第1章汽车电工与电子技术基础

三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析汽车电工与电子技术基础主讲：伍时和三亚学院理工学院第一章直流电路分析教材：冯渊汽车电工与电子技术基础三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析第一章直流电路分析要点：1、电路的基本概念、电流、电压、电位、电功率。2、电阻的基本知识、汽车中特殊电阻的应用。3、电源模型、汽车中蓄电池的基本知识。4、电路的欧姆定律、基尔霍夫电流、电压定律。5、汽车电阻、电路、电位分析。6、支路电流法、叠加原理以及电源等效电路。第一章三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析第一章直流电路分析第一节电路及其基本物理量第二节电阻元件与欧姆定律第三节电源及其在汽车中的应用第四节基尔霍夫定律第五节电路的三种状态第六节电阻的等效变换第七节支路电流法和叠加原理第八节电路的化简和电路的电位分析三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析第一章直流电路分析第一节电路及其基本物理量一、电路电路的基本组成与作用。电路：电流所流过的路径，是电气设备按一定格式连接起来的整体。日常生活中、工业制造、运输、科研等等都存在使用电气设备进行工作的场所，所以电路无处不存。电路作用：实现能量的传送、转换、分配等。电力电路作用。实现信号的处理与传送等。信号电路作用。例如：手电筒电路。三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析实际电路元件不是理想的：电池：端电压不恒定；导线：有电阻、磁场；灯泡：有磁场；开关：有接触电阻。最简单的电路必须有：电源：供给能量；负载：消耗能量开关：控制能量；导线：传输能量中间环节手电筒电路干电池开关电灯第一章直流电路分析三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析电路理想元件与模型第一节电路及其基本物理量电路理想元件：集中参数的电阻R。集中参数的电感L。集中参数的电容C。理想电源：内阻为0的电压源，内阻无穷大得电流源。电路模型：将实际电路连接用规定的符号和直线连接起来的电路图称为电路模型：电感电容电阻RISUSCL电流源电压源电源三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析dtdqi二、电流及其参考方向实际方向定义：正电荷流向第一节电路及其基本物理量电流是单位时间流经导体横截面的电荷量：单位：安A、千安kA、毫安mA、微安μA。ti0直流电流ti0正弦交流电流三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析•电流及其参考方向方向：正电荷流向。–为什么要用参考方向？在复杂电路中，特别是交流电路，电流的方向是随时变化的，电流的真实方向事先是很难确定的。需要假定一个参考方向，作为计算的标准。–解决的方法：电流只有两个方向，可用正负号解决。i＞０电流方向与参考方向一致；i＜０电流方向与参考方向相反。–注意：分析计算电路必须先设参考方向，参考方向一经设定就不可随意改动。在未标出参考方向的情况下，电流的正负是毫无意义的。dtdqi第一节电路及其基本物理量三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析二、电流及参考方向第一节电路及其基本物理量电流的参考方向与实际方向实际方向和参考方向一致，I为正值。AB参考方向实际方向AB参考方向实际方向实际方向和参考方向相反，I为负值。参考方向可以随意选择，实际方向是客观存在的。若同一个电流，选择的参考方向不同，则有BAABII电流的数值是个代数量，电流的表达式反映电流的大小和实际方向与电路中标注参考方向的关系。BAABII电路图中标注的方向为参考方向，一般情况，尽可能与实际一致，这样结论就会是正值。三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析三、电压与电位电压定义：电场力将单位正电荷从电路的某点(a)一到另一点(b)所做的功，称为该两点之间的电压。U,u。dqdwuab第一节电路及其基本物理量电压单位为伏特（V）。uababi电源外电路uab电位定义：电路中某点的电位等于该点到电路中参考点之间的电压。而参考点的电位为0。用Va,Vo，va，vo。1、定义三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析三、电压与电位第一节电路及其基本物理量2、电压的方向：电路中的电压实际方向是从电路的高电位端指向低电位端。所以也叫电压降。选择不同的参考点，电路同一点的电位不同。若Vo=0，Va=4V，Vb=6V，而Vb=0V，Vo=-6V，Va=-2V，BAABII电路中，任意两点之间的电压，与电路电位参考点选择无关。VVVUbaab4)6(2610电位也可以存在正值，负值的情况，某点电位高于参考点，电位为正，低于参考点电位，则为负。AB参考方向实际方向实际方向和参考方向相反，U为负值。实际方向和参考方向一致，U为正值。AB参考方向实际方向汽车电路中，电源的负极与车身相连，称为“搭铁”，测量电位时，可以讲车体当成零电位点，即参考点。注意：三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析四、电动势第一节电路及其基本物理量1、电动势的大小与方向：电动势：电源力（外力）将单位正电荷从电源的低电位端移到高电位端所做的功定义为电源的电动势。用E表示。电动势是指电源内部，电源力做功的能力，大小等于将单位正电荷从低电位端移到高电位端做功的大小，电压是指电场力做功的大小，方向是高电位指向低电位。电路中，任意两点之间的电压，与电路电位参考点选择无关。电位也可以存在正值，负值的情况，某点电位高于参考点，电位为正，低于参考点电位，则为负。不同的电源，可以具有不同的电动势，多个电源直接并联，各个电源的电动势应当相同，否则不能直接并联。2、电动势与电压的关系：电动势的实际方向：电源的低电位端指向高电位端。Eababi电源外电路uab三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析五、电能和电功率第一节电路及其基本物理量1、电场力做功过程中，不断将电荷从电路的一端移到另一端，即就是电路消耗（或者吸收）的电能。注意：功率时代数量，当电流，电压采用关联方向时P=UI，若计算结果为正值，表明电路消耗功率，为负值，表明电路吸收功率。瓦特(W)功率：单位时间电路消耗（或吸收）的电能。Eababi电源外电路uabUItUQWdtdwp焦耳(J)UIPUIP关联非关联注意：功率时代数量，当电流，电压采用非关联方向时P=-UI，若计算结果为正值，表明电路吸收功率，为负值，表明电路消耗功率。三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析一、电阻元件第二节电阻元件与欧姆定律1、电阻与电阻率SlR11导体的电阻率书中表0165.00175.0R导体电阻，ρ导体电阻率，l导体长度，S导体的横截面，导体电阻率最低的是银、铜、铝……锰铜、康铜0283.049.043.02、导体电阻率与温度关系第一类：金属导体，随着温度升高电阻率增加，如银0.0036、铜0.004、铝0.004。第二类：非金属，随着温度升高电阻率减小，如电解液、碳素、半导体。第三类：具有稳定不变的电阻率材料。康铜0.000005，锰铜0.000006，镍铬合金0.00013，铁铬铝合金0.00008。三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析一、电阻元件第二节电阻元件与欧姆定律3、电阻率温度特性的应用0036.00165.0，银004.00175.0，铜导体电阻率的温度特性制作温度传感器，车用温度传感器使用的温度传感器制作材料有两类：热敏电阻和金属热电阻。热敏电阻常用半导体材料制作。金属材料热电阻常用铂电阻和铜电阻制作。铂电阻ρ=0.106，α=0.00389，具有耐腐蚀，温度变化范围宽的优点，使用较多。)](1[1212ttRR000005.049.0康铜000006.043.0，锰铜例如、导体电阻率与温度关系三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析一、电阻元件第二节电阻元件与欧姆定律CRRRtto714.35004.04.14.16.111212温升：，4.11R)/1(004.0Co三相电动机温度的测量：用铜材制作的三相电机绕组，20oC时测得绕组电阻为1.40Ω，运行4小时后，测得绕组电阻为1.60Ω，求此时绕组温度和温升。)](1[1212ttRRCtto7.557.35126.12R例如：解：根据表1-1，铜材的温度系数，Cto201?2t三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析一、电阻元件第二节电阻元件与欧姆定律3、电阻分类和参数结构分类：固定电阻器可变电阻器按制作材料分类：金属模电阻器碳膜电阻器金属氧化模电阻器线绕电阻器有机合成电阻器合金材料电阻器，w161按额定功率分类：，w81，w41，w21，w1，w2，w4。w8分类：三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析一、电阻元件第二节电阻元件与欧姆定律3、电阻分类和参数电阻型号：由四部分构成第一部分：R电阻器代表结构W电位器第二部分：T碳膜代表材料H合成器S有机实心，N无机实心J金属膜，Y氧化膜C沉积膜，I玻璃釉膜P硼酸膜，U硅酸膜X线绕，M压敏材料C光敏材料，R热敏材料第三部分：代表应用类别普通、超高频、高阻、高温、精密、特殊、高功率、可调、温度补偿、温度测量、旁热式、稳压式、正温度系数。1~9数字及字母：G,T,W,D,B,C,P,W,Z第四部分：代表产品序号例如：RJ73：固定电阻器金属膜材料，精密应用产品序号3。例如：WXD3：可变电位器线绕式，多圈线绕产品序号3。三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析电阻的标称值电阻的标称值=标称值10n误差标称值10%（E12）5%（E24）1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.21.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1等E6误差20%1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析电阻器的色环表示法（识别）四环五环倍率10n误差有效数字误差黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、金、银01234567890.10.01误差:1%20.50.20.1510有效数字倍率10n三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析的电阻表示%51.5如电阻的4个色环颜色依次为：绿、棕、金、金——如电阻的5个色环颜色依次为：棕、绿、黑、金、红——的电阻表示%20.15四环倍率10n误差有效数字五环有效数字误差倍率10n动画三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析二、特殊电阻在汽车上的应用第二节电阻元件与欧姆定律使用分类：1、热敏电阻：温度测量元件。2、光敏电阻：灯光控制上使用。NTC热敏电阻PCT热敏电阻1、热敏电阻三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析第二节电阻元件与欧姆定律CTR热敏电阻热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）NTC热敏电阻1、热敏电阻三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析NTC热敏电阻NTC（NegativeTemperatureCoeffiCient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化．现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料．NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷，具有负的温度系数，电阻值可近似表示为：)11(00*TTBTtneRR1、热敏电阻分类三亚学院理工职业学院第一章直流电路分析PTC（PositiveTemperatureCoeffiCient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTi