汽车电工电子基础ppt教学课件（完整版）

2018/1/24,汽车电工电子基础,汽车电子技术教研室（7#304） 张岳,2018/1/24,1、是一门汽车类专业的专业基础课，2、是汽车维修技术中所应用的电工电子基础知识，3、是汽车电气系统维修所必备的基本知识。,1、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。2、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际问题的能力。,学习本课程的意义：,学习本课程的原则：,2018/1/24,1、直流电路2、正弦交流电路3、三相交流电路4、电磁学的应用5、发电机与电动机6、安全用电7、半导体二极管及晶体管的应用8、集成运算放大器及数字电路基础,本书主要讲授内容：,2018/1/24,单元一 直流电路,知识目标： 电路的组成及基本概念 电路模型 电位的计算 电路分析的常用方法,能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻 能解决直流电路中的联结问题,2018/1/24,第一节 电路的组成及其基本概念,一 电路: 电流流经的闭合路径称为电路（由电工设备和导线联接组成）,电路的组成 电源（将非电能转化成电能的装置） 中间环节（把电源与负载连接起来） 负载（将电能转化成非电能的设备）,电路的分类 电力电路：传输、转换和分配电能 电信电路：传递、变换和处理信号,2018/1/24,由干电池（电源）、小电珠（负载）和开关（中间环节）三部分组成的手电筒电路是电力电路,由话筒、放大器、扬声器组成的扩音器电路是电信电路,2018/1/24,在电路理论中，信号源（或电源）提供的电压或电流称为激励，由于激励在电路各部分产生的电压和电流称为响应。,激励和响应,电路分析就是在已知电路的结构和元件参数的条件下，分析电路的激励与响应之间的关系。,2018/1/24,电路模型,将实际元件理想化，在一定条件下考虑电路元件的主要性质忽略其次要性质，使之尽可能用简单的数学式表达，这样经过简化的元件称为理想元件或元件模型。,理想的电路元件主要有：电阻元件、电容元件、电感元件及电压源和电流源等。,用理想电路元件代替实际电路元件而构成的电路称为电路模型。,电路理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想元件构成的电路模型的理论,2018/1/24,常见元件的图形符号,2018/1/24,图1-3 手电筒的电路模型,2018/1/24,电流强度：单位时间内通过导体某一横截面的电荷量称 为电流强度，简称电流,电流的形成：带电粒子（电子、离子等）在外力作用下有规则的定向运动就形成了电流。,二 电流,电流强度单位： A、mA、A,2018/1/24,电流参考方向：可以任意假设，选定参考方向之后，电流才有正负之分；与实际方向一致时为正值与实际方向相反时为负值,I=？,电流实际方向：习惯上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,电流的方向,如不特别说明，以后在电路中标注的电流方向均为参考方向。,2018/1/24,在分析电路时，首先假定电流的参考方向，并据此分析计算，然后再从答案的正、负值来确定电流的实际方向,“实际方向”是物理中规定的，而“假设 正方向”则 是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。,2018/1/24,直流电路与交流电路： 设在dt时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq, 则任意瞬时通过该截面的电流为 i= dq/ dt 若i= dq/ dt为常数，则这种电流为恒定电流，简称直流在直流电路中上式可以写 : I=Q/t 若i= dq/ dt不是常数，大小与方向上都在发生变化，则这种电流为交流电路。,对电流要从大小、方向及单位三个方面来进行描述，缺一项则没有意义。,2018/1/24,电压：电场力把单位正电荷由A点移到B点所作的功在数值上等于A、B两点的电压，是衡量电场力做功能力的物理量.,三 电压,uab=dw/dq,电压单位：V=10-3kV=103mV,直流电压：U= w/q,1V=,2018/1/24,电压实际方向： 规定从高电位点指向低电位点为电压方向，即电压降的方向,电压参考方向：可以任意假设，与实际方向一致时为正值与实际方向相反时为负值,电压的方向,电压是标量，但在分析电路时，和电流一样，也说他们具有方向。,2018/1/24,关联方向：电压与电流的参考方向一致，则称电流与电压为关联参考方向。 非关联方向：若电流与电压的参考方向相反，则称电流与电压为非关联参考方向。,虽然电压的参考方向可以任意设定，但一般情况下总是选择关联参考方向。,如不特别说明，以后在电路中标注的电压方向均为参考方向。,2018/1/24,电压标注的方式有以下三种：,极性符号表示，参考方向由正指向负。,双下标表示，参考方向由a指向b 。,箭头表示。,2018/1/24,注意：,1.电压是针对电路中某两点之间来说的，描述电路中的某一点或多于两点的电压是没有任何意义的。,2.与电流一样，对电压的描述也要求指出电压的大小、方向及单位，缺一不可。,2018/1/24,练 习,1.在图中，Uab=-5V ，试问a,b两点哪点电位高？,解：Uab的参考方向为由a指向b，而Uab0,表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流从“+”端流入。 2.若P0,表明该元件产生功率，属于电源性质，电流从“+”端流出。,电源和负载的判断方法：,电源和负载分别是吸收功率还是释放功率？,2018/1/24,电路有空载、短路、有载工作三种状态，现在以图1所示的简单直流电路为例来分析电路的各种状态。,七 电路的三种状态 ：空载、短路、有载,图1-,E为电源电动势，R0为电源内阻，RL为负载电阻,2018/1/24,有载工作状态 当上图开关S闭合时，电路中有电流流过，电源输出电功率，负载取用电功率，这称为有载工作状态。,有载工作状态特点：,1.电路中电流I=E/(R0+RL),2018/1/24,2.负载电阻两端的电压U=RLI=E-R0I，当电源内阻极小时，UE,由上式可见，电源端电压小于电动势，两者之差为电流通过电源内阻所产生的电压降R0I。电流愈大，则电源端电压下降的愈多。,3.又因为UI=EI-R0I2则P=PE-P式中PE=EI，是电源产生的功率；P=R0I2，是电源内阻上损耗的功率；P=UI是电源输出的功率。,例：在下图中，U=220V，I=5A，内阻R01=R02=0.6。（1）试求电源的电动势和负载的反电动势；（2）试说明功率的平衡,解： （1）电源 U=E1-U1=E1-R01I E1=U+R01I=220V+0.65V=223 V 负载 U=E2+U2=E2+R02I E2=U-R02I=220V-0.65=217 V,（2）有（1）中两式可得,E1=E2+R01I+R02I,等号两边同乘I，则得E1I=E2I+R01I2+R02I2,E1I=2235W=1115W是电源功率E2I=2175W=1085W是负载取用功率R01I2=15W电源内阻功率R02I2=15W负载内阻功率,谁是电源？谁是负载？,2018/1/24,空载状态 当开关断开时，电路电流为零，这称为空载，也称为开路，电源端电压称为开路电压，等于电源的电动势，负载电压为零。,I=0U1=E；U2=0PE=P2=0,电路空载特征：,2018/1/24,短路状态 当电路两端的导线由于某种事故而直接相连，这时电源输出电流不经过负载，只经过导线直接流回电源，这种状态称为短路状态，简称短路。,I=Isc=E/R0U2=0PE=I2scR0=E2/R0P2=0,电路短路状态的特征：,2018/1/24,为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造厂规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压和最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号N表示，如IN,UN,PN。又称铭牌值。 满载：电气设备和器件应尽量的工作在额定状态，这中状态又称为满载。能保证电气设备工作可靠，而且具有足够的使用寿命。,轻载：电气设备低于额定值的工作状态称为轻载，得不到正常的工作情况，不能充分利用设备的工作能力。,过载：电气设备高于额定值的工作状称为过载，会导致过热，绝缘层破坏，长时间过载会缩短设备的使用寿命损坏电气设备。,2018/1/24,1.电路及电路模型,2.电流,3.电压,4.电动势,5.电位,6.电功率,7.电路的三种工作状态8.电气设备的三种工作状态,2018/1/24,第二节 电阻,电荷在电场力的作用下在导体中移动时遇到的阻力称为电阻，材料的电阻仅与自身因素有关，用公式表示：,上式中 是与材料有关的物理量，称为电阻率，其单位m，L为材料的长度，S为材料的横截面积。电阻的单位为:,电阻的符号如图1-所示，(a)图为线性电阻，(b)为非线性电阻。,2018/1/24,在关联参考方向下，当=是常数时，该电阻称为线性电阻，其伏安特性曲线为通过原点的一条直线。,电阻元件的功率为：,电阻是耗能元件，即总是消耗能量的。,在国际单位制中电阻单位：欧姆（欧）,2018/1/24,线性电阻与非线性电阻,线性电阻：如果电阻值始终为一常数，其大小仅取决于材料的性质，而与加在其两端的电压和与流过其电流无关，这种电阻称之为线性电阻。,非线性电阻：如果电阻不是一个常数，其大小不仅取决于材料的性质，而与其所处的外界因素有关，例如温度、光照等，这种电阻称之为非线性电阻，如光敏电阻，其电阻值与光照有关。,2018/1/24,二、电阻器的分类与标记,电阻器是汽车电气电子设备中用得最多的基本元件之一。,1、电阻器的用途：,1、控制和调节电路中的电流和电压。2、用作消耗电能的负载。,2018/1/24,2、电阻器的分类：,按阻值分固定电阻器和可调电阻器（常称为电位器）；按材料分-碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻等；按功率分-1/16、1/8、1/4、1/2、1、2；按精确度分-精确度为5%、10%、20%等普通电阻器， 精确度为0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%的精密电阻器。,2018/1/24,3、固定电阻器,电阻器型号：命名方法根据国家规定，如表1-7所示。,电阻器型号标称实例：,电阻型号命名方法,2018/1/24,电阻器阻值的标注方法有两种：直标法、色标法。,（1）直标法,3W3 表示阻值为3.3W，允许误差5%；5M1 表示阻值为5.1MW,允许误差10%；1K8 表示阻值为1.8KW，允许误差20%,将电阻器的阻值和误差直接用数字和字母印在电阻上（无误差标示为允许误差20%）。也有采用习惯标记法的，如：,2018/1/24,（2）色标法,色标法-用颜色表示元件的各种参数并且直接标志在产品上的一种标志方法。,表1-1 常用电阻器色码与数值的对应表,银,10%,36000，5%，1.87k，1%怎么用色标法表示,2018/1/24,10,2018/1/24,电阻器额定功率的识别：,电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中，长期连续工作所允许消耗的最大功率。,有两种表示方法：2以上的电阻器-直接用数字印在电阻体上；2以下的电阻-以自身体积大小来表示功率。,2018/1/24,在电路图上表示电阻器功率时，采用图1-12所示的符号。,2018/1/24,2、可调电阻器,一般称为电位器。,从形状分-圆柱形、长方体等；从结构上分-直滑式、旋转式、带开关式、带锁紧装置式、多联式、多圈式、微调式、无接触式等；从材料上分-碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉、合金电阻丝等；,2018/1/24,欧姆定律,欧姆定律的内容：流过电阻上的电流与加在电阻上的电压成正比，与该电阻的阻值成反比。,当电流、电压参考方向选择相同（关联）时见图1-（a）所示，用公式表示为：,当电流、电压参考方向选择相反时（非关联）见图1-(b)所示，用公式表示为：,（1-11）,（1-10）,一个式子中有两套正负号，参考方向不同加负号，电压和电流本身还有正值和负值之分。,例1.应用欧姆定律对下图中的电路列出式子，并求电阻R。,解：a). R=U/I=(6/2)=3,b). R=-U/I=-6/(-2)=3,c). R=-U/I=-(-6/2)=3,d). R=U/I=(-6/-2)=3,解：（a） Uab和I参考方向一致，故I=Uab/R=（-6/3103）=-2mA IR0时，电压源的内部损耗可以不计，此时认为其内阻R0为零，当R00。从U=Us-IR0中可知，此时电压源的端电压U 将不随负载电流的变化而变化，其值为恒定值，这种电压源称为理想电压源。伏安特性曲线如上图示。,理想电压源,2018/1/24,几个电压源可以将它们串联起来使用，等效为一个新的电压源，其电压值为几个电压源开路时的端电压之代数和，内阻为几个电压源内阻的串联等效电阻。,通常稳压电源和新干电池可近似地认为是理想电压源。,2018/1/24,电池电源,理想电压源,实际电压源,电压源符号,2018/1/24,定义,一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。,电流源,电路符号,2018/1/24,和电压源一样，电流源在向负载提供电能的同时，自身也存在能量的损耗，其中R为电流源的等效内阻，IS为电流源短路时对外提供的电流。,R,2018/1/24,理想电流源,在实际电路中，有时负载电阻很小，当满足RRS时，电流源的内部分流损耗可以不计，也就是当电流源的内阻RS时，由式（1-22）可知，此时IS为恒定值，这种电流源称为理想电流源。其伏安特性如图1-24中的实线。,与电压源类似，几个电流源也可以将它们并联起来用一个电流源来等效，其电流值为几个电流源的代数和，内阻为几个电流源内阻的并