《汽车电工电子技术基础》教案

1概论和安全用电常识

一、课程简介

1.课程性质及重要性

1）电力工业（能源、电力、电工制造）

2）基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）

3）高新技术

（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）

2.教学安排

1）时间

2）内容及主要参考书

3）考试方式及成绩评定

3.基本要求

1）认真听课积极参与课堂讨论

2）按时交作业

3）注意学习方法

预习一一听课一一作业一一实验

4）重视实验

希望师生互动，营造一个轻松愉快的学习氛围。

4.主要内容

二、安全用电

1.触电

人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象

称为触电。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、

电流流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。人体的电阻为800。至几万欧不

等，36V以下的电压对人体安全不构成威胁。通常规定36V以下的电压为安全电压。

触电事故表明，频率为50^1001Iz的电流最危险，通过人体的电流超过50mA（I

频）时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至

死亡；电流流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。

2.安全措施

为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上以及合理选择导线与熔丝

外，还必须采取必要的防护措施：

1）正确安装用电设备电气设备要根据说明和要求正确安装，不可马虎。带电部分

必须有防护罩或放到不易接触到的高处，以防触电。

2）电气设备的保护接地把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连

接起来，叫做保护接地，适用于中性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地

以后，即使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于人体和接地电阻

并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此流过人体的电流就很微小，保证了人身安

全。

3）电气设备的保护接零保护接零就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气

设备的金属外壳与中性线连接起来。这时，如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于中

性线的电阻很小，所以短路电流很大，立即使电路中的熔丝烧断，切断电源，从而消

除触电危险。

4）使用漏电保护装置漏电保护装置的作用主要是防止由漏电引起的触电事故和

单相触电事故；其次是防止由漏电引起火灾事故以及监视或切除一相接地故障。有的

漏电保护装置还能切除三相电动机的断相运行故障。

2电路的基本概念

一、电路的基本知识

1.电路的基本物理量

1）电流

电荷的定向移动形成电流

电流的方向是指正电荷移动的方向

电流的大小用电流强度来表示，简称电流。其单位是安培，A、mA、口A

直流电流I=Q/t

交流电流'"）=詈

2）电压

电压是指电路中两点A、B之间的电位差（简称为电压，又称电压降），其大小等

于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电

位指向低电位的方向。单位：V、KV、mV、MV

U=W/Q

直流电压用U表示，交流电压用u表示

电位：某点到参考点的电压

3）电功率

电功率是电流在单位时间内所做的功，又称电功，单位：叭KW

P=W/t=UI

4）电能

电能是指电流所做的功。单位：焦尔（J）、kW.h（度）

W=Pt

2.电路的基本组成

1）电源：产生电能的装置，将其它能

转换为电能

2）中间环节：导线、开关等

3）用电设备（负载）：将电能转换为其

它能的器件或装置

3.电路的功能

1）实现能量的传输、分配和转换

2）实现电信号的传递、变换和存储

4.电路的工作状态

1）通路：有载工作状态，符合欧姆定律。

E=I（Ro+Ri.）=IR（,+Ui,

2）断路：断路工作状态，是指开关断开或电路断路时电路的工作状态。

1=0Uo=ERi=无穷大

3）短路：短路工作状态，是指电源两输出端或负载由于某种原因接触时电路的

工作状态。一般电路中加装熔断器等进行短路保护

I=E/Ro=无穷大

Uo=Ui.=0

5.电路模型（电路图）

由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理

图，简称为电路图。例如，图12所示的手电筒电路。

理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便

于使用数学方法对电路进行分析,可将电路实体中的各种电器

设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件口A

（模型）来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁

特性不予考虑。

二、串并联电路的特点

1.串联电路：

电阻一个接一个，首尾连接组成的电路。如：

2.串联电路的特点：

1）电路中各处的电流强度相等

2）电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和

3）电路的总电阻等于各个电阻之和

3.并联电路：

电阻首与首相接、尾与尾（并列）相接组成的电路。如:

4.并联电路的特点：

1）各支路两端的电压相等

2）电路中的总电流等于各支路电流之和

3）电路的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和

5.混联电路：

由串联电路和并联电路混合组成的电路。如：

三、欧姆定律

通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。

电流单位：安培（AmAUA）

I=U/R电压单位：伏（KVVmV）

电阻单位：欧姆（MQKQQ）

电导：1/R单位为西门子，S

3实验一：数字万用表的认识实验

1.熟悉数字万用表组件

数字万用表

红、黑表笔

温度测量头

感应夹

充电器

用户手册

2.熟悉数字万用表的面板

频率/占空比选择按钮：Hz/DUTY

功能选择按钮：select

量程选择按钮：Rang。自动量程/手动量程转换

相对测量功能按钮：REL

数据保持和背光选择按钮：Datellold

功能选择旋转开关：

OFF：关

V：电压。交(AC)、直(DC)流转换、自动量程(AUTO)

///CAP：电阻/二极管/通断/电容自动量程

mA/lOA：电流。交(AC)、直(DC)流转换、自动量程(AUTO)

Hz/Duty：频率/占空比

ms-PULSE：脉冲宽度

RPM、*10RPM：转速

4CYL(5CYL,6CYL、8CYL)：(缸数)闭合角

C/F：温度

插孔：COM：

10A、15A：测量大电流“+”

mA/K-：测量小电流“+”/

V/Q/RPM/K+：测量电压/电阻/转速/“+”

温度专用插孔（黄色）

3.熟悉功能

测量电流、电压、电阻、转速、闭合角、频率、占空比、二极管、电容

4.熟悉使用方法

（1）测量直流/交流电流

1）转动功能选择旋转开关至10A或uA/mA；

2）按下功能选择按钮select至屏上显示：AC（交流）、DC（直流）；

3）将红表笔插入uA/mA或10A插孔，将黑表笔插入COM插孔：

4）将红、黑表笔串入被测电路；

5）接通电路电源，读数并记录。

（2）测量直流/交流电压

1）转动功能选择旋转开关至V；

2）按下功能选择按钮select至屏上显示：AC（交流）、DC（直流）；

3）按量程选择按钮Rang选择量程：默认为自动量程,按下一次转换为手动

量程，从手动量程按下2s以上转换为自动量程；

4）将红表笔插入V插孔，将黑表笔插入COM插孔；

5）接通电路电源；

6）将红、黑表笔并入被测电路，读数并记录。

（3）测试电阻/二极管/电路通断/电容

1）转动功能选择旋转开关至Q〃/CAP；

2）按下功能选择按钮select至屏上显示：Q电阻/二极管/电路通断/CAP

电容自动量程；

3）按量程选择按钮Rang选择量程：默认为自动量程,按下一次转换为手动

量程，从手动量程按下2s以上转换为自动量程；

4）将红表笔插入C插孔，将黑表笔插入COM插孔；

5）断开电路电源；

6）将红、黑表笔并入被测电路，读数并记录。

（4）测量转速

1）转动功能选择旋转开关至RPM/RPM*10；

2）将感应夹的红色导线插入V/Q插孔，将黑色导线插入COM插孔;

3）将感应夹夹在分缸线上，感应夹箭头方向指向火花塞；

4）按下转速按钮,并选择“4”（四冲程）或"2/DIS"（二冲程）；

5）起动发动机，读数并记录。

（5）测量闭合角

1）转动功能选择旋转开关至4CYL（5CYL、6CYL、8CYL）；

2）将红表笔插入V/Q插孔，将黑表笔插入COM插孔；

3）起动发动机，将红、黑表笔并入被测电路，读数并记录。

（6）测量温度

1）转动功能选择旋转开关至。C；

2）将温度测量头的专用插头插入黄色插孔；

3）将温度测量头接触被测部位，读数并记录。

（7）测量频率/占空比

1）转动功能选择旋转开关至Hz/DUTY；

2）按动频率/占空比选择按钮选择：Hz（频率）、DUTY（占空比）；

3）将红表笔插入V/Q/Hz//插孔，将黑表笔插入COM插孔；

4）起动发动机，将红、黑表笔并入被测电路，读数并记录。

4电路基本元件

一、电阻元件

1.电阻及作用

电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。

电阻具有限流和分压作用。/

电阻定律：R=p—

S

P——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆•米g•m)；

I——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)：

S一一绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(n?)；

R——电阻值，国际单位制为欧姆(夏)。

经常用的电阻单位还有千欧(k。)、兆欧(MC),采用千进制

2.电阻的类型

固定电阻：

可变电阻：

变阻器

电位计

热敏电阻：正温度系数电阻、负温度系数电阻

光敏电阻

磁敏电阻

二、电容器

1.结构

两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一个电容器。这对导体叫电容器的两

个极板。

2.种类

电容器按其电容量是否可变，可分为固定电容器和可变电容器，可变电容器还包

括半可变电容器

固定电容器的电容量是固定不变的，它的性能和用途与两极板间的介质有关。一

般常用的介质有云母、陶瓷、金属氧化膜、纸介质、铝电解质等。

电解电容器是有正负极之分的，使用时不可将极性接反或接到交流电路中，否则

会将电解电容器击穿。

电容量在一定范围内可调的电容器叫可变电容器。半可变电容器又叫微调电容。

3.作用

电容器是储存和容纳电荷的装置，也是储存电场能量的装置。电容器每个极板上

所储存的电荷的量叫电容器的电量。用于''通交流、隔直流”的电容叫做隔直电容器;

用于“通高频、阻低频”将高频电流成分滤除的电容叫做高频旁路电容器。

4.电容C

如图4-2所示，当电容器极板上所带的电量Q增加或减少时，两极板间的电压U

也随之增加或减少，但Q与U的比值是一个恒量，不同的电容器，Q/U的值不同。

电容器所带电量与两极板间电压之比，称为

电容器的电容。

电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容本

身的性质有关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电

压无关。

图4-2平行板电容器

电容的单位有法拉(F)、微法3F)、皮法(pF),它们之间

的关系为lF=10'HF=10'2pF

5.平行板电容器的电容

由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器，叫平行板电容

器。是一种最简单的电容器。图4-2给出了平板电容器的示意图。

图4-2所示的平行板电容器的电容C,跟介电常数£成正比，跟两极板正对的面积

S成正比，跟极板间的距离成d反比，即

d

式中介电常数£由介质的性质决定，单位是F/m。真空介电常数为

£0=8.86xlO-12F/m»

6.电容器的串联

把几个电容器首尾相接连成一个无分支的电路，称为电容器的串联，如图4-3所

示。

串联时每个极板上的电荷量都是q。

总电压u等于各个电容器上的电压之和U=U]+U2+U3

串联总电容'

cG5C3

即：串联电容器总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和。

7.电容器的并联

如图4-5所示，把几个电容器的一端连在一起，另一端也连在一起的连接方式，

叫电容器的并联。

电容器并联时，加在每个电容器上的电压都相等。

电容器组储存的总电量q

%+Q2+Q3=（G+。2+03）U

并联电容器的总电容

C—G+。2+^3

8.电容器的充放电

充电过程中，随着电容器两极板上所带的电荷量的增加，电容器两端电压逐渐增

大，充电电流逐渐减小，当充电结束时，电流为零，电容器两端电压

UC=E

放电过程中，随着电容器极板上电量的减少，电容器两端电压逐渐减小，放电电

流也逐渐减小直至为零，此时放电过程结束。

充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流产生。其

电流大小为

△t

由q=a，c,可得△q=8"c。所以

.Aq小6

△tbt

需要说明的是，电路中的电流是由于电容器充放电形成的，并非电荷直接通过了

介质。

7.电容器质量的判别

利用电容器的充放电作用，可用万用表的电阻档来判别较大容量电容器的质量。

将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若指针偏转后又很快回到接近于起始

位置的地方，则说明电容器的质量很好，漏电很小；若指针回不到起始位置，停在标

度盘某处，说明电容器漏电严重，这时指针所指处的电阻数值即表示该电容的漏电阻

值；若指针偏转到零欧位置后不再回去，说明电容器内部短路；若指针根本不偏转，

则说明电容器内部可能断路。

三、电感

1.电感的作用

将电能转换为磁场能储存，与电容、电阻、晶体管等元件组合构成各种功能的电

子电路，如调谐、振荡、耦合、匹配、滤波等电路，用于“通直流、阻交流”的电感

线圈叫做低频扼流圈，用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流圈。

2.电感的类型

按作用分为：

电感线圈（自感作用）

变压器线圈（互感作用）

按工作特征分为：

固定电感器：

小型固定电感器

空心线圈

扼流圈

可变电感器：

可变电感线圈

微调电感线圈

3.电感的符号及单位

/-Zk

TI=N<D,L-

电感符号：L

电感单位:亨（H）、毫亨（mH）、微亨（uH）,他们的换算关系为lH=1000mH=1000

OOOuH

电感量的标称：直标式、色环标式、无标式

电感方向性：无方向

5实验二：电路基本元件认识实验

6电路的基本定律

一、常用电路名词

以右图所示电路为例说明常用

电路名词。

1）支路：电路中具有两个端钮

且通过同一电流的无分支电路。如图

3-1电路中的ED、AB、FC均为支路，

该电路的支路数目为b=3。

2）节点：电路中三条或三条以

上支路的联接点。如图3-1电路的节

点为A、B两点，该电路的节点数目

为n=2o

3）回路：电路中任一闭合的路径。如图3T电路中的CDEFC、AFCBA、

EABDE路径均为回路，该电路的回路数目为1=3。

4）网孔：不含有分支的闭合回路。如图3-1电路中的AFCBA、EABDE

回路均为网孔，该电路的网孔数目为m=2。

5.网络：在电路分析范围内网络是指包含较多元件的电路。

二、基尔霍夫电流定律（节点电流定律）

1.电流定律（KCL）内容

电流定律的第一种表述：在任何时刻,

电路中流入任一节点中的电流之和，恒等

于从该节点流出的/=>*/

电流之和，即乙一乙

例如图3-2中，在节点A上：图3-2电流定律的举例说明

11+13=12+14+15

电流定律的第二种表述：在任何时刻,电路中任一节点上的各支路电

流代数和恒等于零，即

£[=0

一般可在流入节点的电流前面取“+”号，在流出节点的电流前面取“-”

号，反之亦可。例如图3-2中，在节点A上：

11-12+13-14-15=0

在使用电流定律时，必须注意：

⑴对于含有n个节点的电路，只能列出（n-l）个独立的电流方程。

（2）列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流

的数值。

为分析电路的方便,通常需要在所研究的一段电路中事先选定（即假定）

电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“一”号表示。

电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当1>0时，表明电流的实际方向与所标

定的参考方向一致；当1<0时，则表明电流的实际方向与所标定的参考方向相反。

2.KCL的应用举例

1）对于电路中任意假设

的封闭面来说，电流定律仍

然成立。如图3-3中，对于

封闭面S来说，有11+12=13。

2）对于网络（电路）之间

的电流关系，仍然可由电流

定律判定。如图3-4中，流图3-3电流定律的应用举例（1）

入电路B中的电流必等于从

该电路中流出的电流。

3）若两个网络之间只有一

根导线相连，那么这根导线中

一定没有电流通过。

4）若一个网络只有一根导线与

地相连，那么这根导线中一定没有

电流通过。

三、基夫尔霍电压定律（回路电压定律）

1.电压定律（KVL）内容

在任何时刻，沿着电路中的任

一回路绕行方向，回路中各段电压

的代数和恒等于零，即

>=0

对于电阻电路来说，任何时

刻，在任一闭合回路中，各段电阻图3-6电压定律的举例说明

上的电压降代数和等于各电源电

动势的代数和，即：

2.利用2RI=EE列回路电压方程的原则

1）标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向（既可沿着顺时针

方向绕行，也可沿着反时针方向绕行）；

2）电阻元件的端电压为土RI,当电流I的参考方向与回路绕行方向

一致时，选取“+”号；反之，选取“-”号；

3）电源电动势为E,当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时,

选取“+”号，反之应选取“-”号。

四、支路电流法

以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路

电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路（或各元件）的电压及功率,

这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。

对于具有b条支路、n个节点的电路，可列出（n-1）个独立的电流方程

和b-（n-l）个独立的电压方程。

作业：

1.基尔霍夫电流定律的内容是什么？举例说明。

2.基尔霍夫电压定律的内容是什么？举例说明。

7实验三：线路的连接和焊接实验

8电路的基本计算

例1：如图3-5所示电桥电路,已知Il=25mA,I3=16mA,I4=12A,试

求其余电阻中的电流12、15、I6o

解:在节点a上:11=12+13

则12=11-13=25-16=9mA

在节点d上:11=14+15,

则15=11-14=25-12=13mA

在节点b上：12=16+15,

贝D16=12-15=9-13=-4向1

电流12与15均为正数，表明

它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，16为负数，表明它的实际

方向与图中所标定的参考方向相反。

例2：如图所示电路，已知E1=42V,E2=21V,R1=12Q,R2=3。，R3=6Q,

试求：各支路电流H、12、I3o

解：该电路支路数b=3、节点数n=2,

所以应列出1个节点电流方程和2个回

路电压方程，并按照ZRI=E列回路电压

方程的方法：

（1）11=12+13

（任一节点）

（2）R1I1+R2I2=E1+E2（网孔1）

（3）R3I3-R2I2=-E2（网孔2）

代入已知数据，解得：

I1=4A,I2=5A,I3=-1A

电流II与12均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方

向相同，13为负数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。

五.叠加定理

当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流（或电压）等于各

个电源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和（叠加）。

在使用叠加定理分析计算电路应注意以下几点：

（1）叠加定理只能用于计算线性电路（即电路中的元件均为线性元件）

的支路电流或电压（不能直接进行功率的叠加计算）；

（2）电压源不作用时应视为短路，电流源不作用时应视为开路；

（3）叠加时要注意电流或电压的参考方向，正确选取各分量的正负号。

作业：

9实验四：电阻、直流电压测试实验

10复习与测验

测验采用抽签口答的形式进行

口答试题：

1.安全电压是多少？通过人体的电流超过多少时有危险？

2.电路的基本物理量有哪些？

3.电流是怎样形成的？其方向是怎样规定的？其单位有哪些？

4.什么是电压？其方向是怎样规定的？其单位有哪些？

5.电功率和电能的单位分别有哪些？

6.电路的基本组成有哪些？

7.电路的功能有哪些？

8.电路的工作状态有哪些？

9.什么是串联电路？其特点有哪些？

10.什么是并联电路？其特点有哪些？

11.什么是欧姆定律？写出其表达式。

12.模拟万用表和数字万用表有何区别？

13.数字万用表有哪些基本功能？

14.怎样测试电阻为800欧姆的电阻？

15.怎样测试电压为12V的直流电压？

16.电路基本元件有哪些？各有什么作用？

17.电阻元件的电阻与哪些因素有关？与通过电阻的电流和电压是否有

关？若有是什么关系？

18.电容器的电容与哪些因素有关？与通过电阻的电流和电压是否有关？

若有是什么关系？

19.线圈的电感与通过电阻的电流和电压是否有关？若有是什么关系？

20.纯电容并联电路的特点有哪些？

21.纯电容串联电路的特点有哪些？

22.什么是支路？图中有几条支路？

23.什么是节点？图中有几个节点？

24.什么是回路？图中有几个回路？

25.基尔霍夫电流定律内容是什么？举例说明。

26.基尔霍夫电压定律内容是什么？举例说明。

27.如图，可列出多少个独立的电流方程，多少个独立的电压方程？

28.列出图中节点A的电流方程。

29.列出图中指定回路的电压方程。

11实验五：汽车专用示波器的认识实验

1.汽车专用示波器组件

主机

次级点火测试夹：信号线、搭铁端口

万用/示波测试表笔

万用/示波测试夹

爆振/磁电传感器滤波线

搭铁线

电瓶转接夹

表笔转换线：信号线、搭铁端口

PC连接线

2.主机面板及接线端口

CH1：示波通道1/次级点火通道1

CM2：示波通道2/次级点火通道2

CH3-6：次级点火通道3-6（未用）

LINK：外接电源联机通信

F1-F4：对应屏幕功能

POWER（ON/OFF）：电源开关。按下1s以上

LIGHT：显示屏背景灯光

HELP：帮助（未用）

INSERT：插入文本

DELETE：删除文本

SAVE：保存测试数据和波形

HOLD：锁定数据或波形

NO：退出当前操作

YES：确定当前操作

箭头为选择键

3.汽车专用示波器的功能

1）次级点火分析功能

2）简易示波器功能

3）专用示波器功能

4）数字电压表功能

5）元件测试功能

6）其它功能：波形回放、屏幕抓取、文件等

4.汽车专用示波器的使用方法

（1）次级点火分析测试

1）将搭铁线连接在次级点火测试夹的搭铁端口，另一端搭铁；并将次级点

火测试夹连接到CH1-CH6上，将另一端依次夹在1-6分缸线上

2）按POWER（ON/OFF）1s以上，打开电源，启动仪器

3）通过上下键移动光标至“次级点火波形测试”，并按YES确认

4）按MENU键显示菜单

5）通过Fl、F2、F3、F4分别选择单缸、多缸、条形图、效能，并按YES

确认

6）通过左右键移动光标选择量程设置、缸位设置、视角设置、时基设置、

项目设置等，并按YES确认

7）通过上下键移动光标选择量程、缸位、视角、时基、项目等，，并按YES

确认

8）观察并分析，通过NO键退出当前操作

9）按POWER（ON/OFF）Is以上，关闭电源

（2）简易示波器功能

1）将搭铁线连接在万用/示波测试表笔的搭铁端口，另一端搭铁；并将万

用/示波测试表笔连接到CI11或CII2上，将另一端连接到被测信号线上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打开电源，启动仪器

3）通过上下键移动光标至“简易示波器”，并按YES确认

4）按MENU键显示菜单，选择触发条件、保存等

5）通过Fl、F2、F3、F4分别选择1通道、2通道、双通道、分析，并按

YES确认

6）通过左右键移动光标选择游标A、游标B、显示结果等，并按YES确认

7）通过上下左右键移动光标选择设置最大显示电压、最小显示电压、触发

设置和时间设置等，并按YES确认

8）观察并分析，通过NO键退出当前操作

9）按POWER（ON/OFF）Is以上，关闭电源

（3）专用示波器功能

1）将搭铁线连接在万用/示波测试表笔的搭铁端口，另一端搭铁；并将万

用/示波测试表笔连接到CH1或CH2上，将另一端连接到被测信号线上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打开电源，启动仪器

3）通过上下键移动光标至“专用示波器”，并按YES确认

4）按MENU键显示菜单，选择触发条件、保存等

5）通过Fl、F2、F3、F4分别选择量程、零点、触发、分析，并按YES确

认

6）通过左右键移动光标选择通道1量程设置、时基设置、通道2量程设置、

1通道零点、2通道零点、触发沿设置、触发通道设置、触发电平设置、峰值捕捉设

置、分析游标设置、结果等，并按YES确认

7）通过上下左右键移动光标选择设置通道1量程、时基、通道2量程、1

通道零点、2通道零点、触发沿、触发通道、触发电平置、峰值捕捉、分析游标等，

并按YES确认

8）观察并分析，通过NO键退出当前操作

9）按POWER（ON/OFF）Is以上，关闭电源

（4）数字电表功能

1）将搭铁线连接在万用/示波测试表笔的搭铁端口，另一端搭铁；并将万

用/示波测试表笔连接到CH1或CH2上，将另一端连接到被测信号线上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打开电源，启动仪器

3）通过上下键移动光标至“数字电表”，并按YES确认

4）按MENU键显示菜单，选择直流电压、交流电压、峰值电压、频率、周

期、占空比、正脉宽、负脉宽等测试项目，并按YES确认

5）通过Fl、F2、F3、F4分别选择通道1、通道2、双通道、计时，并按

YES确认

6）通过上下键移动光标选择直流电压、交流电压、峰值电压、频率、周期、

占空比、正脉宽、负脉宽等测试项目，并按YES确认

7）观察并分析，通过NO犍退出当前操作

8）按POWER（ON/OFF）1s以上，关闭电源

（5）元件测试功能

1）将搭铁线连接在万用/示波测试表笔的搭铁端口，另一端搭铁；并将万

用/示波测试表笔连接到CH1或CH2上（必要时连接滤波线），将另一端连接到被测信

号线上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打开电源，启动仪器

3）通过上下键移动光标至“元件测试”，并按YES确认

4）通过Fl、F2、F3、F4分别选择测试项、提示、示波器、数字表，并按

YES确认

6）通过上下键和YES键移动光标选择测试器件、量程、时基、测试通道等

7）观察并分析，通过NO键退出当前操作

8）按POWER（ON/OFF）Is以上，关闭电源

（6）其它功能：波形回放、屏幕抓取、文件等

14正弦交流电路

一、正弦交流量的表示方法

1.概念

正弦交流电路是指含有正弦交流电源，其产生的电压和电流均随时间

按正弦规律变化的电路

2、正弦交流量的基本特征

瞬时值：某时刻对应的正弦交流量。i、u、e

i(t)=Imsin(cot+(pO)

u(t)=Umsin(cot+(pO)

e(t)=Emsin(cot+(pO)

式中，Im、Um、Em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做

峰值或最大值)，电流的单位为安培(A),电压和电动势的单位为伏特(V)；

(0叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒(rad/s),它表征正弦交流电流每

秒内变化的电角度；(piO、(puO、(peO分别叫做电流、电压、电动势的初相

位或初相，单位为弧度rad或度(。)，它表示初始时刻(t=0时)正弦交流电

所处的电角度。

最大值：正弦交流量最大的瞬时值。Im、Um、Em

有效值：根据交、直流电流热效应相等而确定的值。I、U、E

=0.7077

正m

U=^=0J07Um

V2

E

E=-^=0.707Em

A/2

3、正弦交流量的三要素

1）频率：正弦交流量一秒钟内重复变化的次数。f、赫兹（Hz）我国

50Hz、日本60Hz

T2兀

1=----

CO

周期：是指正弦交流量变化一次所用的时间。T、秒（s）

角频率是指正弦交流量一秒钟内变化的相位角。3、（弧度）rad/s

w=2Jif=2JI/T

2）最大值:

3）初相位：在t=0时，正弦交流量所对应的相位角。（P，-180＜（p＜=180,

t=0正弦交流量为正时（p为正，t=0正弦交流量为负时＜p为负

相位：正弦量任意时刻所对应的电位角

相位差：两个正弦量某时刻的相位之差

4.正弦交流量的表示法

1)解析式表示法

i(t)=Imsin(cot+(pio)

u(t)=Umsin(cot+(pu0)

e(t)=Emsin(cot+(pP0)

例如已知某正弦交流电流的最大值是2A,频率为100Hz,设初相位为

60°,则该电流的瞬时表达式为

i（t）=2sin（628t+60°）

2）波形图表示法

图7-2给出了不同初相角的正弦交

流电的波形图。

3）相量图表示法

图7-3正弦量的振幅相量图举例

正弦量可以用振幅相量或有效值相量表示，但通常用有效值相量表示。

（1）振幅（最大值）相量表示法

振幅相量表示法是用正弦量的振幅值做为相量的模（大小）、用初相角

做为相量的幅角，例如有三个正弦量为

e=60sin(wt+60°)V

u=30sin(wt+30°)V

i=5sin(cot-300)A

则它们的振幅相量图如图7-3所

（2）有效值相量表示法

有效值相量表示法是用正弦量的

有效值做为相量的模（长度大小）、仍用初相角做为相量的幅角，例如

u=22（x/2sin@f+530）V,i=0.4172sin@f）A

则它们的有效值相量图如图7-4所示。

二、单一参数的交流电路

1.纯电阻电路

只含有电阻元件的交流电路叫做纯电阻电

路。

U

i=V2Isin（cot+（p）

u=V2Usin(cot+(p)

U_

不U=RI

这说明，正弦交流电压和电流的有效值之图8T电阻电压”与电流/的

间也满足欧姆定律。波形图和相量图

电阻的两端电压u与通过它的电流/同相

2.纯电感电路

只含直流电阻和分布电容可以忽略的电感线圈的交流电路叫做纯电感

电路。

反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数叫做感抗。欧姆(Q)

XHOL=271fL

自感系数L的国际单位制是亨利(H),常用的单位还有毫亨(mH)、微亨

(RH),纳亨(nH)等，采用千进制。用于''通直流、阻交流”的电感线圈叫

做低频扼流圈，用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流圈。

1=42Isincot+（p）

u=后Usin[①t+（cp+90°）]

电感电压比

电流超前90。(或

71/2),即电感电

流比电压滞后

90°

3.纯电容电

路

只含介质耗

损和分布电感可

以忽略的电容的交流电路叫做纯电容电路。

反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数叫做容抗。欧姆(Q)

用于“通交流、隔直流”的电容叫做隔直电容器；用于“通高频、阻

低频”将高频电流成分滤除的电容叫做高频旁路电容器。

在电路中的交流电流与电容两端电压的

变化率成正比。Xc=]=—!—

i=Cdu/dt6yo2穴奠

u=V2Usin（cot+（p）U

i=V2Isin[cot+（（p+90°）]

电容电流比电压超前90°(或兀/2)，即电容电压比电流滞后90°

三、RLC串联交流电路

设电路中电流为

i=Imsin(cot)

则根据R、L、c的基本特性可得各

元件的两端电压：

uR=RImsin(cot),

0

uL=XLImsin(cot+90),

uc=XcImsin(cot-90°)

根据基尔霍夫电压定律(KVL)，在任一时刻总电压u的瞬时值为

u=uR+uL+uC

作出相量图，如图8-5所示，并得到各电压之间的大小关系为

上式U=4UK（U「Uc）2又称为电压三角形关系式。

由于UR=RI,UL=XLI,UC=XCI,

可得

u=』UK(U「Uc)2="R2+(XL-XC)2

2222

|z|=y=yjR+(XL-Xc)=-JR+X

上式称为阻抗三角形关系式，|z|叫做R-L-C

串联电路的阻抗，其中X=XL-XC叫做电抗。阻抗和

电抗的单位均是欧姆9）。阻抗三角形的关系如图

8-6所示。由相量图可以看出总电压与电流的相位

差（阻抗角）为

X

。二arcta匹/二arcta店主=arctan—

3RR

根据总电压与电流的相位差（即阻抗角（P）不同，将电路分为三种性质。

1）感性电路：当X〉0时，即XL>XC,（p>0,电压u比电流i超前1p,称

电路呈感性；

2）容性电路：当X<0时，即XIXXC,（p<0,电压u比电流i滞后|（p|,

称电路呈容性；

3）谐振电路：当X=0时，即XL=XC,（p=0,电压u与电流i同相，称

电路呈电阻性，电路处于这种状态时，叫做谐振状态，此时：

谐振频率为]

2H4LC

谐振频率fo只由电路中的电感L与电容C决定，是电路中的固有参数,

所以通常将谐振频率fO叫做固有频率。

串联谐振电路的特点

(1)电路的阻抗最小，电路呈电阻性

|Z|二R

(2)电流呈现最大_Us

(3)电感L与电容C上的电压大小相等，方向相反。

4.串联谐振电路的功率

(1)瞬时功率P

(2)有功功率P与功率因数入

瞬时功率在一个周期内的平均值叫做平均功率，它反映了交流电路中

实际消耗的功率，所以又叫做有功功率，用P表示，单位是瓦特(W)。

P=UIcos(p=UIZZ=cos(p

(3)无功功率Q

在交流电路中，将电能转换成电场能和磁场能所消耗的功率，它不对

外做功，所以叫做无功功率，用Q表示，单位是乏(var.kvar)

Q=Ulsincp

(4)视在功率s

在交流电路中，电源电压有效值与总电流有效值的乘积(ui)叫做视在

功率，用S表示，单位是伏安(VA)。S代表了交流电源可以向电路提供的

最大功率，又称为电源的功率容量。

S=UI九=P/S

电路的功率因数能够表示出电路实际消耗功率占电源总功率的多少。

特性名称电阻R电感L电容C

⑴

①阻抗电阻R感抗XL=O)L容抗VI/(coC)

阻

②直流呈现一定的通直流隔直流

抗

特特性阻碍作用(相当于短路)(相当于开路)

性③交流呈现一定的

通低频，阻高频通高频，阻低频

特性阻碍作用

①大小

UR-RIRUL-XLIL

⑵关系k=xed

伏②相位

安关系

关(电压与

系(pui=O°(pui=90°(pui—-90°

电

流相位

差)

储能元件

耗能元件，储能元件(R=0),

(Pc=o),存在无

⑶功率存在有功功率存在无功功率

功功率

情况

PR=URIR(W)Q,=ULIL(Var)

Qc=UcIc(Var)

内容R-L-C串联电路R-L-C并联电路

|z|=/i

|z|=7/?2+X27G2+B2

阻抗1

22

等效阻大小=ylR+(XL-XC)

抗

NR2XcXL

阻抗角(p=arctan(X/R)(p=-arctan(B/G)

电压或

大小

电流关U=ylui+(U-U)2

关系Lc

系

感性

X>X,IPUC,(p>0X<Xc,(p>0

电路LCLIL>IC,

电路性容性

X,.<Xc,UKUc,(p<0X>Xc,I/Ic,(p<0

质电路L

谐振

Xj-Xc,U二Uc,(p=0Xi-Xc,L=Ic,(=o

电路P

有功

功

率P=『R=UIcos(p(W)P=U2G=UIcos(p(W)

无功

功率功率Q=rX=UIsin(p(Var)Q=U2B=UIsincp(Var)

在

视

222

功率S=U/=/iZ]=^P+Q

R-L-C串联谐振电路R-L-C并联谐振电路

谐振条件XL=XCXgXc

.1

谐振频率"—2ny[LC

谐振阻抗|Z（）|=R（最小）|Z0|=Q3R=£(最大)

CA

=§（最大），。面最小）

谐振电流K

皿=1皿=1

品质因数

Ra)oCRRg)CR

元件上电压

UL=UC=QU,UR=UI|~Ic«QIo

或电流

通频带B=吟B=f-H

失谐时f>f0时，呈感性；f>f。时，呈容性;

阻抗性质时,呈容性。f〈f。时，呈感性。

对电源的要求适用于低内阻的信号源适用于高内阻的信号源

提高感性负载（7?Y）功率因数的方法，是用适当容量的电容器与感性负

载并联。对于额定电压为U、额定功率为P、工作频率为f的感性负载来说,

将功率因数从/I产COS®提高到/U=COS0,所需并联的电容为

P

C=w而5（tan@-tan%）

其中（pl=arccos入1,（p2=arccosA,2,且（pl>（p2，入1〈入2。

15三相交流电路

1.概念

由三个频率、幅值相等，彼此相位互差120度的单相交流电源构成的

电路。

第一相（U相）电动势：el=Emsin（（ot）

第二相（V相）电动势：e2=E„,sin（cot-1200）

第三相（W相）电动势：e3=Emsin（wt+120°）

显然,有el+e2+e3=0

2.三相电源的连接

方法

1）星形（Y）连接

三根相线（火线）U1、

VI、W1,一根中线（零线）

N（U2、V2、W2连在一起）。

由三根相线和一根中线

组成的输电方式叫做'图10-2三相绕组的星形接法

相四线制（通常在低压配

电中采用）

相电压：相线与中线的电压。

有效值Up

Ul=U2=U3=Up

线电压：相线与相线的电压。

有效值UL

U12=U23=U31=UL

=^Up

线电压比相应的相电压

超前30。

2）三角形（△形）连接

三根相线（火线），将VI与U2、W1与V2、U1与W2相连，并从三个始

端U1、VI、W1引出三根导线向外送电，没有中线（零线）。

相电压与线电压相等

UL=Up

这种没有中线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。

3、三相负载的连接方法

1）星形（Y）连接

将三相负载分别接在三

相电源的一根相线（火线和

中线（零线）之间。

相电压：Up

线电压：U]

UL=^Up

U

相电流：有效值Ip

线电流：有效值IL

Ip二IL

中线电流：o

对于对称负载星形（Y）连接可省略中线

2）三角形连接

将三相负载分别

接在三相电源的二根

相线之间

相电压:Up

线电压：uL

UL=UP

相电流:

线电流：

对于对称负载星形（Y）连接：H二右Ip,相位滞后300

3）三相电路的功率

三相负载的等于各相功率之和，即

P=P1+P2+P3

在对称三相电路中，无论负载是星形联结还是三角形联结，由于各相

负载相同、各相电压大小相等、各相电流也相等，所以总有功功率为

P=3Up/pcos（p=cos夕

其中夕为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相位

差。

三相电路的视在功率为

S=3Up/p=CUJL

三相电路的无功功率为

Q=3Up/psin(p=CUJLsin(P

三相电路的功率因数为

S

16实验六：交流电压测试实验

17二极管整流电路和滤波电路

一、二极管的作用及特性

1.半导体：

导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。如硅、楮

N型半导体：在硅或错的基片中掺入少量的神、睇或磷等后具备很多

自由电子

P型半导体：在硅或错的基片中掺入少量的保、锢或铝等后原子周围

存在很多电子脱离后形成的空穴。

2.PN结

将N型半导体和P型半导体连接起来就形成了二极管，N型半导体和P

型半导体的连接处称为PN结

3.二极管的作用

单向导电性，常用于检波、整流和数字电路中

4.分类、符号

按材料分为：硅管、错管