作，需要用导线把车体、电源、过载保护器件、控制器件及用电设备装置连接起来，构成能使电流流通的通路，即汽车电路。2.2.汽车电路的组成汽车电路的组成1.1 汽车电路概述1.汽车电路的概念汽车电路的概念电源：包括蓄电池和发电机等。两者在汽车上并联工作，发电机是主电源，蓄电池是辅助电源。当发电机工作时，由发电机向整车的用电设备供电，并同时给蓄电池充电；当发电机不工作时，如发动机起动时，由蓄电池向起动机和点火系统(汽油机)等用电设备供电，同时蓄电池还可以储存能量。电源是提供汽车电路所需电能的装置，它将非电能如化学电源是提供汽车电路所需电能的装置，它
3、将非电能如化学能、机械能等转换为电能，并向电路提供能量。能、机械能等转换为电能，并向电路提供能量。蓄电池蓄电池是将化学能转化成电能；是将化学能转化成电能；发电机发电机是将机械能转化成电能。是将机械能转化成电能。1.1 汽车电路概述2.2.汽车电路的组成汽车电路的组成作为中间环节的过载保护器件包括熔丝、电路断电器及易熔作为中间环节的过载保护器件包括熔丝、电路断电器及易熔线等。断路保护器用于前照灯、电动座椅、门锁及电动门窗线等。断路保护器用于前照灯、电动座椅、门锁及电动门窗等电路中。控制器件除了传统的手动开关、压力开关、温控等电路中。控制器件除了传统的手动开关、压力开关、温控开关外，现代汽车还大量
4、使用电子控制器件，如电子模块等。开关外，现代汽车还大量使用电子控制器件，如电子模块等。导线用于连接各种设备及装置构成汽车电路。此外汽车上通导线用于连接各种设备及装置构成汽车电路。此外汽车上通常用车体代替部分从用电器返回电源的电线。常用车体代替部分从用电器返回电源的电线。负载：包括电动机、电磁阀、灯泡、仪表、各种电子 控制器件等。中间环节：过载保护器件、控制器件和导线等。负载是指电路中能将电能转换为非电能的用电设备，如照明负载是指电路中能将电能转换为非电能的用电设备，如照明灯、起动机、车用电热器、汽车音响、电视、空调等。灯、起动机、车用电热器、汽车音响、电视、空调等。1.1 汽车电路概述2.2.
5、汽车电路的组成汽车电路的组成 电路图是指用多个电器符号组合模拟的实际电路。如图1-1所示为一个简单的汽车照明电路图。电路图主要用于对电路进行定性分析或定量计算。若把众多的电器元件理想化，即考虑其主要电磁性能，忽略其次要因素，就可用有限的理想电路元件代替种类繁多的电气设备和器件。这样，电路及其分析将大大简化，这种电路称为模型电路。如图1-2为1-1理想化后的电路图。1.1 汽车电路概述3.3.电路图电路图1.实现能量的传输与转换：实现能量的传输与转换：如汽车发电机(或蓄电池)将其他形式的能转换为电能，再通过过载保护器件、控制器件和导线等将电能输送给汽车电器设备，这些电器设备再将电能转换为机械能、
6、热能、光能或其他形式的能量。2.实现信号的传递和转换：实现信号的传递和转换：汽车上传感器电路、通讯电路、音响电路都是信号电路，如传感器将拾取的微弱的物理信号转换为电信号，经过放大器放大后送给执行器件，再把电信号转换为其他物理信号。1.1 汽车电路概述1.1.2 1.1.2 汽车电路的作用汽车电路的作用1.低压低压 汽车电器系统的额定电压有12V、24V两种。采用汽油为燃料的车辆普遍采用12V电源，而大型柴油车多采用24V。2.直流直流 主要从给蓄电池充电的角度考虑。3.单线并联单线并联 单线制是指从电源到用电设备只用一根导线连接，而用汽车底盘和发动机等金属机体作为另一公用导线。1.1 汽车电路
7、概述1.1.3 1.1.3 汽车电路的特点汽车电路的特点4.4.负极搭铁负极搭铁 采用单线制时，蓄电池的一个电极须接在车架上，俗称“搭铁”。将蓄电池的负极接车架称为“负极搭铁”，反之称为“正极搭铁”。我国统一规定汽车电器系统为“负极搭铁”。5.5.线路有颜色和编号特征线路有颜色和编号特征1.1 汽车电路概述1.1.3 1.1.3 汽车电路的特点汽车电路的特点 电路中带电粒子在电源作用下有规则移动形成电流。金属导体中的带电粒子是自由电子，半导体中的带电粒子是自由电子和空穴，电解液中的带电粒子是正、负离子，因此电流既可以是负电荷，也可以是正电荷或者正、负电荷都有的定向运动的结果。电流的强弱用电流强
8、度来表示，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。ddqit单位：安培(A)1A=103 mA=106A1.2 电路基本物理量1.2.1 1.2.1 电流及其参考方向电流及其参考方向1.1.电流电流规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的方向。R上的电流方上的电流方向？向？参考方向是假定的方向，因此电流的参考方向可以任意选定。在电路中电流的参考方向一般用箭头表示。这样，在选定的参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向。当电流的参考方向与实际方向一致时，电流为正值，当电流的参考方向与实际方向相反时，电流为负值。1.2 电路基本物理量1.2.1 1.2.1 电流及其参考
9、方向电流及其参考方向2.2.电流参考方向电流参考方向 电压是描述电场力对电荷做功的物理量。在电路中，如果正电荷由A点移到B点时电场力所做的功为dW,那么A、B两点间的电压为ABddWuq在直流电路中，上式可写成 WUQ电压方向规定：从高电位点指向低电位点，即电压降落 的方向。电压的单位为伏特(V)，且1kV=103V=106mV1.2 电路基本物理量1.2.2 1.2.2 电压及其参考方向电压及其参考方向1.1.电压电压 当电压的参考方向与实际方向一致时，电压为正值，相反时，电压为负值。电压的参考方向表示：箭头或“+”、“-”。在电路分析时，电压和电流参考方向的选择原则上是任意的，但为了方便，
10、元件上的电压和电流常取一致的参考方向，即关联参考方向，反之为非关联参考方向，如图所示。1.2 电路基本物理量1.2.2 1.2.2 电压及其参考方向电压及其参考方向2.2.电压参考方向电压参考方向 电动势是描述电源中非电场力对电荷作功本领的物理量。电动势在数值上等于非电场力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到电源正极所做的功，用US(或E)表示。电动势方向规定：在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向。WUQUItPUISSPU I 在一个电路中，电源产生的功率与负载、导线以及电源内阻上消耗的功率总是平衡的，遵循能量守恒和转换定律。1.2 电路基本物理量1.2.3 1.2.3 电动势
11、电动势1.2.4 1.2.4 电功和电功率电功和电功率 在汽车电路的维修过程中，经常要测量某点的电位高低，看其是否符合规定数值。电位在数值上等于电场力将单位正电荷从该点移到参考点所做的功，用符号“V”表示。电路中任意一点的电位，就是该点与参考点之间的电压。因此，电位的测量实质上就是电压的测量，即测量该点与参考点之间的电压。电压与电位的关系为 ABABUVV同一电路中，电位具有相对性，电压具有绝对性。在汽车电路中，搭铁点即为汽车电路的电位参考点。在汽车电器的检修过程中所测量的电位值实质即为被测点与搭铁点之间的电压。1.2 电路基本物理量1.2.5 1.2.5 电位电位【例1.1】试计算图1-6所
12、示电路中B点的电位。AC3126(9)0.1mA(10050)10VVIRR ABAB2500.15VUVVR IBA2651VVVR I解：解：1.2 电路基本物理量1.2.5 1.2.5 电位电位 汽车电路的概念、组成、作用及特点；汽车电路的概念、组成、作用及特点；电流、电压、电动势、电位的概念；电流、电压、电动势、电位的概念；电位与电压的关系；电位与电压的关系；电压与电动势的关系；电压与电动势的关系；汽车电路图在汽车维修中的作用。汽车电路图在汽车维修中的作用。用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电 流等。流等。1.3.1 1.3.1 负载状态负载状态
13、 电路的负载状态是一般的有载工作状态，如图所示。2.2.特征特征1.3 电路的状态1.概念概念电路中的电流I由负载电阻R的大小决定。S0UIRR电源发出的功率等于电路各部分所消耗的功率之和，即整个电路中的功率是平衡的。1.3.2 1.3.2 空载状态空载状态 空载状态又称断路或开路状态，如图所示。2.2.特征特征1.3 电路的状态1.概念概念电路中电流为零，即I=0。电源端电压等于电源的电动势，即1S0SOCUUR IUU。电源的输出功率P1和负载的吸收功率P2均为零。110PU I220PU I电路空载时外电路电路空载时外电路电阻可视为无穷大电阻可视为无穷大 1.3.3 1.3.3 短路状态
14、短路状态 电源的两输出端由于某种原因相接触即为短路，如图。2.2.特征特征1.3 电路的状态1.概念概念电源中电流最大，外电路输出电流为零。电源和负载的端电压均为零。电源短路时外电电源短路时外电路电阻可视为零路电阻可视为零SSC0UIR电源的输出功率P1和负载的吸收功率P2均为零。电源短路是一种严重事故，可使电源的温度迅速上升，以致烧毁电源及其他电器设备。通常在电路中装有熔断器等短路保护装置。1.3.3 1.3.3 短路状态短路状态1.3 电路的状态 熔断器按结构形式可分为金属丝式、管式、片式和平板式等多种形式。3.3.短路保护短路保护1.3.3 1.3.3 短路状态短路状态1.3 电路的状态
15、4.4.熔断器符号熔断器符号5.5.汽车熔断器汽车熔断器 为了便于检查和更换熔断器，汽车上将各电路的熔断器集中安装在一起，形成一只保护数条电路的熔断器盒。如图所示为BX2141型14路熔断器盒。熔断器盒内有熔断器插片，插片上绕有备用熔丝，以便更换时使用。【例 1.2】如图1-13所示电路可供测量电源的电动势和内阻。若开关S打开时电压表读数为6V，开关闭合时电压表读数为5.8V，负载电阻=10，试求电源电动势和内阻(电压表的内阻可视为无限大)。1.3 电路的状态解：设电压、电流的参考方向如图所示，当开关S断开时S0SUUR IU所以此时电压表的读数，即为电源的电动势V。当开关S闭合时，电路中的电
16、流为5.8A10UIR0.58AS065.80.3450.58UURI 1.4.1 1.4.1 负载的额定值负载的额定值1.4 负载额定值及导线选择1.1.概念概念 额定值是指电气设备在电路的正常运行状态下，能承受的电压、允许通过的电流以及它们吸收和产生功率的限额。如额定电压、额定电流、额定功率等。如一个灯泡上标明220V、60W，这说明额定电压220V，在此额定电压下消耗功率60W。2.2.表示方法表示方法角标用“N”表示。如UN、IN、PN。3.3.电器设备的工作状态电器设备的工作状态满载状态：实际值=额定值；轻载状态：实际值额定值。1.4.2 1.4.2 导线的选择导线的选择1.4 负载
17、额定值及导线选择1.1.常用导线分类常用导线分类 按材料不同分为铜线和铝线。铜线具有电阻率小、机械强度大等优点。铝线有质量小、价格便宜的优点，但机械强度小、较脆。汽车电路和移动电器接线一般用铜线。固定电器接线尽量采用铝线。按所加电压不同分为低压导线和高压导线。高压导线用于传送高压，如点火系统的高压线。按有无绝缘分为裸线和绝缘线。裸线外面没有保护层，绝缘线外面有绝缘保护层。按绝缘材料不同分为聚氯乙烯（塑料）绝缘线和橡皮绝缘线。1.4.2 1.4.2 导线的选择导线的选择1.4 负载额定值及导线选择2.2.汽车电路导线选择汽车电路导线选择 常见的汽车导线有多股细铜丝绞制而成，外层为绝缘层。绝缘层一
18、般采用聚氯乙烯绝缘层或聚氯乙烯丁腈复合绝缘层。起动电缆用于联接蓄电池与起动机形状的主接线柱，导线截面大，允许通过的电流达5001000A，电缆每通过100A电流电压降不得超过0.10.15V。蓄电池的搭铁电缆通常采用由铜丝织成的扁型软铜线，应搭铁可靠，以满足大电流起动的要求。1.4.2 1.4.2 导线的选择导线的选择1.4 负载额定值及导线选择3.3.汽车电路导线规格汽车电路导线规格点火系统的高压线，由于工作电压一般为15kV以上，电流小，因此高压导线绝缘包层厚、耐压性能好、线心截面较小。国产汽车用高压导线有铜心线和阻尼线两种。高压阻尼线的线心采用聚氯乙烯树脂、癸二酸二辛脂等有机材料配制而成
19、，又称半导体塑心高压线。线心具有一定阻值，具有低电磁辐射的特点，可减小点火系统的电磁波公害。各电路系统各电路系统标称截面（标称截面（mmmm2 2）各电路系统各电路系统标称截面（标称截面（mmmm2 2）仪表灯、指示灯、后灯、牌照灯、仪表灯、指示灯、后灯、牌照灯、燃油表、刮雨器、电子电路等燃油表、刮雨器、电子电路等0.50.55A5A以上的电路以上的电路1.31.34.04.0转向灯、制动灯、停车灯、分电转向灯、制动灯、停车灯、分电器等器等0.80.8电源电路电源电路4 42525前照灯、前照灯、3A3A以下的电喇叭等以下的电喇叭等1.01.0起动电路起动电路161695953A3A以上的电喇
20、叭以上的电喇叭1.51.5柴油机电热塞电路柴油机电热塞电路4 46 61.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件1.1.电阻电阻 电流通过金属导体时，导体对电荷的定向运动有阻碍作用。电阻就是反映导体对电流的阻碍作用大小的物理量。电阻是汽车电气、电子设备中用得最多的基本元件之一，主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或用作消耗电能的负载。(1)(1)伏安特性伏安特性UIR 元件或电路两端的电压电流关系称为伏安特性。1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件1.1.电阻电阻(1)(1)伏安特性伏安特性 遵循欧姆定律的电阻，即电阻值为常数的电阻称为线性电阻，它表示该段电路
21、电压与电流的比值为常数。线性电阻1.5 电路元件1.1.电阻电阻(1)(1)伏安特性伏安特性非线性电阻 不遵循欧姆定律的电阻，其电阻值不是常数，随着电压或电流变动。用曲线U=f(I)来表示。非线性元件的电阻有两种表示方式：静态电阻(或直流电阻)、动态电阻(或称为交流电阻)。非线性电阻不是常数，在分析与计算时一般都采用图解法。1.5 电路元件1.1.电阻电阻(2)(2)元件性能元件性能电阻上的功率永远大于零，因此电阻是耗能元件。电阻有固定电阻、可变电阻之分，也有碳膜电阻、金属膜电阻和线绕电阻等之分。电阻在应用时不但要考虑电阻阻值的大小，还要考虑它所能承受的电压，允许通过的电流，同时还要考虑它的额
22、定功率。电阻的标识通常标有阻值、误差及额定功率。其标识方法有直标法、色标法和文字符号法，具体标识的方法详见相关元器件手册。22UPUII RRWPt1.5 电路元件1.1.电阻电阻(3)(3)电阻在汽车电路中的应用电阻在汽车电路中的应用电桥 它是测量技术中常用的一种电路。利用直流电桥可测电阻，也可用来测一些能够通过电阻的变化而反映出来的非电学量，例如温度等，常应用于汽车电阻类的传感器电路中。构成：四臂、检流计及电源等。其中R2、R3、R4为标准电阻，RX为敏感元件，放在需要测量的地方；G为检流计。原理：RX受外界影响时电阻值改变，电桥平衡打破，G中有电流。X423RRRR1.5 电路元件(3)
23、(3)电阻在汽车电路中的应用电阻在汽车电路中的应用热线式空气流量计与半导体压敏电阻式进气压力传感器压力转换电桥电路左图中热线(白金)电阻RH和温度补偿电阻RK分别是电桥的一个臂，精密电阻是RA也是电桥的一个臂，该电阻上的电压即是热线式空气流量计的输出信号电压，另一个臂RB安装在控制线路板面上。发动机不工作时，电桥是平衡的。启动发动机，空气从热线电阻流过，温度降低，其电阻值（RH、RK）也降低。因此电桥失去平衡，混合集成控制电路将对电桥进行自动调节，增大通过热线电阻的电流，直到电桥重新平衡为止。1.5 电路元件(3)(3)电阻在汽车电路中的应用电阻在汽车电路中的应用热线式空气流量计与半导体压敏电
24、阻式进气压力传感器压力转换电桥电路右图为压敏电阻式进气压力传感器中的压力转换元件，是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一面与进气歧管压力相通。中部薄膜周围有四个应变电阻组成电桥。随着进气歧管内绝对压力增高，硅膜片中的变形增大，薄膜片上的应变电阻的阻值与变形成正比例，电桥失去平衡，通过电桥将硅膜片的变形转换成为电信号，经混合集成电路放大后输入到发动机电控单元，从而确定发动机进气量。1.5 电路元件1.1.电阻电阻(3)(3)电阻在汽车电路中的应用电阻在汽车电路中的应用热敏电阻 热敏电阻是电阻式温度传感器的一种。正温度系数(PTC)热敏电阻在工作温度范围内，电阻值随温度的升
25、高而增加。负温度系数(NTC)热敏电阻在工作温度范围内，电阻值随温度的升高而减少。1.5 电路元件1.1.电阻电阻(3)(3)电阻在汽车电路中的应用电阻在汽车电路中的应用热敏电阻热敏电阻式温度传感器用于水温、气温、机油温度、排气温度的检测；热敏电阻式湿度传感器用于汽车风挡玻璃的防霜、化油器进气口空气湿度的检测以及自动空调车内相对湿度的检测；此外，半导体压敏电阻式进气压力传感器用于发动机电子控制系统中计量进气量；电阻应变计式碰撞传感器应用在汽车遭碰撞时，应变计的应变电阻产生变形，阻值随之变化，经过信号处理与放大后，传感器输出信号电压发生变化。1.5 电路元件1.1.电阻电阻(3)(3)电阻在汽车
26、电路中的应用电阻在汽车电路中的应用光敏电阻 光敏电阻由于半导体的光致导电特性制成，光照强度越强，电阻越小。当有光照射到光敏电阻所构成的传感器上时，光敏电阻的阻值发生变化，即这种传感器把周围亮度的变化转换成元件阻值的变化。利用光敏电阻制成的光电式光量传感器用于汽车上各种灯具亮灯、熄灯的自动控制（示廓、前照、变光等）。1.5 电路元件1.1.电阻电阻(3)(3)电阻在汽车电路中的应用电阻在汽车电路中的应用压敏电阻半导体压敏电阻可应用于进气压力传感器中。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片，其变形与压力成正比，利用电桥将硅膜片的变形转换成电信号，半导体压敏电阻式进气压力传感器是由压力转换元
27、件(硅片)、把转换元件输出信号放大的混合集成电路和真空室组成。半导体压敏电阻式进气压力传感器具有尺寸小、精度高、成本低及响应性、再现性、抗震性较好等优点，在当今汽车发动机电子控制系统中应用较为广泛。1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件2.2.电感电感 电感元件是从实际电感线圈抽象出来的理想电路元件。当电感线圈通以电流时，将产生磁通，在其内部及周围建立磁场，储存磁场能量，如图所示。电感上磁链与电流成正比，即在汽车中，发电机利用磁场产生电场发电使电气系统工作，起动机利用电场变化产生磁力变化运转，磁和电密切相关。NLii 在SI中，电感的单位为亨(H)，工程上常采用毫亨(mH)或
28、微亨(H)。361H=10 mH=10 H1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件2.2.电感电感(1)(1)伏安特性伏安特性LddiueLt 电感元件两端的电压与电流相对于时间的变化率成正比。即电流变化越快，电压元件产生的自感电动势越大，与其平衡的电压也越大。1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件2.2.电感电感(2)(2)元件性能元件性能2L01d2iWLi iLi 电感元件在某时刻储存的磁场能量，只与该时刻流过的电流的平方成正比，与电压无关。电感元件不消耗能量，是储能元件。两电感串联时，其等效电感为：两电感并联时，其等效电感为：12LLL12111LLL
29、实际的电感元件要消耗一些电能。因为电感线圈并不是一个完全理想的电感元件，线圈本身有电阻，电流通过时消耗一定的能量。1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件2.2.电感电感(3)(3)电感元件在汽车电路中的应用电感元件在汽车电路中的应用 如图所示为笛簧开关电流传感器，其主要作用是用于检测汽车尾灯、牌照灯及驻车灯等灯丝是否断开。1.5 电路元件(3)(3)电感元件在汽车电路中的应用电感元件在汽车电路中的应用 在电流线圈的周围绕有电压线圈，在线圈的中央设置笛簧开关。电压线圈的功能是防止电压变化时引起传感器的误动作。如图所示，当开关闭合时，若灯都正常时，电流线圈中有规定的电流通过，电流
30、线圈所形成的电磁力使笛簧开关闭合；若有一个灯丝断开时，电流线圈中的电流减少，电磁力减弱，笛簧开关打开，报警处于异常状态。1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件3.3.电容电容 电容元件是从实际电容器抽象出来的理想电路元件。实际电容器通常由两块金属板中间充满介质构成，电容器加上电压后，两块极板上将出现等量异号电荷，并在两极板间形成电场，储存电场能。电容元件也是组成电子电路的基本元件。当忽略电容器的漏电阻和电感时，可将其抽象为只具有储存电场能量性质的电容元件。电容的单位为法拉(F)。工程上常采用微法(F)和皮法(pF)作单位，其换算关系为 qCu6121F=10F=10 pF1.
31、5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件3.3.电容电容(1)(1)伏安特性伏安特性ddddquiCtt 电容元件上通过的电流与元件两端的电压相对时间的变化率成正比。电压变化越快，电流越大。(2)(2)元件性能元件性能2C01d2uWCu uCu 电容元件在某时刻储存的电场能量，只与该时刻所承受的电压的平方成正比，与电流无关。电容元件不消耗能量，是储能元件。1.5 电路元件3.3.电容电容(2)(2)元件性能元件性能两电容串联时，其等效电容为：12111CCC两电容并联时，其等效电容为：12CCC实际的电容元件要消耗一些电能。这是因为极板间绝缘介质的电阻不可能是无穷大，微小的漏电流
32、通过介质时会消耗电能。选用电容器的主要依据是电路的工作环境、电容量和耐压。对固定电容器而言，电容器一般都标有误差，其中电解电容器误差较大。对可变电容器而言，人们通常只注意电容器的变化范围。一般电容量和耐压都标在电容器的外壳上。选用电容器时，除容量满足电路要求外，实际所加电压也不能超过耐压值，否则电容器会被击穿。电容器按标称值不同分为固定与可调两类；按所用材料不同分为瓷介、纸介、云母、涤纶、独石、铝电解、钽电解等。1.5 电路元件3.3.电容电容(2)(2)元件性能元件性能1.5.1 1.5.1 无源元件无源元件1.5 电路元件3.3.电容电容(3)(3)电容元件在汽车电路中的应用电容元件在汽车
33、电路中的应用用电容器的充电、放电特性，电容器广泛应用于汽车电路中。倒车灯和倒车蜂鸣器 倒车时，装在变速器上的倒车信号开关触点接通倒车信号电路，倒车信号灯亮。与此同时，倒车蜂鸣器利用电容的充电和放电，使线圈L1和L2的磁场时而同向，时而反向，使触点4时开时闭，从而控制电磁振动式蜂鸣器间歇式发声，以警告行人和其他汽车的驾驶员。1.5 电路元件传统触点式汽车点火系统的工作回路 在传统点火系统中，与分电器触点并联的电容器具有重要作用。触点打开、磁场消失时，在点火线圈一次绕组中产生200300V的自感电动势，若无电容器，该自感电动势就会在触点间形成火花使触点烧坏，同时该电动势的方向与原来一次电流的方向相
34、同，使一次电路内的电流不能迅速中断，磁场消失也相应减慢，因而二次感应电动势大大降低。当触点打开时，一次绕组中所产1.5 电路元件传统触点式汽车点火系统的工作回路生的自感电动势向电容器充电，触点间不再形成强烈的火花，延长了触点的使用寿命；同时触点打开后，一次绕组和电容器形成一个振荡回路，充了电的电容器通过一次绕组进行振荡放电。当电容器第一次放电时，电流以相反的方向通过一次绕组，加速了磁场的消失，使二次感应电动势显著提高。可见有了电容器后减小了触点火花，延长触点寿命并增强了点火线圈二次电压。1.5.2 1.5.2 有源元件有源元件1.5 电路元件 电源有两种表示形式：以电压形式表示的电源称为电压源
35、；以电流形式表示的电源称为电流源。电压源分理想电压源和实际电压源，电流源分为理想电流源和实际电流源。(a)理想电压源伏安特性 (b)理想电流源伏安特性1.5.2 1.5.2 有源元件有源元件1.5 电路元件1.1.电压源电压源(1)组成：由一个理想电压源和内阻串联而成。(2)伏安特性：S0UUR I 电压源输出电压的大小，与其内阻阻值的大小有关。内阻越小，输出电压的变化就越小，也就越稳定。1.5.2 1.5.2 有源元件有源元件1.5 电路元件2.2.电流源电流源(1)组成：由一个理想电流源和内阻并联构成的。(2)伏安特性：SS00UUIIIRR1.5.2 1.5.2 有源元件有源元件1.5
36、电路元件3.3.电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换 注意：(1)等效关系是对外电路而言的，对电源内部并不等效。(2)理想电压源和理想电流源不能等效变换；(3)电压源和电流源是同一实际电源的两种不同模型，两者对外电路是等效的。1.5 电路元件3.3.电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换【例1.3】试将图1-37所示的电源电路分别简化为电压源和电流源。1.5 电路元件【例1.4】如图所示电路中，两电源共同给R=24的负载电阻供电。其中US1=130V，R1=1 ；US2=117V，R2=0.6 。试用电源的等效变换法求负载电阻R上的电流。解：S1S11130A1UIR13
37、0AS2S22117A0.6UIR195ASS1S2(130195)III325A120121 0.610.6R RRRR0.3750S00.375325A0.37524RIIRR 5A 汽车电路的概念、组成、作用及特点；汽车电路的概念、组成、作用及特点；电流、电压、电动势、电位的概念；电流、电压、电动势、电位的概念；电位与电压的关系；电位与电压的关系；电压与电动势的关系；电压与电动势的关系；汽车电路图在汽车维修中的作用。汽车电路图在汽车维修中的作用。用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电 流等。流等。1.6.1 1.6.1 几个概念几个概念1.6 基尔霍
38、夫定律1.支路支路 欧姆定律是分析和计算电路的基本定律。但在复杂电路中的分析与计算中，还离不开基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电流定律针对节点对电路进行分析，基尔霍夫电压定律针对回路对电路进行分析。通常情况下，电路中流过同一电流的分支称为支路。2.节点节点 电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。1.6.1 1.6.1 几个概念几个概念1.6 基尔霍夫定律3.回路回路 电路中任一闭合路径都称为回路。4.网孔网孔 不含交叉支路的回路称为网孔。1.支路支路 通常情况下，电路中流过同一电流的分支称为支路。2.节点节点 电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。1.6.2 1.6.2 基
39、尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律1.6 基尔霍夫定律1.用途用途 确定连接在同一节点上的各个支路之间的电流关系。2.定律内容定律内容 基尔霍夫电流定律可描述为：在任何时刻，和电路中任一节点相连接的所有支路电流的代数和等于零。即在任一时刻流进节点的电流等于流出该节点的电流。0I 3.3.推广应用推广应用 可应用于包围几个节点的闭合面(广义节点)，即在任一时刻，流入闭合面的电流等于流出闭合面的电流。1.6.3 1.6.3 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律1.6 基尔霍夫定律1.用途用途 用以确定回路中的各段电压间的关系。2.定律内容定律内容 在任一回路中，从任一点以顺时针或逆时针方向沿回路循行一周，
40、则所有支路或元件上电压的代数和等于零。0U 必须假设回路的循行方向，如果电压的参考方向与回路的循行方向一致时，电压取正值，反之则取负值。1.6.3 1.6.3 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律1.6 基尔霍夫定律2.定律内容定律内容 3.3.推广应用推广应用 可应用到回路的部分电路(广义回路)，用于求回路的开路电压。必须假设回路的循行方向，如果电压的参考方向与回路的循行方向一致时，电压取正值，反之则取负值。S1230UUUU1.6 基尔霍夫定律【例1.5】如图电路中，已知Ia=1mA，Ib=10mA，Ic=2mA，求电流以Id。解：根据KCL的推广应用，流入图示的闭合回路的电流代数和为零，即a
41、bcd0IIIIdabc()(1 102)AIIII 13 A 1.6 基尔霍夫定律【例 1.6】如图所示为一闭合回路，各支路的元件是任意的，已知：,，。求 和 。ab10VUbc6VU da5VU cdUcaU解：由KVL可列方程abbccdda0UUUUcdabbcdaUUUU 10(6)(5)V1V 若abca不是闭合回路，也可用KVL得abbcca0UUUca 10(6)V4VU 1.7 电路分析方法 电路分析是指在已知电路结构和元件参数的条件下，确定各部分电压与电流之间的关系。支路电流法是以支路电流为未知量，分别应用KCL、KVL列出节点电流、回路电压的方程，从而求解支路电流的方法。
42、步骤步骤1：确定支路数b，同时设定各支路电流的参考方向。本电路共有三个支路，各支路的电流参考方向如图中所示。1.7.1 1.7.1 支路电流法支路电流法1.7 电路分析方法 步骤步骤2：确定节点数n，根据KCL列出(n-1)个节点电流方程式。1.7.1 1.7.1 支路电流法支路电流法120III 步骤步骤3：确定独立回路数，列出b-(n-1)个回路电压方程式。1 122S2S10R IR IUU22S20R IRIU步骤步骤4 4：解联立方程式，求各支路电流。1.7 电路分析方法1.7.1 1.7.1 支路电流法支路电流法【例1.7】设如图电路中R=24，US1=130V，R1=1 ，US2
43、=117V，R2=0.6 ，试求支路电流I。解：根据KCL和KVL列方程120III120.61171300II20.6241170II解得：I1=10A，I2=-5A，I=5A。1.7 电路分析方法 叠加定理是反映线性电路基本性质的一条重要定理。1.7.2 1.7.2 叠加定理叠加定理1.叠加定理内容：叠加定理内容：在线性电路中，如果有多个电源同时作用，那么任何一条支路的电流或电压，等于电路中各个电源单独作用时对该支路所产生的电流或电压的代数和。2.“2.“除源除源”及其方法及其方法 当某电源单独作用时，其他电源应除去，即“除源”。所谓“除源”就是令电源参数为零，即对电压源来说，令为零，相当
44、于“短路”；对电流源来说，令为零，相当于“开路”。1.7 电路分析方法1.7.2 1.7.2 叠加定理叠加定理注意：(1)叠加定理只适用于线性电路；(2)叠加定理只能叠加电路中的电流或电压，不能对能量和功率进行叠加；(3)不作用的电压源短接，电阻不动，不作用的电流源断开；(4)应用叠加定理时，要注意各电源单独作用时所得电路各处电流、电压的参考方向与原电路各电源共同作用时各处所对应的电流、电压的参考方向之间的关系，以便正确求出叠加结果(代数和)。1.7 电路分析方法1.7.2 1.7.2 叠加定理叠加定理【例1.8】用叠加定理求如图电路中流过4 电阻的电流。解：从图所示可知：10A10I 1A
45、56A10I 3A(13)A4IIIA 所以 汽车电路的概念、组成、作用及特点；汽车电路的概念、组成、作用及特点；电流、电压、电动势、电位的概念；电流、电压、电动势、电位的概念；电位与电压的关系；电位与电压的关系；电压与电动势的关系；电压与电动势的关系；汽车电路图在汽车维修中的作用。汽车电路图在汽车维修中的作用。用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电用万用表测量汽车电路中的电位、电压、电 流等。流等。1.8.1 1.8.1 过渡过程的产生与换路定律过渡过程的产生与换路定律1.8 电路的过渡过程1.电路的过渡过程电路的过渡过程(1)稳态：稳态：在电路联接方式和参数不变的情况下，电路中电压、电流值
46、恒定，电路的这种状态称为稳态。(2)过渡过程：过渡过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过程，叫做电路的过渡过程，也叫暂态。(3)暂态分析：暂态分析：求解过渡过程中电压或电流随时间变化的规律、影响过渡过程快慢的时间常数的过程称为过渡过程分析。1.8.1 1.8.1 过渡过程的产生与换路定律过渡过程的产生与换路定律1.8 电路的过渡过程1.电路的过渡过程电路的过渡过程(4)意义：意义：一是可以利用电路过渡过程产生特定波形的电信号。如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。二是可以控制、预防可能产生的危害。因为过渡过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏。2.产生过渡过程原因：产
47、生过渡过程原因：电路中有电感、电容这类储能元件的存在。1.8 电路的过渡过程2.产生过渡过程原因：产生过渡过程原因：当接通电源的瞬间，电容C两端的电压并不能立刻达到稳定值Us，而是有一个从合闸前的逐渐增大到的过渡过程。否则，合闸后的电压将有跃变，电容电流，iC将为无穷大，这是不可能的。电容电路：1.8 电路的过渡过程2.产生过渡过程原因：产生过渡过程原因：电感电路：当电源接通后，电路的电流也不可能立即跃变到U/R，而是从逐渐增大到这样一个过渡过程。否则，电感内产生的感生电动势将为无穷大，也是不可能的。1.8 电路的过渡过程产生过渡过程的实质：产生过渡过程的实质：储能元件上的能量变化是逐渐的，不
48、能发生突变，需要一个过程。内因：内因：电路中存在储能元件。外因：外因：电路出现换路。3.换路定律换路定律 (1)换路：换路：电路工作状态的改变如电路的接通、断开、短路、改路及电路元件参数值发生变化等。(2)换路定律：换路定律：换路瞬间，电容两端的电压不能跃变，流过电感的电流不能跃变，这即为换路定律。1.8 电路的过渡过程(2)换路定律：换路定律：换路瞬间，电容两端的电压不能跃变，流过电感的电流不能跃变，这即为换路定律。CCLL(0)(0)(0)0uuii（）用 表示换路前的终了瞬间，表示换路后的初始瞬间 0t0t应该注意的是，换路定律只说明电容上电压和电感中的电流不能发生跃变，而流过电容的电流
49、、电感上的电压以及电阻元件的电流和电压均可以发生跃变。1.8.2 RC1.8.2 RC电路的过渡过程电路的过渡过程1.8 电路的过渡过程1.RC电路的充电过程电路的充电过程 经数学推导可知，在充电过程中，电容两端的电压和充电电流随时间的变化为C(1)tuUeC-tUi=Re=RC(a)电路原理图 (b)uc变化曲线 (c)ic变化曲线1.8.2 RC1.8.2 RC电路的过渡过程电路的过渡过程1.8 电路的过渡过程1.RC电路的放电过程电路的放电过程 经数学推导可知，电容放电过程中，电容电压和电流随时间变化关系为=RC(a)RC放电电路 (b)uc变化曲线 (c)ic变化曲线 CtuUeC-t
50、Ui=Re1.8.3 RL1.8.3 RL电路的过渡过程电路的过渡过程1.8 电路的过渡过程1.RL电路接通电源电路接通电源 经数学推导可知(a)RL电路接通 (b)i变化曲线 (c)uR和uL变化曲线(1)(1)tRtLUUieeRRR(1)(1)tRtLuUeUeLtRtLuUeUeL R1.8 电路的过渡过程1.RL电路切断电源电路切断电源(a)RL并联电路切断 (b)RL并联电路等效电流 在开关S断开前，电感线圈中流过稳定电流，电阻R1中没有电流。当开关S断开后，R1上没有电流，只需要考虑RL构成的电路，其等效电路如图所示。由于这个回路里没有电源，最后电路里是没有电流的。但是当开关S断
