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电的基础知识 电的基础知识 一 电气基础二 电子基础三 发动机和车身电气四 电路图 一 电气基础 概述基本原理并联和串联电路电容器功能丰田万用电表电路故障电产生的基本原理 电气基础 概述 电的三大效应1 热效应当电流经过电阻时 电阻会产生热的现象 如点烟器和熔断器等 2 光效应当电流经过电阻时 电阻会发光 如灯泡 3电磁效应当电流经过导体或线圈时 导体或线圈周围空间会产生电磁场 如点火线圈 交流发电机 喷油器 电的三个要素 电包含三个基本要素1 电流这是指流经电路的电流量 单位A 安培 2 电压这是使电流流过电路的一种压力 单位V 伏特 3 电阻电子通过物体的困难程度 单位 欧姆 欧姆定律 电流 电压和电阻间存在以下关系 1 增加电压可以增大电流 2 减少电阻可以增大电流 这种关系可归纳如下 电流与电压成正比 与电阻成反比 由欧姆定律定义 公式 E 电压 R 电阻 I 电流 电功率 电功率是电器设备在单位时间内所做的功 它的测量单位是瓦特 W 1W是指用1V的电压加在负荷为1欧姆的电阻上 通过在1安培的电流一秒内所做的功 电功率可以用以下公式计算 P IxVP 功率 单位WI 电流 单位AV 电压 单位V例 若在一秒内用12V电压 5A电流施加到电器设备上 则电器设备所做的功为60W 5x12 60 直流电和交流电 电流的方向不变 电流量也不变的电叫直流电 另一方面 电流方向改变 电流量也改变的电叫交流电 1 直流电 DC 这一类型的电流以恒定方向流动 从正极到负极 如同汽车蓄电池或干电池一样 2 交流电 AC 这一类型的电流按一定的时间间隔改变方向 家庭用的电及工厂工业用三相电源就是交流电的例子 直流电 交流电 并联和串联 1 串联如图多个用电器用一条电线遂个顺次连接 根据电器设备的连接方法电路可分为串联或并联电路 流过每个瀑布的水流量 电流 相等 I0 I1 I2 I3 此外 三个单独的瀑布高度 电压 之和等于总水头高度 V0 V1 V2 V3 2 并联如图 用这种方式 多个用电器并列连接起来 所有瀑布高度 电压 都相等 V0 V1 V2 V3 此外 流经各个瀑布的水量 电流 之和等于水源头流出的总水流量 I0 I1 I2 I3 串并联电阻 1 串联电路电阻整个电路的总电阻等于电路中各电阻之和 R0 R1 R2 R3 2 并联电路电阻整个电路的总电阻用以下公式计算 R0 1 1 R1 1 R2 1 R3 R0比R1 R2 和R3中最小的电阻还要小 参考 电压降 当电流流经一个电路时 它的电压每经过一电阻器都要降低 这一电压的下降称为电压降 在右图串联电路中 电源电压为12V 电流每流过一电阻的电压下降量可以用以下公式计算 当电流通过2 的电压降 12Vx2 2 4 6 2V当电流通过4 的电压降 12Vx4 2 4 6 4V当电流通过6 的电压降 12Vx6 2 4 6 6V 利用弱电流去接通和断开继电器 使后者通过的大电流接通或断开灯泡 因此 使用继电器 可用较低容量的开关及接线 1 开关2 电池3 线圈4 移动触头5 弹簧6 灯泡7 熔断器8 低电流9 强电流 继电器 继电器类型 1 常开型不工作时触电是开路的 只在其线圈受激时才闭合 图中 A 及 B 2 常闭型触点不工作时是闭合的 只在其线圈受激时才断开 图中 C 3 枢纽式这种类型在两个触点之间切换 由线圈受激状态决定 如图中 D 电容器的特性 当向没电的电容器加上直流电压时 最初电流强度很大 在电容器开始贮存电能后 电流强度变小 在达到电容器的静电容量时 电容器贮存电能的容量 电流即行停止 此时电容器上的电压即等于所施加的电压 当已充电的电容器两极短接时 会有瞬时的电流 贮存的电荷随之中和并消失 电容器另一种主要特性是阻止直流电流通 丰田电气测试仪 丰田电子检测仪可以用来测量电路中的电流 电压及电阻 以及测试电路的通断及测试二极管等 1 交流电压测量目的 用于测量供电线路的交流电压测量方法 将功能选择开关设置到电压档 连接测试探头 测试探头的极性是可以互相交换的 2 直流电压测量目的 测量各种类型的电池 电器设备及晶体管电路 电路的电压及电压降 测量方法 将功能选择开关设置到直流电压档位置 将黑色负极测量探头连接地电位 红色正极测量探头放到待测试的部位 并读数 目的 测量电阻器电阻 电路的通断 短路 开路 测量方法 设定电阻或连续性的功能选择开关 若在此时显示 则是处于通断测试方式 按蓝色 模式选择开关改变测试器电阻检测模式 然后 将测试笔放到待测电阻或线圈两端测量 此时应保证电阻不带电 3 电阻测量 4 通断检查目的 为了检查电路的通断 测量方法 将功能选择开关旋到通断测试档 保证此时显示出 如不是 按 模式开关 将测试笔接到测试电路 如果电路接通 蜂鸣器会响 5 二极管测试目的 测试二极管 测试方法 将开关旋到二极管测试档位 检测二极管两个方向的通状态 若只在一个方向是通的 则说明二极管良好 若二极管两个方向都通路 则二极管被击穿 若两个方向均不通导 说明它已开路 6 直流电流的测量目的 测量使用设备或器件的电流量 测量方法 将功能选择开关旋到电流测量档位 选择量程的正确插孔 插入正极测试引线 电流表应串联在电路中 将正极测试笔连接高电位一侧 负极测试笔连接低电位一侧 电气故障 1 开路在电器设备工作不正常时 电路便会有某种故障 可以由测量接头处电压来确定故障所在 确定故障部位如图所示 假定灯泡不亮 或一个电器设备工作不正常 对各点进行测试电压 很明显 我们发现在接头A 或C 处没有电压 这便说明在接头A 或C 处断路 阻断了电流 这种故障叫开路 电路接触不良若电路中没有故障 灯泡会明亮发光 然而 若灯泡发光暗 淡 电路中很可能有故障 确定故障所在电路中灯泡两端电压为9V 在此电路中 灯泡两端正常电压应为12V 由于这是个直流电路 这一症状说明除灯泡外 还存在一个电阻 随后再检测开关两端的压差为3V 这说明开关存在电阻 可能是因为接触不良造成的 短路假定图中电路的保险丝熔断 检测保险丝熔断的原因 确定故障部位熔断器烧断可以认为是通过的电流过大 串联电路的电压是恒定的 那么只有线路和接地发生短路 才可能引起电流过大 测量各接地处的电阻值 在插接器B侧的对地为0 这就表明连接器B对地短路 从而引起电流过大 电产生的基本原理 电磁感应如图 当导体在磁极间运动 那么电流表的指针就会摆动 因此 这个导体运动在磁极之间 导体切割磁力线 就产生了电流 如果导体的运动平行于磁力线方向 就没有电流产生 这种产生电流的现象 称为电磁感应 这种通过导体的电流叫做感应电流 感应电流是靠电动势产生的 电动势是由于导体的电磁感应所产生的 所以这种电动势也就是感应电动势 感应电动势的方向图中显示了电磁场的方向 感应电动势的方向和导体运动的方向 这三者之间的关系 这也就是弗莱明右手定则 根据这一定则 把右手的大拇指 食指和中指按图示伸直 食指 磁力线的方向 B 中指 电流的方向 I 大拇指 运动方向 F 电动势的强度电动势的强度和导体在单位时间内切割磁力线的数量成正比 一个导体它以恒定的速度朝一个方向运动密度同样的磁力线中 那么这个导体的感应电动势大小在各个位置上同样相等 然而如果导体运动的方向不同的 那么 即使是在速度恒定 磁力线密度相同的情况下 电动势也会变化 如图 导体绕点沿逆时针方向旋转在磁极之间 当导体在位置0和6处 磁力线的方向和导体运动方向相平行 因此这种情况下不产生电动势 相反当导体在位置3和9时 导体运动的方向正交于磁力线方向 这时产生的电流最大 下面的正弦图说明了导体运动方向和电动势的强度之间的关系 发电机原理 如图所示 当一个导体在磁场间旋转 那么由于电磁感应将会产生感应电动势 如图所示 当这个导体弯成框形在磁场中旋转 那么就会产生双倍的感应电动势 如图所示 把这个导体做成一个线圈 将会产生更大的感应电动势 用这种方法运动在磁场的导体 会产生感应电动势 如果导体中匝数的数越多那么产生的感应电动势就越大 交流发电机旋转线圈产生的感应电动势的方向和大小 是随着线圈的位置而变化的 如左图 1 电流从电刷A流向灯泡 在图 2 电流停止流动 在图 3 中电流是从电刷B流向灯泡 因此这种设备产生的电流就叫做交流电 这种设备就叫交流发电机 电的基础知识 一 电气基础二 电子基础三 车身电气四 电路图 电子基础 概述半导体二极管三极管热敏电阻其他元件逻辑电路 二 电子基础 概述 半导体是一种电阻比良导体 比如 铜 铁 要高 但电阻又低于绝缘体 比如 玻璃 橡皮 的一种材料 两种常用的半导体材料是 锗 硅 用纯的锗和硅是不能作半导体的 因此它们必须掺进杂质来提高它们的实际用途 半导体的特性 它的温度升高时它的电阻值降低 当它掺入其它特定物质时导电性增加 它接触光 磁化或机械应力都可以改变它的电阻值 加上电压时它可以发光等等 半导体可以分为两种类型 N型和P型 二极管 半导体二极管是由N型和P型半导体结合成 二极管的类型 1 普通整流二极管2 齐纳二极管3 LED发光二极管4 光敏二极管 图中展示了电流是怎样通过二极管的 当蓄电池的正极接在p一侧 负极接在n一侧时 P型半导体的正空穴和蓄电池的正极相互排斥 N型半导体的自由电子和蓄电池的负极相互排斥 排斥力把它们推到 P N结合区 结果自由电子和空穴相互吸引 使得电流流过P N结区 2 当蓄电池的接法相反 那么P型半导体的正空穴和蓄电池的负极相互吸引 N型半导体的自由电子和蓄电池的正极相互吸引 因此 空穴与自由电子远离P N接合区 结果在P N结接面上 没有自由电子 也没有正空穴 这样就阻止了电流通过 普通二极管 1 概述普通二极管只允许电流向一个方向流 从P侧到N侧 2 特点最低电压是指电流从P侧到N侧所要求的电压 以下是所要求电压的例子 硅二极管 A 约0 3V锗二极管 B 约0 7V 然而如果反向漏电流增加到足够大的时候 那么二极管的电流会突然增加 这种现象叫做二极管击穿 二极管击穿时所施加的电压叫击穿电压 1 半波整流交流发电机输出电压 加在二极管上 如图所示 由于A点和B点之间的电压加在二极管上 是正向接通 所以有电流通过二极管 然而如图所示B点到C点之间的电压加在二极管上是反向电压 所以电流不能通过二极管 所以发电机产生的电流只有一半通过 整流功能 2 全波整流 应用实例 普通整流二极管用于交流发电机的整流器 发电机的A端是正极端 B端是负极端 那么电流的流向如上图所示 当两端的极性对换时 那么电流的流向如下图所示 这说明流出的电流只能按一个方向流过电阻器R 整流功能 发光二极管 概述和普通二极管一样 发光二极管是P N结二极管 当发光二极管正向导通时能够发光 比如 红 黄 绿 特性 1 比普通灯泡发热小 寿命长 2 以低功率消耗发出亮光 3 只需较低电压便可工作 反应速度快 应用实例 发光二极管用于刹车灯 指示灯和传感器等 三极管 1 概述三极管 晶体管 由三层组成 P型半导体夹在两个N型半导体之间 或一个N型半导体夹在两个P型半导体之间 附在各基片层上的电极是 B 基极 E 发射极 和C 集电极 普通三极管有两种类型 NPN型和PNP型 取决于半导体如何排列 三极管有以下功能 1 放大功能2 开关功能 2 基本工作原理在一个NPN的三极管中 当电流IB从B极流到E极时 电流IC从C极流到E极 在PNP的三极管中 电流IB从E极流到B极 电流IC从E极流到C极 电流IB叫做基极电流电流 IC叫做集电极电流 因此 只有在IB流通时IC才会流通 3 特性在普通的三极管中 集电极电流和基极电流有以下的关系 IC IB 如左图所示 普通三极管有两个基本的功能 A 部份可以作为信号放大器 B 部分可以做为开关 4 信号放大在A的曲线部分 集电极电流是基极电流的10至1000倍 因此输入信号被放大后的信号 只要把三极管的电信号 B 基极作为输入时 它就是输出端的输出 5 开关功能在三极管中没有IB流动 IC IB 就没有IC的流动 因此可根据基极电流的开和关来控制集电极电流的开和关 IB 三极管的这种特性可以被用作继电器开关 6 应用实例三极管用于数字电路中 在NPN和PNP的三极管间没有功能上的差异 光敏三极管 特性当光敏三极管接收到光时而集电极加电源正极 发射极接地 这时就会产生电流通过电路 通过电路的电流强度是根据光敏三极管上的光照量而变化的 因此 照在光敏三极管上的光照量和普通三极管通过基极电流的光照量有同样的功能 应用实例 在汽车中光敏三极管用于减速传感器等处 热敏电阻 热敏电阻是一种半导体 它的电阻是随着温度的变化而变化 换而言之 测定它的电阻就可以确定它的温度是多少 最普通类型的热敏电阻是负温度系数热敏电阻 它的电阻值是随温度增而减少 其他元件 压电元件2 磁阻元件压电元件的电阻是根当磁场加在磁阻元件据它受压或张紧程度上时 磁阻元件的电而变化的 有些压电阻值会变化元件能产生电压 组合电路 一个集成电路是由几个甚至几千个电子线路组成的 电子线路中包括三极管 二极管 电容器 电阻器等等 它们被集成在几毫米见方的硅片 封装在塑料或陶瓷材料中 一个集成电路能有几个特殊的功能 其中包括对两个信号或数值的逻辑比较的能力和放大输入电压的能力等 集成电路比非集成电路 具有几个优点 1 很多元件可以做成一片很小的硅片 接触接头可大幅度减少 结果就降低了故障率 2 它们体积小 重量轻 3 生产成本更低 模拟信号和数字信号 1 模拟信号模拟信号是随着时间连续平滑地变化 因此模拟信号的通常 特性是它的输出变化和它的输入成正比的 2 数字信号数字信号的变化 开和关 是随时间间断变化的 数字电路一个通常特性是当它的输入增加到一定值时 它的输出会突然变化 例如 输入从0V增加到5V前的过程中 它的输出一直是0V 当输入达到5V的瞬间 它的输出突然跃至5V 通和断表明信号是送还是不送 通常ON 通 用1代表 OFF 断 以0代表 当一个电压作为输入信号时 必须确定它的特定电压作为标准值 因此 所有的电压超过这个标准电压就是1信号 同时低于它的是0信号 例如 如果标准设定为5V 计算机将确定9V 7V 6V的信号为1 这里的每一个都代表输入信号 换句话说2V或0V信号看作为 0 将会认为没有输入信号存在 逻辑电路 概述数字集成电路中的电路叫做逻辑电路或数字电路 并且是由不同形式的所谓的门组成的 比如NOT OR NOR AND和NAND门 一个真值表表明数字信号的输入和输出之间关系 在这个真值表中 1标识电压出现 而0标识没有电压 1 或 OR 门 在或门中只要输入信号有一个是1 那么它的输出就是1 当输入端A和B上各施加电压时 那么输出端丫就有电压 我们变换一下电路上的这种功能它和与 OR 门有相同功能 只在两个开关A和B 有一个合上或两个都合上 ON 这个灯就会亮 2 与 AND 门 在与门中如果所有的输入信号都为1的话 输出就是1 如果输入端A和B都加上了电压 那么输出端丫就会有电压 我们把作用在电路上的这种功能称作与 AND 门 灯只有在A和B都闭合时才会亮 3 非 NOT 门非门的输出信号和输入信号相反 当输入端A施加电压时 输出端Y没有电压 我们变换在电路上的这种功能它与非 NOT 门 当A开关关闭时 断开继电器中的连接点 使灯关闭 4 或非 NOR 门 或非门是由一个或门和一个非门组成的 只有在两端输入端A和B都是0的情况下 输出端丫的信号才是1 输入端A和B有一个或两个都是1的话 输出端丫的信号是0 5 与非 NAND 门 与非门是由一个与门和一个非门组成的 两个输入端A和B 只要有一个或两个都是0 那么它的输出端Y的信号就是1 如果两个输入端A和B都是1 那么输出端Y就是0 6 比较器 比较器比较一个正极电压输入和一个负极电压输入 如果正极输入端A的电压高于负极输入端B的电压 那么输出端Y就是1 如果正极输入端A的电压低于负极输入端B的电压 那么输入端Y就是0 电的基础知识 一 电气基础二 电子基础三 车身电气四 电路图 线束开关继电器照明系统空调组合式仪表和计量表刮水器和喷洗器空气囊 车身电气 三 车身电气 车身电气的基本组成 1 线束 2 开关和继电器 3 照明系统 5 刮水器和喷洗器 6 空调 4 组合式仪表和计量器 线束 线束 电线和电缆电路保护件连接件 连接盒继电器盒连接器连接器接线柱接地螺栓 保险丝熔线电路断路器 车身接地在车辆上 每个电气装置负端和蓄电池的负端都连接至车身上 这种做法称为 车身接地 车身接地可将线束的数量减至最少 参考 车辆使用线缆的三种主要类型 为保护起见 需要使用线缆保护零件 1 低压线一种广泛应用于汽车上的电线 它包括电线和绝缘层 电线和电缆 2 屏蔽电缆这种缆线的设计是为了保护它免受外部干扰 它被用于以下领域 无线电天线馈线 电缆点火信号线 氧传感器信号线等等 4 电线保护件保护件用来覆盖或绑扎线缆 或者将它们固定在其他零件上 使线束免受损坏 3 高压线一种用作汽油发动机点火系统线路的缆线 这种线包括表面带有一厚层橡胶绝缘层的导电芯 芯线 橡胶绝缘层是预防高压漏泄 为方便连接起见 线束都集中在车辆的少数几个部分 1 接线盒 J B 接线盒是将电路各个连接器汇集在其内的一个零件 一般说来 它由下列器件构成 印刷电路板 保险丝 继电器 断路器和其它装置 2 继电器盒 R B 虽然和接线盒十分相似 但继电器盒内并无印刷电路板或其它的集中式接线功能 连接部件 1 发动机室接线盒或继电器盒2 继电器3 保险丝和熔断丝 4 过渡连接器过渡连接器的功能是连接同一组的连接端子 5 接地螺栓使用接地螺栓将线束和电气组件接地 和普通的螺栓不同 这些螺栓表面喷上绿色漆以防止氧化 3 连接器连接器的功能是用在线束之间或者在线束和电气组件之间 以便提供电气连接 连接器有两种类型 线和线连接器线和组件连接器连接器根据它们的接线端的形状分为公和母两种类型 连接器也使用各种不同的颜色 电路保护零件保护电路 防止当电线或电子 电气组件短路时出现过大电流 1 保险丝保险丝安装在熔断丝和电器之间 当超过规定值的电流流过单个电器的电路时 保险丝就会熔断以保护线路 电路保护件 2 熔断丝熔断丝安装在电源和有大电流流过的电器之间的线路中 如果由于线束与车身短路而引起电流过大 熔断丝就会熔断以保护线束 保险丝和熔断丝类型 叶片式保险丝和管型熔断丝都根据其容量大小用颜色编码 电路断路器电路断路器用于诸如电动车窗 除雾器 风机马达等保险丝所保护不了的大电流负载 当电流超过额定电流量时 断路器内的双金属器件发热膨胀 断开电路 甚至电流低于额定电流值时 如电流反复地在短时或长时内流动 双金属器件的温度也会升高 断开电路 和保险丝不同 将电路断路器的双金属器件复位后 可以重复使用 如左图所示 电路断路器有两个类型 自动复位型 它可自动地复位 手动复位型 它依靠手动来复位 开关和继电器 概述除了操作控制系统 开关和继电器还能断开或闭合电路 将灯光转换至通或断 1 开关有些开关是手动操作 而另一些则通过感测压力 油压或温度而自动地操作 2 继电器继电器可用小电流来通 ON 断 OFF 承载大电流的电路 当使用继电器后 承载大电流的电路可被简化 开关和继电器类型1 手动操作开关 a 旋转式开关 b 按钮开关 C 交互转换开关 d 操纵杆式开关 2 由温度或电流的变化操作的开关 e 温度检测开关 f 电流检测开关 3 由液位改变操作的开关 4 继电器 g 电磁继电器 h 铰链式开关继电器 电的基础知识 一 电气基础二 电子基础三 车身电气四 电路图 四 电路图 概述EWD使用介绍实例电路分析 EWD 电路图 为理解系统线路并能找到故障 必须知道零件在车辆上的安装部位及其零件间的相互连接关系 电路图即为每一种车辆型号而配备 电路图使用的符号代表各种零部件 这些符号列入 术语和符号词汇表 部分 概述 术语和符号汇总 EWD使用介绍 系统索引目录页按字