一、直流电路的认识

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1、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 1.3 Multisim10仿真软件的操作 单元一 直流电路 l理解物理量的参考方向的概念。 l掌握电路中基本物理量。 l理解电路工作状态及电气设备额定值。 l掌握电阻器的识读及串并联计算。 l掌握基尔霍夫定律。 l掌握电源等效变换、叠加原理、戴维南定理等。 l掌握分析简单汽车电路的方法。 本章学习目标 一、直流电

2、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 E I U + _ 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

3、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, A V, kV, mV, V V, kV, mV, V 物理量正方向的表示方法 I RUab E + _ a b u _ + 正负号 a b Uab（高电位在前， 低电位在后） 双下标 箭 头 u ab + - R I 1 2 3 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 AB？ 电流方向 BA？ E1 AB R E2 IR

4、(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=1 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： EUU R += R EU R U I R R - = EUUR -= IR UR U E R a b + - (3) 数值 计算 A1 1 2-3 3

5、V= RIU A-1 1 2-1 1V= 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 RIU RR = IR UR a b 假设: 与 的方向一致 R I R U RIU RR -= IR UR a

6、 b 例2 假设: 与 的方向相反 R I R U （关联参考方向） （非关联参考方向） Va = 5V a 点电位： a b 1 5A a b 1 5A Vb = -5V b 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

7、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。 140V 90V 205 6 C A B D 4A6A 10A VA=0 VB = UBA = -60V， VC = UCA = 80V， VD = UDA = 30V VB=0 VA = UAB = 60V， VC = UCB =140V， VD = UDB = 90V UAB = VA - VB = 60V UCB = VC - VB = 140V UDB = 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 + _

8、 R1 R2 R3 R1 R2 R3 +E1 -E2 参考电位在哪里？ R1 R2 15V + - 15V + - R1 R2 +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

9、系：大小相同、方向 相反。 1.2.5 功 率 a I R U b 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 = U I 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

10、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： I RU a b 或 I RU a b 则吸收功率 为负载 若 P = UI 0 若 P = UI 0 I U a b + - 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P 0 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 + - S E R0 RL I U 电源 电源电动势 电源内阻 电路电流: 电源端电压: 电路功率: 电源外特性:

11、I U E 0 功率平衡 2.开路状态 + - S E R0 I U0 I = 0 U=U0=E P = 0 3.短路状态 U = 0 + - E R0 IS U （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12 V,柴油 车普遍采用24 V。 （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

12、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 i u R i u u i 1.4 电阻 R （常用单位：、k、M ） 线性 电阻 非线性 电阻 消耗能量 吸收功率 电阻元件是耗能元件 （W） 单位：P（W）， t（s） ，W（J） P（kW），t（h）， W（

13、kWh） 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，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。 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： 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

14、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: 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

15、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， I0R0=IXRX 因为G中无电流(即I0 =0)，所以I2 =I0，I1=Ix 上式两式相除，即/，得:R0/ R2=RX/R1 Rx=( 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