汽车电工与电子基础1

1、汽车电工与电子基础汽车电工与电子基础单元单元1 直流电路直流电路1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量1.3 串联电路与并联电路串联电路与并联电路1.4 欧姆定律欧姆定律1.5 分压电路与分流电路分压电路与分流电路1.7 电容器及其充放电电容器及其充放电1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 知识目标：知识目标： 1. 正确描述电路的基本概念；正确描述电路的基本概念； 2. 掌握电路中的基本物理量的含义；掌握电路中的基本物理量的含义； 3. 简单叙述串并联电路的性质；简单叙述串并联电路的性质； 4. 理解电路的基本定律。理解电路的基本定律。 能力目标：能力目标

2、： 1. 会用万用表测量电路的电压、电流、电阻；会用万用表测量电路的电压、电流、电阻； 2. 能解决直流电路中的连接问题；能解决直流电路中的连接问题； 3. 会分析较复杂的电路。会分析较复杂的电路。 建议学时：建议学时：14 学时学时1.1 电路的基本概念电路的基本概念1.1.1 电路的组成电路的组成1.1.2 电路图电路图1.1.3 汽车电路的特点汽车电路的特点1.1.1 电路的组成电路的组成n电路是指电流所经过的路径，一般是由电电路是指电流所经过的路径，一般是由电源、用电器、导线和开关四部分组成的闭源、用电器、导线和开关四部分组成的闭合回路。日常生活中的手电筒是一个最简合回路。日常生活中的

3、手电筒是一个最简单的直流电路。汽车上的照明系统是直流单的直流电路。汽车上的照明系统是直流电路的典型应用。电路的典型应用。n电源是把其他形式的能量转换成为电能，为电源是把其他形式的能量转换成为电能，为电路提供电能的设备或器件。其作用是提供电路提供电能的设备或器件。其作用是提供电子移动的势能或电压。汽车上常见的电源电子移动的势能或电压。汽车上常见的电源有蓄电池和发电机，前者可以在汽车未运行有蓄电池和发电机，前者可以在汽车未运行时向有关用电设备供电，后者可以在发动机时向有关用电设备供电，后者可以在发动机达到一定转速后取代蓄电池向有关用电设备达到一定转速后取代蓄电池向有关用电设备供电，同时也对蓄电池进

4、行充电。供电，同时也对蓄电池进行充电。n用电器是消耗电能的设备或器件，也常被称用电器是消耗电能的设备或器件，也常被称为电源的负载。其作用是把电能转化为其他为电源的负载。其作用是把电能转化为其他形式的能（如热、光、声、机械能）。汽车形式的能（如热、光、声、机械能）。汽车上常见的负载有起动机、电喇叭、照明灯、上常见的负载有起动机、电喇叭、照明灯、刮水器和各种电子控制装置等。刮水器和各种电子控制装置等。n导线是指连接电源与用电器的金属线，它可导线是指连接电源与用电器的金属线，它可以把电源产生的电能输送到用电器，常用铜、以把电源产生的电能输送到用电器，常用铜、铝等材料制成。铝等材料制成。n开关是指控制

5、电路接通或断开的器件。开关是指控制电路接通或断开的器件。1.1.2 电路图电路图n电路图是用国家统一规定的电器元件或设电路图是用国家统一规定的电器元件或设备的符号来表示电路连接情况的图。如图备的符号来表示电路连接情况的图。如图1-1b）就是表示图）就是表示图1-1a）的实际电路的）的实际电路的电路图。电路图能帮助人们了解整个电路电路图。电路图能帮助人们了解整个电路工作原理和电器连接顺序。工作原理和电器连接顺序。n图图1-1实际电路和电路图实际电路和电路图na）实际电路）实际电路nb）电路图）电路图 n识图就是看懂电路图，它包括三个方面：识图就是看懂电路图，它包括三个方面：认识电路图中的符号，看

6、懂电路的结构，认识电路图中的符号，看懂电路的结构，了解各部分的作用和工作原理。了解各部分的作用和工作原理。1.1.3 汽车电路的特点汽车电路的特点（1）低压直流供电。）低压直流供电。（2）单线制。）单线制。（3）负搭铁。）负搭铁。（4）用电设备并联。）用电设备并联。（1）低压直流供电。）低压直流供电。n为了简化结构和保证安全，汽车电器设备为了简化结构和保证安全，汽车电器设备采用低压直流（采用低压直流（DC）供电。柴油车大都）供电。柴油车大都采用采用24V低压直流供电，汽油车大都采用低压直流供电，汽油车大都采用12V低压直流供电。低压供电取自蓄电池低压直流供电。低压供电取自蓄电池或发电机，两者的

7、电压保持一致。或发电机，两者的电压保持一致。12V低低压直流电压由一节蓄电池或两节蓄电池并压直流电压由一节蓄电池或两节蓄电池并联（要求电流较大的情况）后提供，联（要求电流较大的情况）后提供，24V的的DC电压由两节电压由两节12V蓄电池串联后提供。蓄电池串联后提供。（2）单线制。）单线制。n所谓单线制，就是利用汽车发动机和底盘、所谓单线制，就是利用汽车发动机和底盘、车身等金属机件作为各种电器设备的公用连车身等金属机件作为各种电器设备的公用连线（俗称搭铁或接地），而用电设备到电源线（俗称搭铁或接地），而用电设备到电源只需另设一根导线。任何一个电路中的电流只需另设一根导线。任何一个电路中的电流都是

8、从电源的正极出发，经导线流入用电设都是从电源的正极出发，经导线流入用电设备后，由搭铁的负极通过金属车架流回电源备后，由搭铁的负极通过金属车架流回电源负极而形成回路。负极而形成回路。n采用单线制不仅可以节省材料（铜导线），采用单线制不仅可以节省材料（铜导线），使电路简化，而且也便于安装、检修，同时使电路简化，而且也便于安装、检修，同时也使故障率大大降低。也使故障率大大降低。（3）负搭铁。）负搭铁。n采用单线制时，电源的一端必须牢固地接到采用单线制时，电源的一端必须牢固地接到车架上，即搭铁，用符号车架上，即搭铁，用符号“”表示。按电表示。按电源搭铁的极性，可分为正极搭铁和负极搭铁。源搭铁的极性，可

9、分为正极搭铁和负极搭铁。由于负极搭铁对无线电干扰较小，所以包括由于负极搭铁对无线电干扰较小，所以包括我国在内的大多数国家的汽车都采用负极搭我国在内的大多数国家的汽车都采用负极搭铁。铁。n采用负极搭铁方式的优点是：汽车车架和车采用负极搭铁方式的优点是：汽车车架和车身均不易锈蚀，汽车电器对无线电设备（例身均不易锈蚀，汽车电器对无线电设备（例如汽车音响、通信系统等）的干扰也较电源如汽车音响、通信系统等）的干扰也较电源正极搭铁方式小得多。正极搭铁方式小得多。（4）用电设备并联。）用电设备并联。n所谓用电设备并联是指汽车上的各种用电所谓用电设备并联是指汽车上的各种用电设备都采用并联方式与电源连接，每个用

10、设备都采用并联方式与电源连接，每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制，互不产生干扰。关控制，互不产生干扰。 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量1.2.1 电流电流1.2.2 电压电压1.2.3 电阻电阻1.2.4 电功率电功率1.2.1 电流电流n电荷的定向运动形成电流。在金属导体中，电荷的定向运动形成电流。在金属导体中，电流是自由电子在电场力作用下作定向运电流是自由电子在电场力作用下作定向运动形成的。将良导体制成电线，一端连接动形成的。将良导体制成电线，一端连接于蓄电池的负极（产生负电荷电子的一于蓄电池的负极（产生负电荷电子的一端），另一端

11、连接于蓄电池的正极（缺少端），另一端连接于蓄电池的正极（缺少负电荷电子的一端）。在同性相斥，异性负电荷电子的一端）。在同性相斥，异性相吸的作用下，导线内的自由电子便受到相吸的作用下，导线内的自由电子便受到负极的排斥，正极的吸引，而由负极往正负极的排斥，正极的吸引，而由负极往正极方向移动。此自由电子的流动便形成了极方向移动。此自由电子的流动便形成了“电子流电子流”，如图，如图1-2所示。所示。n图图1-2电子的流动图电子的流动图n在富兰克林早期的实验中，因注明电流是在富兰克林早期的实验中，因注明电流是由由“+”，流到，流到“-”，所以沿用下来都认，所以沿用下来都认为电流的方向是由正向负。随着电子

12、学理为电流的方向是由正向负。随着电子学理论的发展，人们已经发现，电流是电子由论的发展，人们已经发现，电流是电子由负极移向正极所产生的。为顾及已经形成负极移向正极所产生的。为顾及已经形成的习惯和避免混淆，就以的习惯和避免混淆，就以+ -表示电流表示电流的方向，而将的方向，而将- +定为电子流的方向定为电子流的方向（图（图1-3）。其实，电流和电子流根本指）。其实，电流和电子流根本指的是同一件事。的是同一件事。n图图1-3电子流的方向电子流的方向n电流的强弱用电流强度来表示，其数值等于电流的强弱用电流强度来表示，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。

13、设在设在dt 时间内通过导体某一横截面的电荷量时间内通过导体某一横截面的电荷量为为dq ，则通过该截面的电流强度为，则通过该截面的电流强度为 i = dq/ dtn在一般情况下，电流强度是随时间而变的。在一般情况下，电流强度是随时间而变的。如果电流强度不随时间而变，即如果电流强度不随时间而变，即dq/ dt =常常数，则这种电流就称为恒定电流，简称直流。数，则这种电流就称为恒定电流，简称直流。它所通过的路径就是直流电路。在直流电路它所通过的路径就是直流电路。在直流电路中，电流符号以中，电流符号以I表示。表示。n电流的度量单位是安培（电流的度量单位是安培（Ampere），简称），简称A，1安培定

14、义为每一秒有安培定义为每一秒有1库仑的电量流过。库仑的电量流过。在实际电路中，电流常以毫安培（在实际电路中，电流常以毫安培（mA）来）来表示，表示，1A等于等于1000mA。1.2.2 电压电压n电压是推动电子流动的动力，是电流产生的电压是推动电子流动的动力，是电流产生的原动力。图原动力。图1-4a）所示的水流现象是因为高）所示的水流现象是因为高处的水在达到一定的水位差（位能）后所形处的水在达到一定的水位差（位能）后所形成的。电的流动也和水的流动一样，只有电成的。电的流动也和水的流动一样，只有电子还不够，尚需让电子具有一定的电位差，子还不够，尚需让电子具有一定的电位差，电流才会产生。电位差就是

15、形成电压的原因，电流才会产生。电位差就是形成电压的原因，电子从高电位往低电位流。电子从高电位往低电位流。n图图1-4水流与电流水流与电流n电压越高，电位差也越大，电子就较容易电压越高，电位差也越大，电子就较容易发生流动，而产生电流。相同数目的电子发生流动，而产生电流。相同数目的电子分别在分别在110V和和20kV电压下，后者会比前电压下，后者会比前者更容易者更容易“电电”到人。有时，微量的电子到人。有时，微量的电子在在1.5V电压时无法导通，却可以在电压时无法导通，却可以在12V电电压的条件下导通，便是这个道理。压的条件下导通，便是这个道理。n然而，还有一种然而，还有一种“有电压、无电流有电压

16、、无电流”的现的现象，例如以万用表测量出蓄电池电压为象，例如以万用表测量出蓄电池电压为10.5V，但是蓄电池却一点电都没有，这，但是蓄电池却一点电都没有，这就是具有电位差，却没有电子所造成的结就是具有电位差，却没有电子所造成的结果。电流要能流动的必备条件是：电位差果。电流要能流动的必备条件是：电位差与电子，缺一不可。正如尼亚加拉大瀑布与电子，缺一不可。正如尼亚加拉大瀑布若只有若只有50m的水位差（相当于电位差）的水位差（相当于电位差）却没有一滴水（相当于电子），也就不能却没有一滴水（相当于电子），也就不能称其为大瀑布了。称其为大瀑布了。n在电学上，使电子产生流动的动力称为电在电学上，使电子产生

17、流动的动力称为电动势。电位差则指某一点电位与参考点动势。电位差则指某一点电位与参考点（零电位）间的差值。在汽车电路中常用（零电位）间的差值。在汽车电路中常用的的“搭铁搭铁”一词，其意义即是指一词，其意义即是指“接地接地”，也就是以搭铁作为参考点，电压值为也就是以搭铁作为参考点，电压值为0V。所以，所以，12V的蓄电池是指蓄电池的正、负的蓄电池是指蓄电池的正、负极间电位差是极间电位差是12V。在电学中电位差、电。在电学中电位差、电动势或电压三个名词常被互换使用，然而动势或电压三个名词常被互换使用，然而其中却略有不同：其中却略有不同：（1）电位差：指导体任两点间的电压差值。）电位差：指导体任两点间

18、的电压差值。（2）电动势：指蓄电池或发电元件两端的电位）电动势：指蓄电池或发电元件两端的电位差。电动势的定义为：在电源内部，电源力将差。电动势的定义为：在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的功，单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的功，用字母用字母 E表示。表示。（3）电压：常指电力数值的大小。原指引起电）电压：常指电力数值的大小。原指引起电子在导线上流动的压力。正电荷在电场力的作子在导线上流动的压力。正电荷在电场力的作用下，从高电位向低电位移动为电压的正方向。用下，从高电位向低电位移动为电压的正方向。n另外一个常见的名词是电压降，它是指电另外一个常见的名词是电压降，它是指

19、电压受到线路中电阻的影响所产生的衰减。压受到线路中电阻的影响所产生的衰减。n电压的单位为伏特（电压的单位为伏特（Vo lt），简写成），简写成V。1安培电流流过安培电流流过1欧姆电阻所需的压力为欧姆电阻所需的压力为1伏特。电压的符号，在直流电源中以大写伏特。电压的符号，在直流电源中以大写的的U表示，在交流电源中则以小写的表示，在交流电源中则以小写的“ u”表示。表示。 1.2.3 电阻电阻n电阻是指电子在流动时所受到的阻力。所有电阻是指电子在流动时所受到的阻力。所有的物质都有电阻，只是大小的不同而已。容的物质都有电阻，只是大小的不同而已。容易导电的物质，电阻较小，称为导体；不容易导电的物质，电

20、阻较小，称为导体；不容易导电的物质，电阻较大，称为绝缘体。易导电的物质，电阻较大，称为绝缘体。n在直流电路中，电流唯一的阻力为电阻；但在直流电路中，电流唯一的阻力为电阻；但是交流电路中，除了电阻之外，电感器、电是交流电路中，除了电阻之外，电感器、电容也都会对电流产生阻力。因此，在交流电容也都会对电流产生阻力。因此，在交流电路中便以阻抗来代表这些阻力的向量和。电路中便以阻抗来代表这些阻力的向量和。电阻的单位为欧姆，用符号阻的单位为欧姆，用符号表示。表示。1欧姆定义欧姆定义为当具有为当具有1V电位差的导体两端，能够产生电位差的导体两端，能够产生1安培电流时的阻力。任何电路中的电阻大小安培电流时的阻

21、力。任何电路中的电阻大小由下列由下列5个因素所决定：个因素所决定：（1）材料的原子结构：导体材料的自由电子数目）材料的原子结构：导体材料的自由电子数目越少，电阻越大。越少，电阻越大。（2）导体的长度：导体越长，电阻也越大。）导体的长度：导体越长，电阻也越大。（3）导体的直径：导体截面积越小，其电阻越大。）导体的直径：导体截面积越小，其电阻越大。（4）温度：一般来说，金属材质导体的温度升高）温度：一般来说，金属材质导体的温度升高时，电阻也随之增大。时，电阻也随之增大。（5）导体的物理状况：如果导体出现腐蚀、断裂）导体的物理状况：如果导体出现腐蚀、断裂等毁损状况时，电阻就会增加。这是由于导体的等毁

22、损状况时，电阻就会增加。这是由于导体的截面积变小的缘故。另外，触点松动也会使线路截面积变小的缘故。另外，触点松动也会使线路电阻增大。电阻增大。n电阻器可以说是电子电路中最基本且重要的电阻器可以说是电子电路中最基本且重要的电子元件。电阻器一般简称为电阻，其用途电子元件。电阻器一般简称为电阻，其用途不外乎下列不外乎下列3种：种：（1）作为负载。）作为负载。（2）控制电流量。）控制电流量。（3）作为感测元件，提供电脑系统变化信号。）作为感测元件，提供电脑系统变化信号。n电阻器的符号如图电阻器的符号如图1-5所示。所示。n图图1-5 电阻器的符号电阻器的符号n电阻器符号的种类繁多，若依工作性质可电阻器

23、符号的种类繁多，若依工作性质可分成固定电阻、可变电阻及特殊用电阻等分成固定电阻、可变电阻及特殊用电阻等三大类。可变电阻器可用来调整电动机的三大类。可变电阻器可用来调整电动机的转速，如图转速，如图1-6所示。所示。n图图1-6 利用可变电阻来调整电动机转速利用可变电阻来调整电动机转速 n汽车上的可变电阻根据接线和作用的不同汽车上的可变电阻根据接线和作用的不同又分为变阻器与电位计两种，如图又分为变阻器与电位计两种，如图1-7所所示。这两种可变电阻极易被混淆。示。这两种可变电阻极易被混淆。n图图1-7 两种汽车上常见的可变电阻器两种汽车上常见的可变电阻器n变阻器是一种两线式的可变电阻器，用来变阻器是

24、一种两线式的可变电阻器，用来调节负载元件（如灯泡）的电流大小。电调节负载元件（如灯泡）的电流大小。电阻器的一头为固定端，另一头则连接到滑阻器的一头为固定端，另一头则连接到滑动臂触点处。汽车仪表板上的调光器开关动臂触点处。汽车仪表板上的调光器开关便是变阻器的应用实例。当旋转调光钮时，便是变阻器的应用实例。当旋转调光钮时，滑动臂转动，电阻值跟着变化，使灯泡亮滑动臂转动，电阻值跟着变化，使灯泡亮度改变。度改变。n电位计则是一个三线式的可变电阻器，其作用电位计则是一个三线式的可变电阻器，其作用如分压电路。当滑动触点改变位置时，输出的如分压电路。当滑动触点改变位置时，输出的电压值亦随之呈连续比例性变化。

25、安装电位计电压值亦随之呈连续比例性变化。安装电位计时，将电阻器一头接到电源端，另一头连接搭时，将电阻器一头接到电源端，另一头连接搭铁端，第三条线则接到滑动臂。当滑动臂在电铁端，第三条线则接到滑动臂。当滑动臂在电阻器上移动时，使可感测出电压降的变化。阻器上移动时，使可感测出电压降的变化。n由于电流所流经的电阻大小一直保持在固定值，由于电流所流经的电阻大小一直保持在固定值，因此电位计所测得的总电压降非常稳定。这也因此电位计所测得的总电压降非常稳定。这也是电位计能够成为现今汽车电脑所常用的输入是电位计能够成为现今汽车电脑所常用的输入传感器的原因。传感器的原因。n汽车上常用的特殊电阻器为热敏电阻，它汽

26、车上常用的特殊电阻器为热敏电阻，它是一种电阻值随温度改变而变化的电子元是一种电阻值随温度改变而变化的电子元件，分为正温度系数和负温度系数两种，件，分为正温度系数和负温度系数两种，多用在温度传感器上。多用在温度传感器上。n图图1-8 各种电阻器各种电阻器n利用先进的制造技术，如真空蒸着法、溅利用先进的制造技术，如真空蒸着法、溅射法，将导电物质或半导体物质于高真空射法，将导电物质或半导体物质于高真空中蒸发，喷涂在陶瓷棒表面形成很薄的金中蒸发，喷涂在陶瓷棒表面形成很薄的金属薄膜，再覆以塑胶保护绝缘就可制成同属薄膜，再覆以塑胶保护绝缘就可制成同轴圆筒形金属膜电阻器，如图轴圆筒形金属膜电阻器，如图1-9

27、所示。所示。n图图1-9 炭膜、金属膜同轴圆筒型电阻构造炭膜、金属膜同轴圆筒型电阻构造n目前，随着电子产品轻量化需求的增加，目前，随着电子产品轻量化需求的增加，除了传统的圆筒形电阻器之外，芯片电除了传统的圆筒形电阻器之外，芯片电阻、网络状的集成电阻器也越来越多。阻、网络状的集成电阻器也越来越多。厚膜式产品已渐渐取代传统导线型产品，厚膜式产品已渐渐取代传统导线型产品，如图如图1-10所示。所示。n图图1-10 厚膜式电阻厚膜式电阻na）外观）外观nb）尺寸）尺寸nc）引脚）引脚 n芯片电阻是采用精纯氧化铝结晶陶瓷基板，芯片电阻是采用精纯氧化铝结晶陶瓷基板，印上高品质的金属厚膜导体，外层涂以玻印上

28、高品质的金属厚膜导体，外层涂以玻璃釉保护体制成的。其优点为：小型化，璃釉保护体制成的。其优点为：小型化，适于高精密度的小型基板、高稳定性、低适于高精密度的小型基板、高稳定性、低装配费，并且可用在自动表面贴片生产线装配费，并且可用在自动表面贴片生产线上。上。n网络电阻是精选稳定性佳的厚膜电阻材料，网络电阻是精选稳定性佳的厚膜电阻材料，将它先印刷在陶瓷基板上，然后烧制，再将它先印刷在陶瓷基板上，然后烧制，再用高速激光切割，加上引线后涂装制成的。用高速激光切割，加上引线后涂装制成的。其特点为：高密集包装、适于印刷电路板、其特点为：高密集包装、适于印刷电路板、价廉、稳定性高等。价廉、稳定性高等。1.2

29、.4 电功率电功率n电功率是指电在单位时间内做功的能力。电功率是指电在单位时间内做功的能力。常用的单位为瓦特（常用的单位为瓦特（Watt），简称），简称W，1W定义为每一秒钟可产生定义为每一秒钟可产生1焦耳（焦耳（Joule）功的电力。功的电力。1W等于等于1000mW。电功率。电功率以符号以符号P代表。代表。n电路中的电功率值可以由电压乘上电流得电路中的电功率值可以由电压乘上电流得出，即出，即P =VI。若代入欧姆定律，则。若代入欧姆定律，则 P =I2R =V2 / R1.3 串联电路与并联电路串联电路与并联电路1.3.1 串联电路串联电路1.3.2 并联电路并联电路1.3.3 混合电路混

30、合电路n将电源、负载以导线连接起来，就构成将电源、负载以导线连接起来，就构成一个电路。此负载也就是一个消耗或转一个电路。此负载也就是一个消耗或转换电能的电子元件，例如：电阻、线圈换电能的电子元件，例如：电阻、线圈等。电流从电压源正极流出后，流经负等。电流从电压源正极流出后，流经负载并回到电压源的负极，而完成一个回载并回到电压源的负极，而完成一个回路，如图路，如图1-11所示。所示。n图图1-11 简单的完整电路简单的完整电路n在汽车电子学中常常会遇见几个与电路有在汽车电子学中常常会遇见几个与电路有关的名词：断路、短路与搭铁。现以回路关的名词：断路、短路与搭铁。现以回路的观念进行解释：的观念进行

31、解释：（1）断路：在一完整电路中，任何一处出现）断路：在一完整电路中，任何一处出现电压源负载中断，使电流无法流回电源负极，电压源负载中断，使电流无法流回电源负极，称为断路，也有称为开路的。发生断路现象称为断路，也有称为开路的。发生断路现象会使电路无法开关工作。会使电路无法开关工作。（2）短路：电流原来应流过整个负载及导）短路：电流原来应流过整个负载及导线而完成回路，却因导线或负载的绝缘损线而完成回路，却因导线或负载的绝缘损坏使电流流经的路线缩短后再回到电源负坏使电流流经的路线缩短后再回到电源负极，此现象称作短路，如图极，此现象称作短路，如图1-12所示。短所示。短路是否会影响负载的工作，需视短

32、路所发路是否会影响负载的工作，需视短路所发生的位置而定。生的位置而定。n图图1-12 短路现象短路现象（3）搭铁：搭铁现象也可以算是短路的一种。）搭铁：搭铁现象也可以算是短路的一种。当电流因线路绝缘破损而不流经原来电路或负当电流因线路绝缘破损而不流经原来电路或负载，直接流到车身搭铁并回到电源负极的现象载，直接流到车身搭铁并回到电源负极的现象称作搭铁。搭铁发生点以后的原电路就不再有称作搭铁。搭铁发生点以后的原电路就不再有电流流过。如图电流流过。如图1-13所示，搭铁出现的位置所示，搭铁出现的位置不同，其所产生的作用结果亦不同。不同，其所产生的作用结果亦不同。n图图1-13 搭铁现象搭铁现象n电路

33、依照其连接方式的不同，可分成：电路依照其连接方式的不同，可分成：串联电路、并联电路、混联电路（串并串联电路、并联电路、混联电路（串并联电路）。联电路）。1.3.1 串联电路串联电路n在讲述串联电路之前，先来看看什么叫做串联。在讲述串联电路之前，先来看看什么叫做串联。串联与并联有何不同？我们利用图串联与并联有何不同？我们利用图1-14中小朋中小朋友的牵手方式来做说明。友的牵手方式来做说明。A、B、C三位小朋友三位小朋友一字排开，手牵手，小朋友一字排开，手牵手，小朋友A的左手连接小朋友的左手连接小朋友B的右手，小朋友的右手，小朋友B的左手则连接小朋友的左手则连接小朋友C的右的右手，假设电子从小朋友

34、手，假设电子从小朋友A右手端进入，则电子会右手端进入，则电子会根据前述的顺序经过每个小朋友，最后从小朋根据前述的顺序经过每个小朋友，最后从小朋友友C左手流出。每位小朋友的右手都是电子的进左手流出。每位小朋友的右手都是电子的进入端，而左手则都是流出端，如此将不同状态入端，而左手则都是流出端，如此将不同状态的端点连接在一起的接法即称作串联。的端点连接在一起的接法即称作串联。n图图1-14 串联的示意串联的示意n以上述观念来看图以上述观念来看图1-15电路中的电路中的3个电感，个电感，便可以清楚地了解其串联的关系。便可以清楚地了解其串联的关系。n同样地，在图同样地，在图1-16中，共有中，共有3个电

35、阻：个电阻：R1、R2及及R3，但其中却只有，但其中却只有R1与与R2为串联关系。为串联关系。n串联电路可以说是最简单的电路形式，电路中串联电路可以说是最简单的电路形式，电路中流过所有负载元件的电流的大小均相等，如图流过所有负载元件的电流的大小均相等，如图1-17所示。所示。n串联电路具有下列特性：串联电路具有下列特性：（1）串联电路中，不论电压源或电阻如何变）串联电路中，不论电压源或电阻如何变化，流经各个负载的电流均相同。化，流经各个负载的电流均相同。（2）串联电路中，如有任何一个负载断路，）串联电路中，如有任何一个负载断路，则整个电路便不再有电流流过，所有负载的则整个电路便不再有电流流过，

36、所有负载的电流皆等于零。电流皆等于零。（3）串联电路负载连接越多，电路的电阻也）串联电路负载连接越多，电路的电阻也越大，电阻串联后的等效电阻等于各个电阻越大，电阻串联后的等效电阻等于各个电阻的总和，如图的总和，如图 1-17c）所示。）所示。n串联电路的电流、电阻及电压关系分别如下：串联电路的电流、电阻及电压关系分别如下：n如图如图 1-18所示，电源电压为所示，电源电压为 V，电路中分别串，电路中分别串联联 R1、R2及及R3电阻，电阻， V1、V2及及V3分别为分别为3个电个电阻的电压降，而阻的电压降，而 I1、I2、I3则分别为流经则分别为流经3个电个电阻上的电流值。阻上的电流值。n总电

37、流总电流 I =I1 =I2 =I3 =n总电阻总电阻 R =R1+R2+R3+n总电压总电压 V =V1+V2+V3+ =I1R1+I2R2+I3R3+ =IRn图图1-18 串联电路的计算串联电路的计算1.3.2 并联电路并联电路n在了解了串联的定义之后，我们再进一步了在了解了串联的定义之后，我们再进一步了解并联。串联是将不同状态的端点（如左或解并联。串联是将不同状态的端点（如左或右、右、in或或out）彼此连接在一起，如图）彼此连接在一起，如图1-14所示的小朋友们。而将状态相同的端点连接所示的小朋友们。而将状态相同的端点连接在一起的接法，称为并联，如图在一起的接法，称为并联，如图1-1

38、9所示。所示。并联的电路电流流入之后，便流向各个分路，并联的电路电流流入之后，便流向各个分路，然后再汇集流出。然后再汇集流出。n图图1-19 并联的示意并联的示意n以上述观念来看图以上述观念来看图1-20的的3个电感器，便个电感器，便可轻易分辨其并联的关系。再看图可轻易分辨其并联的关系。再看图1-21的的串并联电路，其中有串并联电路，其中有4个电阻：个电阻： R1、R2、R3及及R4，其中，其中R1与与R4为串联，为串联， R2与与R3为为串联，然后两组电阻再发生并联关系，如串联，然后两组电阻再发生并联关系，如图图1-21b）所示的等效电路。）所示的等效电路。n图图1-20 并联的电感器并联的

39、电感器n图图1-21 串并联电路电阻间的关系串并联电路电阻间的关系n在并联电路中，所有分路上的负载元件都具在并联电路中，所有分路上的负载元件都具有相同的端点电压，但电流大小则视负载电有相同的端点电压，但电流大小则视负载电阻大小而不相同，如图阻大小而不相同，如图1-22所示。所示。n并联电路具有下列特性：并联电路具有下列特性：（1）并联电路中，不论负载大小，各个负载两端）并联电路中，不论负载大小，各个负载两端的电压都相等。的电压都相等。（2）并联电路中，任一分路负载断路，并不会影）并联电路中，任一分路负载断路，并不会影响其他负载上原本流过的电流。响其他负载上原本流过的电流。（3）并联电路负载连接

40、越多，对总电流而言，其流）并联电路负载连接越多，对总电流而言，其流通的面积将增大，因此，当并联越多负载时，其总通的面积将增大，因此，当并联越多负载时，其总电阻将越小，电路电流越大。并联后的总电阻为各电阻将越小，电路电流越大。并联后的总电阻为各负载电阻倒数和的倒数，即负载电阻倒数和的倒数，即（4）并联电路中，各分路的电流视其电阻大小而定：）并联电路中，各分路的电流视其电阻大小而定：电阻越小，流过电流越大；反之，电阻越大，则流电阻越小，流过电流越大；反之，电阻越大，则流过电流越小。电阻大到无限大（过电流越小。电阻大到无限大（）即视同断路；）即视同断路；电阻小到零时则视同短路。电阻小到零时则视同短路

41、。n并联电路的电流、电阻及电压关系分别如下：并联电路的电流、电阻及电压关系分别如下：n如图如图1-23所示，设电源电压为所示，设电源电压为V，电路中分别并，电路中分别并联联 R1、R2及及R3电阻，电阻， I 为总电流，为总电流， I1、I2、I3分别为流经分别为流经 R1、R2、R3的电流，的电流， V1、V2及及V3则则分别为分别为3个电阻的电压降。个电阻的电压降。n图图1-23 并联电路的计算并联电路的计算n在并联电路中，如果每个分路负载电阻都在并联电路中，如果每个分路负载电阻都相同，如图相同，如图1-24所示，则可利用下列公所示，则可利用下列公式算出总电阻：式算出总电阻：n式中：式中：

42、Rb分路上的负载电阻值；分路上的负载电阻值； N 分路数目。分路数目。n图图1-24 相同分路负载的电阻计算相同分路负载的电阻计算n若并联电路中只有两条分路，如图若并联电路中只有两条分路，如图1-25所示，则可利用公式计算出总电阻：所示，则可利用公式计算出总电阻：n图图1-25 两分路电阻的简易算法两分路电阻的简易算法1.3.3 混合电路混合电路n混合电路是将串联电路与并联电路混合而混合电路是将串联电路与并联电路混合而成，故又称作串并联电路。在混合电路中，成，故又称作串并联电路。在混合电路中，电流会分别流过串联的负载元件而同时又电流会分别流过串联的负载元件而同时又流过并联的负载组件。图流过并联

43、的负载组件。图1-26所示为两种所示为两种基本的混合电路。基本的混合电路。n图图1-26 混合电路混合电路n在图在图1-26a）中，欲求其等效电阻，只要先以）中，欲求其等效电阻，只要先以并联电路公式算出并联电路公式算出 R2和和R3的总电阻后，再和的总电阻后，再和 R1及及R4串联即可。而在图串联即可。而在图1-26b）图中，等）图中，等效电阻的算法，则需先将效电阻的算法，则需先将 R1和和R2，R3和和R4分分别相加后，再用并联公式计算。在绝大多数的别相加后，再用并联公式计算。在绝大多数的电路中，都不只是单纯的串联或并联电路，而电路中，都不只是单纯的串联或并联电路，而是采用较复杂的连接的形式

44、。尽管如此，我们是采用较复杂的连接的形式。尽管如此，我们仍需要通过运用各样定理来将电路化简成等效仍需要通过运用各样定理来将电路化简成等效电路，并视为串、并联电路。电路，并视为串、并联电路。1.4 欧姆定律欧姆定律nl827年，时值年，时值40岁的德国物理学家欧姆在岁的德国物理学家欧姆在实验中发现电流的强度和阻力（电阻）之间实验中发现电流的强度和阻力（电阻）之间的关系而发表了重要的欧姆定律。为了纪念的关系而发表了重要的欧姆定律。为了纪念欧姆先生的发现，后人也将电阻的单位取作欧姆先生的发现，后人也将电阻的单位取作欧姆。所谓欧姆定律是指电路中的电流大小，欧姆。所谓欧姆定律是指电路中的电流大小，与所加

45、的电压成正比，而与电路的电阻成反与所加的电压成正比，而与电路的电阻成反比，其数学式为：比，其数学式为：n若以文字来描述欧姆定律，则可以说：以若以文字来描述欧姆定律，则可以说：以1伏特的电压将伏特的电压将1安培的电流推动而通过安培的电流推动而通过1欧姆的电阻。在公式中，符号欧姆的电阻。在公式中，符号 I代表流过代表流过整个电路的电流，单位为安培（整个电路的电流，单位为安培（A）；）； V表示加在电阻（负载）两端的电压或电位表示加在电阻（负载）两端的电压或电位差，单位为伏特（差，单位为伏特（V）；）； R代表电路中的代表电路中的电阻，单位为欧姆（电阻，单位为欧姆（）。）。 n欧姆定律是电子学最基本

46、的定律，它说明欧姆定律是电子学最基本的定律，它说明V 了电路中电流与电阻之间的反比关系。了电路中电流与电阻之间的反比关系。以图以图 1-27为例，当电压固定不变时，则为例，当电压固定不变时，则电路的电阻越大，其所流过的电流就越小；电路的电阻越大，其所流过的电流就越小；而当电阻值固定不变时，电路的电压越大，而当电阻值固定不变时，电路的电压越大，则电流也越大。则电流也越大。n图图1-27 电阻电路电阻电路n在图在图 1-28中，两电路同为中，两电路同为 12V系统，灯系统，灯泡都是泡都是3，在图，在图 1-28a）中，流过灯泡的）中，流过灯泡的电流为电流为4 A，假如在电路，假如在电路 中加装一个

47、中加装一个1的的电阻，如图电阻，如图 1-28b）所示，则电路总电阻）所示，则电路总电阻值为值为4，电阻值增加了，根据欧姆定律计，电阻值增加了，根据欧姆定律计算求出，流过灯泡的电流变成算求出，流过灯泡的电流变成3A。由于电。由于电阻增加，电流减少，因此灯泡将变得不太阻增加，电流减少，因此灯泡将变得不太亮。亮。n图图1-28 欧姆定律的应用欧姆定律的应用n利用欧姆定律还可以解释关于电压降现象。在加利用欧姆定律还可以解释关于电压降现象。在加装装1电阻以前，电源电阻以前，电源12V的电压完全加在灯泡的电压完全加在灯泡上，即灯泡两端的电压降为上，即灯泡两端的电压降为12V，如图，如图1-28a）电压表

48、所示。然而当电路中多了电压表所示。然而当电路中多了1电阻之后，电阻之后，灯泡的电压降降至灯泡的电压降降至9V，即只有，即只有9V的电压用以推的电压用以推动灯泡发光，剩下的动灯泡发光，剩下的3V则被用来加在则被用来加在1电阻上电阻上面，如图面，如图1-28b）所示。这个现象可以利用欧姆）所示。这个现象可以利用欧姆定律获得证明。当电路中的电流值为定律获得证明。当电路中的电流值为4A，而灯，而灯泡电阻为泡电阻为3时，则电压降可由电流乘上灯泡电时，则电压降可由电流乘上灯泡电阻得到：阻得到： V =IR 即即 V=43=12（V）n但是当电路中加入额外的电阻时，灯泡仍但是当电路中加入额外的电阻时，灯泡仍

49、为为3，电流却降为，电流却降为3A。灯泡的电压降仍。灯泡的电压降仍可由欧姆定律计算得到：可由欧姆定律计算得到： V=IR 即即V=33=9（V） n电路中所加装额外电阻的电压降也可以用电路中所加装额外电阻的电压降也可以用相同计算方法得出：相同计算方法得出： V =IR 即即V=31=3（V）n在两个电路实例中，其总电压皆相同（同为在两个电路实例中，其总电压皆相同（同为12V），但是发生在灯泡上的电压降却出现变），但是发生在灯泡上的电压降却出现变化。由于电压降的减少，灯泡的亮度也因此产化。由于电压降的减少，灯泡的亮度也因此产生改变。在许多汽车电路实例中，由于电路出生改变。在许多汽车电路实例中，由

50、于电路出现了额外不需要的电阻，例如线束芯部分断损、现了额外不需要的电阻，例如线束芯部分断损、触点不良等，而使得负载两端的电压降降低，触点不良等，而使得负载两端的电压降降低，导致出现灯泡不够亮、电子元件作用不正常或导致出现灯泡不够亮、电子元件作用不正常或是电机转速减慢等的故障现象。是电机转速减慢等的故障现象。n以图以图1-29来说明负载上电压降的意义。电来说明负载上电压降的意义。电路上有两个电子元件（负载）：灯泡与电路上有两个电子元件（负载）：灯泡与电机。用电压表量得机。用电压表量得 A、B点的电压值分别为点的电压值分别为12V和和9V，因此在灯泡两端的电压降即为，因此在灯泡两端的电压降即为12

51、V-9V=3V，此，此3V也为灯泡的工作电压。也为灯泡的工作电压。再以电压表测得再以电压表测得 C、D点的电压分别为点的电压分别为9V和和0V，即电机的电压降为，即电机的电压降为9V。倘若电路中。倘若电路中各点出现与上述测得电压值不符的数值时，各点出现与上述测得电压值不符的数值时，即表示有额外的电阻加入，其结果将导致即表示有额外的电阻加入，其结果将导致元件作用不良。元件作用不良。 n图图1-29 电压降的意义电压降的意义1.5 分压电路与分流电路分压电路与分流电路1.5.1 分压法则分压法则1.5.2 分压电路在汽车上的实例分压电路在汽车上的实例1.5.3 分流法则分流法则1.5.1 分压法则

52、分压法则n如图如图1-30所示，两个电阻所示，两个电阻R1与与R2为串联关系，为串联关系，两电阻分用了电源电压（或交流电压）。通过任两电阻分用了电源电压（或交流电压）。通过任意调节两个电阻的大小，而将一电压分配为两电意调节两个电阻的大小，而将一电压分配为两电压的电路称为分压。分压电路适用于直流与交流压的电路称为分压。分压电路适用于直流与交流的串联电路。设电路的电压源电压值为的串联电路。设电路的电压源电压值为V，则由，则由欧姆定律可得到流经此电路的总电流为：欧姆定律可得到流经此电路的总电流为： 式中：式中： I 总电流（总电流（A）；）； V电源电压电源电压（V）；）； Rt总电阻（总电阻（）。

53、）。n图图1-30 分压电路分压电路n设电阻设电阻R1与与R2的两端端点电压（电压降）的两端端点电压（电压降）分别为分别为V1及及V2，则，则V1与与V2为：为：n由式可知，电阻由式可知，电阻 R1两端的端电压两端的端电压V1为电源电为电源电压的压的R1/Rt倍；电阻倍；电阻R2的端电压则为电源电压的端电压则为电源电压的的R2/Rt倍，即串联的电阻越大，其所分配到倍，即串联的电阻越大，其所分配到的电压值也越大；反之，则越小。的电压值也越大；反之，则越小。3个以上的个以上的多个电阻串联，其分压法则也相同：多个电阻串联，其分压法则也相同：n式中：式中：Vx串联电路中任一电阻的电压降；串联电路中任一

54、电阻的电压降； Rx该电阻的电阻值；该电阻的电阻值； Rt串联电路上的总电阻值串联电路上的总电阻值 （R1+R2+R3+）；）； V电源电压。电源电压。n公式为分压电路的通式，可适用于多个串联电公式为分压电路的通式，可适用于多个串联电阻的电压降或端电压计算。阻的电压降或端电压计算。n图图1-31为分压电路中并联电阻的影响。在为分压电路中并联电阻的影响。在R2有一并联电阻有一并联电阻RL，要计算所分配的端电，要计算所分配的端电压值，需要先算出压值，需要先算出R2与与RL的并联电阻，然的并联电阻，然后再用分压公式求出端电压。后再用分压公式求出端电压。n图图1-31 分压电路中并联电阻的影响分压电路

55、中并联电阻的影响1.5.2 分压电路在汽车上的实例分压电路在汽车上的实例1.电子控制模块（电子控制模块（ECM）2.温度传感器温度传感器3.接口与电路接口与电路n在汽车上应用最广泛的感测元件之一，便在汽车上应用最广泛的感测元件之一，便是温度传感器。温度传感器电路用于电子是温度传感器。温度传感器电路用于电子控制系统中以检测各种元件、油液或空气控制系统中以检测各种元件、油液或空气的温度，例如：发动机电子控制系统、电的温度，例如：发动机电子控制系统、电子控制变速器和电子仪表等。虽然温度传子控制变速器和电子仪表等。虽然温度传感器电路分别用在不同的系统中，但是其感器电路分别用在不同的系统中，但是其作用原

56、理却都相同。作用原理却都相同。n图图1-32 温度传感器温度传感器1.电子控制模块（电子控制模块（ECM）n它包括：它包括：（1）稳压器（）稳压器（VR）：提供稳定电压的电路。）：提供稳定电压的电路。（2）限流电阻）限流电阻R1：为一固定的精密电阻，用于保：为一固定的精密电阻，用于保护线路避免受到超载的大电流的损坏。护线路避免受到超载的大电流的损坏。（3）信号处理器：作用如同电压表，能够根据温）信号处理器：作用如同电压表，能够根据温度传感器电阻的变化，测量出度传感器电阻的变化，测量出M点的电压值，并点的电压值，并传送到传送到ECM的的CPU作运算用。作运算用。2.温度传感器温度传感器n通常为一

57、负温度系数可变电阻。它的电阻值通常为一负温度系数可变电阻。它的电阻值能根据所测得环境温度的变化而产生反比关能根据所测得环境温度的变化而产生反比关系的改变。即当温度升高时，电阻值会变小；系的改变。即当温度升高时，电阻值会变小；反之，温度降低时，电阻值会增加。反之，温度降低时，电阻值会增加。3.接口与电路接口与电路n温度传感器电路属于典型的分压电路，如温度传感器电路属于典型的分压电路，如图图 1-33所示。所示。n在这个分压电路里，限流电阻在这个分压电路里，限流电阻R1与温度传感器（可与温度传感器（可变电阻变电阻R2）为串联关系。从图中可以看出，）为串联关系。从图中可以看出，R2会产会产生一电压降

58、，并且此电压降会根据其在总电阻生一电压降，并且此电压降会根据其在总电阻（R1+R2）值中所占的比例而定。由分压公式可以）值中所占的比例而定。由分压公式可以轻易地导出温度传感器的分压电路公式如下：轻易地导出温度传感器的分压电路公式如下：n式中：式中：VM M点处的电压，即检测所得的电压点处的电压，即检测所得的电压 ; Rt总电阻值（总电阻值（R1+R2）; R2温度传感器电阻；温度传感器电阻； VR 稳压器供应的参考电压（稳压器供应的参考电压（5V）。）。n如图如图1-34所示，当温度传感器电阻为所示，当温度传感器电阻为10时，时，则则ECM内的电压表所检测到的电压值为：内的电压表所检测到的电压

59、值为：n图图1-34 温度传感器电路的作用温度传感器电路的作用n现在，让我们来看看当温度出现变化时，现在，让我们来看看当温度出现变化时，ECM内部所检测到的变化情形如何：内部所检测到的变化情形如何：（1）如图）如图1-35所示，当温度为低时，设温度传所示，当温度为低时，设温度传感器的电阻值为感器的电阻值为40，则，则ECM内将检测到电压内将检测到电压值为：值为：n图图1-35 温度低时温度低时（2）如图）如图1-36所示，当温度升高时，设温度传所示，当温度升高时，设温度传感器的电阻为感器的电阻为1，则，则ECM将检测到将检测到VM为：为：n图图1-36 温度高时温度高时n温度传感器分压电路在正

60、常作用情形下，当温度传感器分压电路在正常作用情形下，当感测到的温度较高时，温度传感器的电阻变感测到的温度较高时，温度传感器的电阻变小，因此，在小，因此，在M点的检测电压降低；反之，点的检测电压降低；反之，当温度降低时，传感器电阻增加，使当温度降低时，传感器电阻增加，使M点所点所测得的电压值升高：测得的电压值升高：温度低温度低电阻大电阻大VM电压值高。电压值高。温度高温度高电阻小电阻小VM电压值低。电压值低。n控制模块控制模块ECM利用利用M点的电压值大小来点的电压值大小来作为输入信号，以决定系统应如何改变。作为输入信号，以决定系统应如何改变。此电路能产生一个模拟电压信号，范围此电路能产生一个模