一、直流电路的认识

汽车电工电子技术是一门专业基础课。基础要求：2、高等数学中的微积分及常系数微分方程。1、高中物理中电部分；汽车电工电子技术课时：64理论：48实验：16成绩=考试60%+实验20%+平时20%1.1直流电路的基本知识及汽车电路特点1.2汽车简单电路识读与计算1.3Multisim10仿真软件的操作单元一直流电路理解物理量的参考方向的概念。掌握电路中基本物理量。理解电路工作状态及电气设备额定值。掌握电阻器的识读及串并联计算。掌握基尔霍夫定律。掌握电源等效变换、叠加原理、戴维南定理等。掌握分析简单汽车电路的方法。本章学习目标一、直流电路的基本知识及汽车电路特点1、电的三要素（1）电流（2）电压（3）电阻2、电的三大效应（1）热效应（2）光效应（3）电磁感应1.1电的基本知识电源电源负载负载中间环节中间环节1.2电路的基本知识1.2.1电路的组成及作用EIU+_电源（或信号源）：提供电能（或信号）的部分；负载：吸收或转换电能的部分；中间环节：连接和控制电源和负载的部分；电路中各部分在正常工作时，必须工作在额定状态！即电源、负载、导线等都有相应的额定值。注意！1.2.2电流和电压的参考方向电流和电压的正方向：实际正方向假设正方向实际正方向：物理中对电量规定的方向。电流I电动势E电压U正方向物理量单位正电荷移动的方向电源驱动正电荷的方向电位降落的方向低电位高电位高电位低电位A,kA,mA,AV,kV,mV,VV,kV,mV,V物理量正方向的表示方法IRUabE+_abu_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）双下标箭头uab+-RI123假设正方向（参考方向）在分析计算时，对电量人为规定的方向。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？问题的提出电流方向AB？电流方向BA？E1ABRE2IR(1)在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向；若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反；(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；(3)根据计算结果确定实际方向：假设正方向（参考方向）的应用注意！例1已知：E=2V,R=1Ω求：当U分别为3V和1V时，求IR的大小和方向?解：(1)假定电路中物理量的正方向如图所示；(2)列电路方程：EUUR+=REURUIRR-==EUUR-=IRURUERab+-(3)数值计算A112-33V===RIUA-112-11V===RIU实际方向与参考方向一致实际方向与参考方向相反(4)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向按相同方向假设。称为关联参考方向。(1)方程式U/I=R仅适用于U,I参考方向一致的情况。(2)“实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。(3)在以后的解题过程中，注意一定要先假定物理量的参考方向，然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的。归纳·RIURR=IRURab假设:与的方向一致RIRU·RIURR-=IRURab例2假设:与的方向相反RIRU（关联参考方向）（非关联参考方向）Va=5Va点电位：ab15Aab15AVb=-5Vb点电位：在电路中任选一节点，设其电位为零（用此点称为参考点。其它各节点对参考点的电压，便是该节点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。标记），1.2.3电位V常用单位：V、kV、MV电位值是相对的,参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。电位和电压的区别注意电路如图示：1、若选A为参考点，则各点电位如下2、若选B为参考点，则各点电位如下3、不论A或B为参考点，则各两点间的电压是不改变的。140V90V2056CABD4A6A10AVA=0VB=UBA=-60V，VC=UCA=80V，VD=UDA=30VVB=0VA=UAB=60V，VC=UCB=140V，VD=UDB=90VUAB=VA-VB=60VUCB=VC-VB=140VUDB=VD-VB=60V电位的计算1、选定参考点；2、计算某点电位，即计算该点到参考点的电压；电位在电路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2参考电位在哪里？R1R215V+-15V+-R1R2+15V-15V说明说明：从本质上说，电位与电压是同一个概念，电压指的是两点之间的电位差，而电位指的是各点与参考点之间的电位差。所以，要想求电位，必须先选参考点。通常选取多条导线的交汇点作为参考点。1.2.5电动势（1）电动势的基本概念电动势：非电场力把单位正电荷从电源内部由低电位端移到高电位端所作的功。单位：伏特（V）E=W/q(2)电动势的实际方向从电源的负极指向电源的正极。(3)电源电压与电动势的关系理想电源端电压与电动势关系：大小相同、方向相反。1.2.5功率aIRUb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:P=UI功率的概念单位:W,kW,mW负载若元件上的电压为U和电流为I的实际方向一致,则该元件吸收功率,为负载;电源若元件上的电压为U和电流为I的实际方向相反,则该元件发出功率,为电源。根据电压和电流的实际方向判断器件的性质，或是电源，或是负载。当元件上的U、I的实际方向一致，则此元件消耗电功率，为负载。当元件上的U、I的实际方向相反，则此元件发出电功率，为电源。实际方向根据参考方向和计算结果的正、负得到。结论在U、I为关联参考方向的前提下：IRUab或IRUab则吸收功率为负载若P=UI0若P=UI0IUab+-则发出功率为电源根据P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。在进行功率计算时，如果假设U、I正方向一致。当P0时,说明U、I实际方向相反，电路发出电功率，为电源。当P0时,说明U，I实际方向一致，电路消耗电功率，为负载。负载电阻1.2.4电源的工作状态1.负载工作状态+-SER0RLIU电源电源电动势电源内阻电路电流:0LEIRR电源端电压:0IREU电路功率:02RIEIUI电源外特性:IUE0PPPE功率平衡2.开路状态+-SER0IU0I=0U=U0=EP=03.短路状态U=0+-ER0ISU0REIS20IRPE（1）电源系统:主要包括蓄电池、交流发电机、电压调节器。（2）用电设备。（3）中间装置(线束及开关)1.3.1汽车电路的组成1.3汽车电路组成、特点及电器元器件1.3.2汽车电路特点（1）两个电源（蓄电池和发电机）（2）低压直流供电目前汽油车普遍采用12V,柴油车普遍采用24V。（3）用电设备并联（4）单线制（5）负极搭铁(接地)1.3.2汽车电器元件电源、开关、用电设备三大类1、汽车电路常用的联接装置—导线导线以导线束形式集中铺设（汽车电气设备的联接导线的介绍详见课本P16）。2、汽车断路器当电流负荷超过用电设备额定容量时，将电路断开的一种可重复使用的电路保护装置。3、汽车易熔线易熔线是为电流过大时熔化和断开电路而设计的导线，是容量非常大的熔断器，主要用来保护电源电路和大电流电路，一般位于蓄电池和起动机或电器中心之间。4、汽车插接器伏-安特性iuRiuui1.4电阻R（常用单位：、k、M）tiuRcos线性电阻非线性电阻tiuRcosiRu消耗能量吸收功率RURIUIP22电阻元件是耗能元件tuidtW0（W）单位：P（W），t（s），W（J）P（kW），t（h），W（kW·h）1、电阻阻值的标注方法（详见P21）（1）直标法（2）色环标注法2、电阻定律式中，ρ—导体的电阻率由实验可知，银、铜、铝等金属的电阻率较小，所以在实际应用中常用铜、铝两种导线。=lRs3、电阻串并联1）电阻串联的基础知识设总电压为U、电流为I、总功率为P。电阻串联特点为：（1）电流关系：I=I1=I2=……=In（2）电压关系:U=U1+U2+……+Un（3）等效电阻:R=R1R2…Rn分压及功率分配公式：结合上述三特点分析推导:（1）分压关系：（2）功率分配：IRURURURUnn221122211IRPRPRPRPnn应用详见P24—汽车多挡冷风机图2）电阻并联的基础知识设总电流为I、电压为U、总功率为P。并联电阻电路中电压、电流及电阻间关系:（1）分流关系：R1I1=R2I2=…=RnIn=RI=U（2）功率分配：R1P1=R2P2=…=RnPn=RP=U*U（1）电流关系：I=I1+I2+……+In（2）电压关系:U=U1=U2=……=Un（3）等效电阻:nRRRR111121分流作用及功率关系：应用详见P25—汽车照明电路图3）电阻混联电路定义：在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称之为电阻混联。混联电路分析步骤（1）首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；（2）利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻即等效电路；（3）利用已知条件进行计算，确定电路的总电压与总电流；（4）根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或电压。4）直流电桥在汽车电路中的应用直流电桥（惠斯通电桥）是用来测量电气设备直流电阻或与电阻有一定函数关系的比较仪器。每一条边称作电桥的一个臂。检流计G连通的CD称为“桥”。其中Rx叫被测臂，R1,R2构成比例臂，R0叫比较臂。平衡条件：Rx=(R1/R2)R0调节R0，可使CD两点的电位相等，检流计G指针为零(Ig)，此时，电桥达到平衡。电桥平衡时，根据分压原理，UAC=UAD,UCB=UDB,即I2R2=I1R1，······························……①I0R0=IXRX····································……②因为G中无电流(即I0=0)，所以I2=I0，I1=Ix上式两式相除，即②/①，得:R0/R2=RX/R1Rx=(R1/R2)R0显然，惠斯通电桥测电阻的原理，就是采用电压比较法。二、汽车简单电路的识读与计算1.5电路图的几种形式【元件】如电阻、晶体管和电容器等。【组件】刮水时间间隔继电器、危险报警发生器等。【系统】点火系统、照明系统等。汽车后窗玻璃除霜器线路图汽车电路线路图表达了各个电器在车上的大致布局，各电器以实物轮廓图表示。导线分布大体上与车上的实际位置、走向相同。电器线路图完整地表达了整车的电器及线路联接，但不能清晰、方便地反映各电气系统的工作原理，且识读所需的时间较长。声控电动汽车电路原理图电路原理图是用图形符号按工作顺序或功能布局绘制的，详细了解电器元件间的相互控制关系和工作原理，不考虑实际位置的简图，具有电路清晰、简单明了，便于理解电路的特点。电路原理图是分析电器系统工作原理以及维修电气系统的最基本、最实用的资料。汽车电路定位图电路定位图用于指示各电器及导线的具体位置。一般采用绘制的立体图或实物照片的形式，立体感强，能直观、清晰地反映电器在车上的实际位置，具有很高的实用价值。1.6基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫电压定律（KVL）作用：用来描述电路中各部分电压或各部分电流之间的约束关系。三条或三条以上支路的连接点。(n)b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3电路中一个具有两个端钮而有一个或多个元件串联而成的组合，且在电路中无分支的电路。一、重要名词（1）支路（branch）(2)节点(node)电路中通过同一电流的每个分支称为支路。在电路中，从某一节点出发又回到该节点的闭合路径。(l)回路内部不含支路的回路称网孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3)回路（loop）（4）网孔（mesh）网孔是回路，但回路不一定是网孔。支路：ab、ad、…...（共6条）回路：abda、bcdb、…...（共7个）节点：a、b、…...(共4个）I3E3_