汽车电工学基础讲义

汽车电工学基础主要内容•电路的概念•电流、电压、电阻•欧姆定律、瓦特定律•电路的工作状态•电阻的串、并联•电容器和继电器•电流的磁效应•磁场对电流的作用•电磁感应现象电路的概念电路是电流的流通路径,它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成的。电路的一种作用是实现电能的传输和转换。另一种作用是实现信号的处理。电路中提供电能或信号的器件,称为电源。电路中吸收电能或输出信号的器件,称为负载。在电源和负载之间引导和控制电流的导线和开关等是传输控制器件。电流带电粒子（电子、离子等）的定向运动形成了电流。单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流强度，并用它来衡量电流的大小。与水流量类似：在液体流动中，所谓的流体强度即管路中水的流量。在电学中，将通过电路中的电流量称为电流。计算公式我们规定：电量的单位是C，时间的单位是s，那么电流的单位是A。１kA(千安)=1000A;1A=1000mA(毫安);1mA=1uA(微安)tqI电流的测量方法及注意事项１．在测量前首先明确所测电路中的电流是交流还是直流，再相应的选择交流档和直流档．２．合理选用量程，无法估计电流大小，档位要宁大勿小，然后逐步缩小测量范围．３．万用表必须串接在被测电路中．测量直流电流时，正负极不能接反．４．绝对不允把万用表电流档并联接在负载或电源上．电压电压与水压类似在电学中，为使一个电流在电路中流动，必须有一个电压差将其推动。•电压的定义电场力把单位正电荷从电场中a点移动到b点所做的功称为a、b两点的电压，用Uab表示，电压的单位为伏特，用符号“V”表示。１kV(千伏)=1000V;1V=1000mV(毫伏);1mv=1000uV(微伏)电位以及参考方向•参考点改变，各点的电位随之改变，即各点的电位与参考点的选择有关。•不管参考点如何变化，两点间的电压电位差）是不变的，即电位差与参考点的选择无关。•电路中，参考点可以任意选定。在电力工程中，常取大地为参考点。因此，凡是外壳接大地的电气设备，其外壳都是零电位；有些不接大地的设备，在分析其工作原理时，常常选用许多元件汇集的公共点作为零电位点，即参考点，并在电路图中用符号“”表示；接大地则用符号“”表示，以示区别。电压的测量方法及注意事项•（１）在测量前首先明确所测电路中的电压是交流还是直流，再相应的选择交流档和直流档．•（２）无法估计电流大小，档位选择要宁大勿小，先从电压档的最大量程开始测量，然后逐步缩小测量范围．•（３）测量电路某两点的电压时，应将万用表和被测电路的该两点并联连接．测量直流电压时，万用表的正负极不能接反．•（４）注意选择开关的位置，不能将开关选在电流档或欧姆档．电阻•为了说明导体的导电能力特性，物理上定义了电阻这个物理量R，与导体中的电流强度成反比。电路中对电流通过有阻碍作用并造成能量消耗的部分叫电阻．•如果在导体两端加１Ｖ的电压，通过该导体的电流是１Ａ，那么这个的电阻是１Ω．１MΩ（兆欧）=1000kΩ（千欧）;1kΩ=1000Ω如右边图形表示水管对水的阻碍作用在汽车线路中导线的电阻大小主要决定于导线的材料、长度、截面积和环境温度。在同等温度下，相同材料的导线，横截面积越大，电阻越小；导线越长，电阻就越大。对于金属导体，在温度升高时，电阻变大。电阻的测量方法及注意事项•（１）选择合适的倍率档，使表头中指针指示在中间位置。•（２）调零。在测量之前，要将两表笔短接，同时转动调零旋钮，使表针指在Ω标度尺右断零位上。在每一次换档测量电阻都应该调零。•（３）在测量时，将两表笔并接在电阻的两端。注意不要用手捏住电阻的两端，以免影响测量准确性。•（４）决不能使电阻已带电进行测量。在测量某一部件撒谎能够的电阻时，首先必须切断被测电路的电源，同时电路中的电阻要断开一端测量才能使测量准确。欧姆定理•内容：流过电阻Ｒ的电流Ｉ与电阻两端的电压Ｕ成正比，与电阻成反比。•公式：Ｉ＝Ｕ／Ｒ；Ｕ＝Ｉ×Ｒ；Ｒ＝Ｕ／Ｉ，式子中Ｉ－电流（安Ａ）；Ｕ－电压（伏Ｖ）；Ｒ－电阻（欧Ω）。应用欧姆定理时要注意：（１）欧姆定理是有金属导体得出的，所以它对金属导体是正确的，但是在真空管和半导体部件中的电流都不遵从欧姆定理。（２）各物理量单位必须一致。（３）电流、电压和电阻必须都是属于同一个电路。瓦特定律•电功率：设电路任意两点间的电压为U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:瓦特定律aIRUbWIUP单位：国际单位为“瓦”，用字母“W”表示，还可用kW、mW作单位。电路的工作状态电路的工作状态有三种：如下图(b)短路状态R(a)有载状态R0R0USSUSRR(c)开路状态R0SSUS•1.有载状态：电源与负载构成闭合回路，电源处于有载工作状态，电路中有电流流过。•2.短路状态：当a、b两点间用导线相连时，称电阻R1被短路。a、b间导线称为短路线，短路线中的电流叫短路电流。注:短路可分为有用短路和故障短路，故障短路往往会造成电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生事故。•3.开路状态：开关S断开或电路中某处断开，切断的电路中没有电流流过，此时的电路称为开路。开路又叫断路，断开的两点间的电压称为开路电压。•注：开路也分为正常开路和故障开路。如不需要电路工作时，把电源开关打开为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的开路为故障开路，它使电路不能正常工作。电阻的串、并联•电阻的串联定义：在电路中,把几个电阻元件依次一个一个首尾连接起来,中间没有分支,在电源的作用下流过各电阻的是同一电流。这种连接方式叫做电阻的串联。U1＋－＋UR1R2R3－U2＋－U3＋－(a)－＋UR1＋R2＋R3(b)IbabaI电阻串联时的两个特点：（1）等效电阻的大小等于各串联电阻之和R=R1+R2+R3（2）电路总电压等于各电阻上的电压之和U=U1+U2+U3电阻的并联定义：一个电路中，若干个电阻的首端、尾端分别相联在一起，这种联接方式称为电阻的并联。＋－UIG1G2G3I3I1(a)＋－UIG1＋G2＋G3(b)I2•电阻并联的两个特点（1）并联电阻的等效电导等于各电导的和G=G1+G2+G3（2）并联电路的总电流等于各电阻上的电流和。I=I1+I2+I3电容器•电容器是一种储存电荷与电能的容器是汽车电气系统广泛应用的电路基本元件之一．任何两块非常接近的金属导体，中间隔以不导电的绝缘物质（例如：空气、云母片、涤纶薄膜、陶瓷等），就形成一个电容器。•电容器极板上聚集的电荷量Q与极板间电压的比值定义为电容器的电容量，用C表示电容的SI单位为法［拉］,符号为F;1F=1C／V。常采用微法（μF）和皮法（pF）作为其单位。电容的作用•吸收电路中的电压变化，利用电压的储存来吸收危险的电压尖峰。•迅速停止电路短开时的自感电流（如用于点火系统的一次侧电路）。•电容器贮存高压电荷后可根据需要释放（如安全气囊系统中的备用触发电路）。