汽车电工电子技术 课件全套 张文品 模块1-8 汽车电子电路基础-新能源汽车电力电子关键技术

汽车电工电子技术Contents模块一汽车电子电路基础模块二直流电路模块三交流电路模块四磁场与电磁感应Contents模块五二极管与三极管模块六电动机与发电机模块七脉冲数字电路模块八新能源汽车电力电子关键技术学习目标模块一汽车电子电路基础

知识目标1.掌握万用表和电烙铁的使用方法及注意事项；2.掌握电阻、电容、电感的定义、特性及作用；3.掌握汽车电路的组成和特点。技能目标1.能识读汽车常见电路图符号和汽车系统电路图；2.能根据《数字式万用表操作规范》指引，对各类电子元件进行测量，并根据检测值判定其性能；3.能参照电路图，在教师的指导下焊接简单电路，确保电路功能实现；4.能查阅维修手册和电路图，对实训车辆前照灯熔断器和继电器进行检测，并根据检测值判定其性能。素养目标1.通过规范使用万用表测量电子元器件和使用电烙铁焊接电路板，培养学生规范操作的意识和严谨细致的职业精神；2.通过查阅国产品牌汽车维修手册和电路图，培养民族自豪感和精益求精的工匠精神。模块一汽车电子电路基础单元1万用表和电烙铁的使用单元2电阻、电容与电感原理及应用单元3汽车电路基础单元4识读汽车电路图学习导入单元1万用表和电烙铁的使用

在电子工程与汽车电路维修领域,万用表与电烙铁是工程维修人员的“左右手”。前者通过精准测量锁定故障点,后者通过精细焊接实现元件替换或线路修复。二者协同使用,能大幅提升故障诊断效率与维修质量。本单元将从测量原理、操作规范、工具联动三个维度,系统解析如何实现“测量—焊接”的无缝衔接。

在汽车电气维修领域,无论是诊断故障、验证参数,还是故障修复,万用表和电烙铁都是不可或缺的。本次任务,我们将学习使用万用表进行精准测量,使用电烙铁焊接电子元件。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用万用表的种类图1-1

指针式万用表万用表按显示方式分为指针式万用表和数字式万用表。指针式万用表是一种平均值测量仪表，采用磁电式测量机构，如图1-1所示。数字式万用表是采用数字技术，通过转换器将模拟量转换成数字量并进行显示的测量仪表。相较于传统的指针式万用表，它具有读数方便、准确度高、测量范围广、输入阻抗大、抗干扰能力强等特点，应用更为广泛，如图1-2所示。图1-2

数字式万用表一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用认识数字式万用表1.LED显示屏最大数值显示为1999或-1999，当被测量超过最大指示值时，显示1或-1。2.功能选择开关用于选择测量功能和量程。根据被测电量（电压、电流、电阻等）选择相应功能挡位，再按被测量的大小选择合适量程；使用完毕后调至“OFF”位置，关闭电源。3.表笔插孔数字式万用表一般有4个插孔，分别是COM、VΩ、μA/mA和10A/20A。黑表笔插入COM公共测试端插孔；红表笔有三种插法：测量电压、电阻、二极管、三极管及线路通断时，插入VΩ插孔；测量毫安级别电流时，插入μA/mA插孔；测量大于200mA的大电流时，插入10A或20A插孔。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用认识数字式万用表图1-3

数字万用表面板一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用数字式万用表可用于测量线路导通、熔断丝、电阻、直流电压、交流电压、直流电流、电容器、电感器、二极管、三极管等。电阻的测量将黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔，将旋钮转至电阻挡（Ω）。优先选择比预估阻值高一档的量程；若不确定阻值，可先选最大量程，再逐步下调。测量时两表笔接触电阻两端，避免手直接触碰电阻金属部分，防止人体电阻干扰测量结果。观察显示屏数值：若显示“OL”，表示超出量程，需调高挡位；若显示数值过小（如0.01），需调低挡位。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用2.电压的测量（1）直流电压的测量黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔，旋转挡位至直流电压挡。若不确定被测电压大小，先选择最高量程（如750V），再逐步降低量程。红表笔接触正极（高电位端），黑表笔接触负极（低电位端）；若表笔反接，屏幕会显示负值（如“－12V”），不影响测量结果。若显示“1.”，表示量程过小，需调至更高挡位。（2）交流电压的测量表笔插孔接法与直流电压测量一致，将功能挡位旋到交流电压挡。交流电压无正负之分，测量操作方法与直流电压相同。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用3.电流的测量黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“μA/mA”插孔（适用于400mA以下小电流）或“10A/20A”插孔（用于汽车、家用电路等大电流测量）。判断电流类型为直流或交流，直流旋至直流电流挡，交流旋至交流电流挡；若不确定电流大小，先选最高量程（如20A），再逐步降低。测量前关闭电路电源，将万用表串联接入电路，形成：电源→被测设备→红表笔→万用表→黑表笔→电源的闭合回路；接通电路电源后读取数值。若显示“OL”或屏幕闪烁，说明超量程，应立即断电并调高量程。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用操作禁忌：①禁止并联测量，万用表内阻极低，并联会造成电路短路，易烧毁设备或熔断保险丝；②禁止带电切换量程；③切换挡位前必须断电，否则易引发电弧、损坏仪表。4.电容器的测量电容放电：低电压（≤50V）、小容量（≤1000μF）电容，可用金属镊子或导线短接两极放电；高电压或大容量电容，需串联电阻或灯泡缓慢放电，禁止直接短路，避免产生火花引发危险。黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔，旋转挡位至电容测量挡。若不确定电容容量，先选最高量程，再逐步下调。将电容插入专用电容测试孔（部分万用表需用表笔接触引脚），等待3～5秒数值稳定后读取测量数据。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用5.线路通断测量黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔，旋转挡位至蜂鸣挡或电阻挡。测量前确保被测线路完全断电，防止损坏万用表或引发安全事故。将红、黑表笔分别接触导线、开关触点等线路两端：蜂鸣挡蜂鸣器发声且屏幕数值接近0，或电阻挡显示阻值小于5Ω，说明线路导通；蜂鸣挡无发声且屏幕显示“1”（无穷大），或电阻挡显示高阻值（大于200Ω），说明线路断路。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用6.二极管的测量黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔，旋转挡位至二极管/蜂鸣挡。确保被测二极管所在电路完全断电，并释放高压电容残余电荷。红表笔接二极管阳极，黑表笔接阴极，正常硅二极管显示0.5～0.7V，锗二极管显示0.2～0.3V；调换表笔反向测量，正常应显示“OL”。若反向仍显示低电压（如0.1V），说明二极管击穿短路。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用7.三极管的测量（1）确定基极黑表笔插入“COM”孔，红表笔插入“VΩ”孔，万用表调至二极管/蜂鸣挡。红表笔固定接任意一个引脚，黑表笔依次触碰另外两个引脚；若两次数值均在0.5～0.8V之间或有导通提示，则红表笔所接为基极。若无导通提示，互换红黑表笔重复操作。NPN型三极管：红表笔接基极时，黑表笔接触其余两脚均导通；PNP型三极管：黑表笔接基极时，红表笔接触其余两脚均导通。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用数字式万用表的使用（2）hFE功能法区分集电极与发射极将万用表切换至hFE放大倍数挡，把已确定的基极插入万用表三极管插座B孔，剩余两个引脚分别插入C孔、E孔，观察屏幕数值。若显示正常放大倍数（50～300），说明引脚插接位置正确；若数值极低（小于10）或显示无效，互换C、E插孔位置重新测量。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用万用表的使用注意事项测量前须确认被测参数（电压/电流/电阻）及量程范围，避免误用挡位测量；特别禁止用电流插孔测电压，否则会造成短路、烧毁万用表。更换量程前必须断开表笔与被测电路，禁止带电切换量程开关，防止产生电弧烧毁开关触点。禁止带电测量电阻，带电测量不仅会影响测量数值的准确性，还可能烧毁万用表或损坏电路元器件。测量未知参数时，先选择最大量程，再根据读数逐步缩小量程。(5)测量过程中避免手部接触表笔金属端，防止人体电阻接入电路造成测量误差。一、万用表单元1万用表和电烙铁的使用万用表的使用注意事项(6)测量大电流（如10A）时需使用专用插孔，单次测量时间不超过15s。(7)测量电容前必须对电容完全放电，严禁带电测量电容。(8)避免在强磁场、潮湿环境下进行测量及存放万用表。(9)万用表长期不使用时，需取出内部电池，防止电池漏液腐蚀内部电路与元件。二、电烙铁的使用单元1万用表和电烙铁的使用所需物料1.电烙铁电烙铁是焊接的主要工具，一般电子焊接用20～30W内热式电烙铁。2.焊锡丝焊锡丝按成分可分为含铅和无铅两种。含铅焊锡丝具有较低的熔点和良好的流动性，焊接效果较好，但铅对人体和环境有害；无铅焊锡丝则更加环保，符合现代电子制造业的发展趋势，但其熔点相对较高，焊接难度稍大。二、电烙铁的使用单元1万用表和电烙铁的使用所需物料3.助焊剂助焊剂的作用是辅助热传导、去除氧化物、去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积，帮助焊接，常见的有松香和锡膏等。4.其他工具其他工具包括焊台、小镊子、剪线钳、吸锡器、万用表等。电路焊接所需物料如图1-4所示。二、电烙铁的使用单元1万用表和电烙铁的使用操作规程图1-5电烙铁标准握持示意(4)加锡填充焊盘：当焊点达到合适温度后，将焊锡丝接触焊点，使焊锡均匀填充在焊盘上，加锡时间为1～2s。(5)移锡丝：焊锡填充适量后，迅速移开焊锡丝。(6)离烙铁：移开焊锡丝后，等待0.5～1s，再将电烙铁平稳移开。整个焊接过程需控制在3～5s内完成。(7)冷却检查：焊接完成后，让焊点自然冷却，切勿触碰。冷却后检查焊点质量，标准焊点呈圆锥形、表面光亮，无虚焊、桥连等缺陷。(8)清理工作台：焊接结束后，整理并清洁工作台与工具，保持场地整洁，保障后续使用安全。(9)注意事项：全程注意用电安全；电烙铁使用期间必须放置在专用烙铁架上，严禁随意摆放，防止误触烫伤。二、电烙铁的使用单元1万用表和电烙铁的使用操作规程图1-5电烙铁标准握持示意准备工具和材料：确保所有工具和材料齐全，包括电烙铁、焊锡丝、助焊剂、辅助工具等。清洁焊接表面：用酒精棉擦拭焊盘，去除油污、氧化物或助焊剂残留，确保焊盘表面光洁。烙铁与焊点预热：将电烙铁温度调至270℃±20℃，把烙铁头放在焊点上，使焊点和元件引脚均匀受热，预热时间控制在1～2s。电烙铁握持方法：建议采用“握笔式”姿势，手腕悬空便于灵活控制，烙铁头与电路板呈45°角，如图1-5所示。模块一汽车电子电路基础单元1万用表和电烙铁的使用单元2电阻、电容与电感原理及应用单元3汽车电路基础单元4识读汽车电路图学习导入单元2电阻、电容与电感原理及应用

在日常生活中，电脑、电视、空调、冰箱等电子产品提高了我们的办公效率和生活品质。可同学们有没有想过，这些产品为什么能“乖乖听话、任人摆布”呢？图1-6所示为海尔冰箱的电路板，它就是冰箱的“智慧大脑”。电路板上各式各样、大小不一的器件，就是各种电子元件。它们看似不起眼，却掌控着冰箱的运行奥秘。这些电子元件，每一个都有自身独特的特性和功能。它们相互配合、协同工作，才能让冰箱实现精准控温、保鲜食材。小小的电路板，蕴藏着大大的科技秘密。而这些秘密，就藏在我们即将学习的电子元件知识当中。接下来，就让我们一起走进电子元件的奇妙世界，揭开它们的神秘面纱，了解它们究竟是如何让家电变得智能又便捷的。知识学习单元2电阻、电容与电感原理及应用

电阻、电感和电容是众多电子元件中最基础、也是最重要的元件。在基础电路知识中，它们是电路的基本构成元件。电阻可限制电流、分压分流；电容能够储存和释放电荷，具备滤波、耦合等作用；电感可以储存磁场能量，起到阻流、滤波的效果。从实际应用来看，手机、电脑等电子产品，冰箱、空调等家用电器，其电路板上都大量使用这三类元件来实现各项功能。例如在冰箱电路板中，依靠各类元件相互配合，维持温度控制稳定运行。从职业发展角度来讲，电子、电气、自动化等相关专业领域，掌握电阻、电感、电容的基础知识，是从事电路设计、设备维修、产品研发等工作的必备前提，能够助力从业者在相关行业立足并实现长远发展。学习电路知识，必须首先掌握这三种元件的结构、特性及工作原理。一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用（一）电阻及特性电阻（Resistance，用“R”表示），电路符号为固定标识，单位是欧姆，符号为“Ω”，常见电阻如图1-7、图1-8所示。物理解释：当电流在导体中流动时，定向移动的电荷会与导体内带电粒子发生碰撞，导体对电流产生阻碍作用，这种阻碍作用即为电阻。电阻在电路中主要用于限制电流、调节电压，如同电路中的“关卡”，电阻阻值越大，对电流的阻碍作用就越强。电阻是导体的固有属性，其大小与导体的长度、横截面积、材料以及温度有关。例如：一般金属导体，温度升高，电阻增大；碳类材料则相反，温度升高，电阻反而减小。在电子电路中，电阻器为常用元器件，通过特殊制造工艺使其具备固定阻值，从而实现限流、分压等电路功能。图1-7色环电阻图1-8贴片电阻一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用

1.固定电阻：2.金属膜电阻：碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、绕线电阻、水泥电阻、玻璃釉膜电阻等。固定电阻（二）电阻的分类3.金属氧化膜电阻：采用真空蒸发工艺，在陶瓷基体上沉积金属膜制成。它具有精度高、稳定性好的特点，常用于对电阻精度要求较高的精密电路，如测量仪器、通信设备等关键电路中。金属氧化膜电阻是在陶瓷基体上形成金属氧化物薄膜制作而成。它具备良好的耐湿性与高温稳定性，适用于工作环境较为恶劣、湿度偏大或温度变化较大的电路中。一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用

固定电阻（二）电阻的分类4.线绕电阻：将电阻丝绕制在绝缘骨架上制成。该类电阻功率大、精度高，适用于大功率、高精度电路，如工业控制中的大功率驱动电路，以及需要精确分压的电路。水泥电阻是将电阻丝绕在瓷件上，再用水泥材料密封封装而成。其功率大、散热性能优良，多用于承受大功率的电路，例如电源电路限流电阻、音频放大器负载电阻等。5.水泥电阻：6.玻璃釉膜电阻：以玻璃釉作为电阻膜材料，耐热性与稳定性较好，可应用于高频、高压等特殊电路场合。一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用

可变电阻（二）电阻的分类1.节气门位置传感器：用于检测节气门开度，并将检测信号传递给发动机控制单元（ECU）。该传感器一般为可变电阻，随着节气门转动，电阻值随之发生变化；ECU根据电阻信号的变化判断发动机负荷状态，进而精准控制喷油量与点火时间。液位传感器：主要包括燃油液位传感器、冷却液液位传感器等。以燃油液位传感器为例，通常安装在燃油箱内部，利用浮子随油面高度上下浮动，带动可变电阻滑动臂移动，从而改变电阻阻值。2.液位传感器：一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用

可变电阻（二）电阻的分类3.空调温度调节：汽车空调系统的温度调节旋钮一般连接可变电阻。驾驶人旋转温控旋钮时，可变电阻阻值发生改变，以此实现车内温度的精准调节，提升驾乘舒适度。前照灯调光器：旋转调光器旋钮可改变可变电阻的阻值，从而调节控制前照灯的照明亮度。4.前照灯调光器：一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用特殊电阻在汽车上的运用：一、电阻单元2电阻、电容与电感原理及应用（三）色环电阻读数电阻的色环读数法是一种快速读取电阻阻值的方法。一般来说，电阻上会有不同颜色的色环，每个色环代表不同的数字或倍数。通过色环的组合，我们可以准确地读出电阻的阻值和误差。如图1-11所示。图1-11色环电阻读数对照表二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（一）电容及特性电容是一种能够储存电荷的元件，用符号C表示，电路符号为专用电容标识，单位是法拉（F）。常见单位还有：毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）。换算关系为：1F=103mF=106μF=109nF=1012pF。电容器基本结构由两个相互绝缘的导体极板（如金属箔）和中间的绝缘介质（如空气、陶瓷、电解质等）组成，核心功能是储存电荷与电场能量，内部结构如图1-12所示。按绝缘介质材料划分，电容器可分为电解电容、陶瓷电容、薄膜电容、云母电容、纸质电容等，如图1-13所示。图1-12电容器结构原理图二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（一）电容及特性二、电容特性（1）储存电荷与电场能量电容通过两极板积累正负电荷形成电场，储存能量。充电时，电荷在极板上积累，电场能增加；放电时，电荷释放，电场能转化为其他形式的能量。（2）通交流，隔直流o直流电路中：电容充电完成后，极板间无电荷移动，相当于开路，直流无法通过。o交流电路中：交变电压使电容不断充放电，形成电流，相当于“导通”。频率越高，电容对交流的阻碍作用越小。（3）容抗特性（交流电路中的阻碍作用）电容对交流电流的阻碍作用称为容抗（XC）,单位是Ω，计算公式为：XC=1/12πfC​（f为交流电频率，单位赫兹；C为电容，单位法拉）。二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（一）电容及特性二、电容特性二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电容的作用1.滤波电容滤波利用电容的充放电特性，动态调节电压，减小负载两端的电压波动，起到稳定直流电压的作用。图1-14a）为电路模型；从图1-14b）可清晰对比无电容滤波与加入电容滤波后的波形差异，接入电容后，电压波形变得更加平滑稳定。图1-14滤波二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电容的作用2.耦合电容的耦合作用，是利用电容将交流信号从前一级电路传递到后一级电路，同时隔离直流成分，保证各级电路的直流工作点互不影响。合理设计耦合电路，能够实现交流信号无损传输，同时提升电路的稳定性与抗干扰能力。如图1-15所示，当输入端输入直流信号时，会被电容C隔断；输入交流信号时，则可顺利传输至输出端。图1-15

RC耦合电路二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电容的作用3.旁路电容的旁路作用，是利用电容高频低阻的特性，为电路中的高频噪声及多余交流成分（统称杂质信号）提供低阻抗泄放通路，以此抑制干扰、稳定信号与电源电压。如图1-16所示，在输入端并联一只旁路电容，可将杂质信号对地旁路泄放，只保留有效信号送入电子控制单元（ECU）；同时旁路电容还能为芯片瞬时工作提供电量补给。图1-16旁路电容二、电容单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电容的作用4.储能储能电容（尤其是超级电容）在新能源汽车中应用广泛，具备高功率密度、可快速充放电、循环使用寿命长等特点，可与动力蓄电池形成性能互补，提升整车行驶性能。具体应用如下：(1)制动能量回收车辆制动时，电机反转发电，将动能转化为电能，由超级电容快速储存，可回收30%～50%的制动能量。比亚迪eBus系列、特斯拉Model3等车型均配备此项功能。(2)瞬时功率辅助（加速、爬坡工况）车辆加速或爬坡时，超级电容与动力电池并联工作，提供瞬时大电流。例如电机启动需200A电流时，蓄电池仅输出100A，剩余100A由超级电容补足。既能提升车辆动力性能，又可减轻动力电池负荷，延长电池使用寿命。丰田THS混合动力系统中，便采用超级电容辅助镍氢电池，优化整车动力输出。(3)短时供电车辆断电后，超级电容可为散热风扇、车载中控、车灯、车门解锁等车载设备短时供电，提升用车体验。三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（一）电感及特性1.电感电感的本质是导线绕制的线圈,分为空芯电感、铁芯电感及磁芯电感,如图1-17所示。当电流通过线圈时,周围会产生磁场,符号L,空芯电感电路符号“”,铁芯电感电路符号“”,单位为亨利(H),常见单位还有毫亨(mH)、微亨(μF)。图1-17电感器三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（一）电感及特性2.电感特性(1)感应电动势。电感有“阻碍电流变化”的特性,即当电感中电流变化时,会产生感应电动势(反电动势)阻碍电流变​化。表现为电感电流不能突变。开关闭合瞬间，电感相当于开路，延缓电流上升；开关断开时，电感释放储存的磁场能量，容易产生高压电压尖峰。。(2)磁场储能。能量以磁场形式存在,储存能量，充放电速度快。(3)通直流,隔交流。感抗XL=2πfL,感抗与频率成正比,直流电路中f=0,相当于通路,高频高阻、低频低阻。可应用于低通滤波：串联电感阻碍高频信号，允许低频信号通过，常用于电源EMI滤波；也可用于高频扼流：如收音机天线电感，用来阻隔、滤除高频噪声。三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电感的作用1.滤波电感电感与电容配合组成LC滤波电路,利用两者的频率特性实现信号滤波,抑制电源中的高频噪声(如ECU电源模块的π型滤波)。如图1-18所示,低频信号经L1到达负载RL,而高频信号经C1滤除,无法到达负载。图1-18

LC滤波电路三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电感的作用2.储能电感在开关电源中存储能量并释放，实现电压转换，如汽车LED前照灯驱动电路的升压电感和DC/DC电压变换器。Buck电路主要由开关管、二极管、电感、电容和负载组成。当开关管导通时，电源向电感充电，电感储存能量，同时向负载供电；当开关管关断时，电感通过二极管续流，释放之前储存的能量，继续向负载供电。通过控制开关管的导通和关断时间，可以实现对输出电压的调节，使输出电压低于输入电压。图1-19

Buck电路三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电感的作用(1)输入电源Vi：提供直流输入，如蓄电池、整流器输出。(2)开关K：高频MOSFET金属—氧化物—半导体场效应晶体管，控制能量通断，通过占空比D调节输出电压。(3)储能电感L1：储存磁场能量，实现电压变换，是电路核心储能元件，电流不能突变。(4)续流二极管D1：开关断开时，为电感电流提供续流回路，避免产生电压尖峰，起到保护电路的作用。(5)滤波电容C1：平滑输出电压，滤除电压纹波，与电感组成LC滤波电路，抑制高频噪声。(6)输出Vo：输出稳定直流电，可实现升压或降压，由开关管占空比决定。三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（二）电感的作用3.耦合电感电感的耦合作用以电磁感应原理为基础，依靠磁场相互作用，实现电路之间的信号传输与能量传递，核心原理为互感效应。典型应用场景：变压器依靠线圈匝数比耦合能量，传输效率可达95%以上；无线充电利用发射线圈与接收线圈进行磁场耦合，完成电能无线传输，适用于手机、电动汽车等设备，传输距离不超过10厘米，效率在80%至90%之间。电感耦合借助磁场交互，实现能量和信号的非接触式传输，是电力电子、无线通信、传感器等领域的核心技术。实际设计中，需根据应用场景优化耦合系数、匝数比与磁芯材质，兼顾传输效率和抗干扰能力，满足高压变压、近距离能量传输、信号滤波等各类工程需求。动态耦合是变压器、互感器的理论基础，通过电流变化引起磁场变化，再利用互感作用在副线圈感应出电压。图1-20电感耦合变压电路三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（三）电感在汽车上的运用1.DC/DC变换器DC/DC变换器用于把直流电压转换成车内各类电子设备所需的不同电压。传统燃油汽车中，可将12V蓄电池电压转换为5V或3.3V，为车载娱乐系统、各类传感器、微控制器等设备供电。新能源汽车中，DC/DC变换器把动力蓄电池的高压电转换成低压电，给低压蓄电池充电，替代了传统燃油车的发电机。动力蓄电池输出的高压电经过高压配电箱PDU送入DC/DC变换器，再由变换器将高压转换为整车各系统所需的工作电压。图1-21新能源汽车高压系统三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（三）电感在汽车上的运用2.点火线圈点火线圈是汽车点火系统的核心部件，本质为升压变压器，由初级线圈和次级线圈组成。初、次级线圈匝数比约为1∶100。发动机控制单元控制初级线圈电路的通断，初级线圈电流发生快速变化时，会在次级线圈感应出一万至三万伏的高压电。高压电输送至火花塞产生电火花，从而点燃发动机气缸内的可燃混合气。图1-22点火线圈原理图三、电感单元2电阻、电容与电感原理及应用（三）电感在汽车上的运用3.电磁继电器汽车电磁继电器依靠电磁吸合与机械复位的工作机制，实现电路安全保护、逻辑切换与智能控制等功能。它在传统燃油汽车和新能源汽车中应用广泛，能够保障整车运行的可靠性、安全性与智能化水平，是现代汽车电子架构中必不可少的关键元器件。汽车电磁继电器的工作原理：在继电器线圈两端施加12V电压，线圈通电后产生电磁吸力，使触点开关被吸合，接通负载电路；当线圈断电时，电磁吸力随之消失，触点开关在弹簧复位力的作用下恢复原位，断开电路。图1-23电磁继电器模块一汽车电子电路基础单元1万用表和电烙铁的使用单元2电阻、电容与电感原理及应用单元3汽车电路基础单元4识读汽车电路图学习导入单元3汽车电路基础

在现代汽车系统中，电路系统处于核心地位，如同车辆的神经网络，管控着车辆各项功能的正常运行。当坐在驾驶座转动钥匙启动车辆，汽车灯光点亮、发动机开始运转，这一系列操作的背后，都依靠汽车电路来实现。汽车电路结构十分复杂，无论是基础的照明系统，还是精密的发动机控制系统，都离不开电路的支撑。学习本单元知识，可以深入掌握汽车电路的工作原理，为今后汽车检修与维护工作筑牢基础，也是汽车相关专业人员必须具备的专业知识储备。知识学习单元3汽车电路基础

本单元将从汽车电路的组成、汽车电路特点、常见汽车电路符号等方面，带领大家学习汽车电路基础知识。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础一、汽车电路的组成在初中物理中，我们已经学过传统直流电路的基本组成：电源、负载、导线和开关。例如灯光电路里，电池提供电能，开关控制电路通断，灯泡作为负载实现发光。这种闭合回路的核心原理，同样也是汽车电路的基础。汽车电路的组成和传统电路类似，主要由电源、保护装置、导线与插接器、用电设备等部分构成。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础

1.电源：2.开关：传统燃油车：蓄电池+发电机；新能源汽车：DC/DC变换器+蓄电池。3.保护装置：4.导线和插接器：5.用电设备：点火开关和设备开关。导线用于连接电源、用电设备、控制元件等。插接器实现电路的快速连接与断开。汽车电路熔断器、继电器、断路器、易熔线等。低压用电设备：起动系统、照明与信号系统等。高压用电设备：驱动电机、空调系统等。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（一）电源传统电路电源一般采用单一电源，比如干电池，电量耗尽后需要更换或充电。而汽车采用蓄电池加发电机的双电源供电系统。发动机未启动时，由蓄电池为全车用电设备供电；车辆行驶过程中，发电机正常工作，一方面向全车用电设备供电，同时还为蓄电池补充充电，如同手机边使用边充电一样。图1-25汽车电源组成一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（一）电源新能源汽车电源由高压电池组（300~800V直流）、DC/DC变换器和蓄电池组成。DC/DC变换器把高压电池的电能转换成稳定的12V或24V低压直流电，给整车低压用电系统供电，替代了传统燃油车发电机与蓄电池的供电结构。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（二）开关在汽车电路里，开关负责控制电路的接通与断开，主要分为两大类：一类是点火开关，另一类是设备开关，包括灯光组合开关、刮水系统开关、制动灯开关、空调开关等。多数用电设备由点火开关和设备开关串联控制，需要两个开关同时打开才能正常工作，例如灯光、空调、刮水器等；还有部分用电设备仅由设备开关单独控制，比如危险报警闪光灯、座椅调节开关和驻车灯等。点火开关是车辆起动系统的核心部件，可通过机械钥匙、智能钥匙或一键启动按钮进行操作。它的作用不只是简单点火，还负责控制整车电气系统电源分配、发动机起动，同时具备防盗保护、转向盘锁止等功能。图1-27点火开关一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（二）开关

点火开关有4个挡位:LOCK挡——关闭电源、全车锁止;ACC——附件通电;ON——全车通电;START——起动车辆。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（三）保护装置汽车电路保护装置是保障汽车电气系统安全运行的关键部件，主要用来防止电路过载、短路、漏电等故障，避免造成线路烧毁、用电设备损坏，甚至引发车辆火灾。常见保护装置包括熔断器、继电器、断路器、易熔线等。熔断器和继电器大多集中安装在汽车配电盒中，配电盒通常布置在发动机舱和仪表板下方位置。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（三）保护装置1.熔断器熔断器串联接入汽车电路当中，当电路电流超过额定数值时，内部熔断丝自动熔断，切断电路，避免过载或短路故障损坏用电设备。熔断器常用规格有5A、7.5A、10A、15A等，主要应用于灯光系统、空调压缩机、ECU供电电路等部位。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（三）保护装置2.继电器继电器利用电感线圈产生的电磁吸力控制电路通断，实现**小电流控制大电流**，同时隔离控制电路与主电路，保护开关触点不被大电流烧蚀。继电器多用于前照灯、空调压缩机、燃油泵等大功率用电设备，避免主控开关直接承受大电流负荷。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（三）保护装置3.断路器断路器属于可重复使用的电路保护装置。当电路电流超过限定值时，内部触点自动断开以切断电路，故障排除后可手动或自动复位。断路器依靠双金属片热效应工作，电路过载时双金属片受热变形断开电路，冷却后自行复位，多用于座椅加热电路。主要应用于电动车窗、座椅调节、刮水器等电机负载电路。4.易熔线易熔线主要用于保护蓄电池正极主线路等整车主电路，它的线径比普通导线更细，电路发生过载故障时，会优先于主线路熔断，从而保护整车主线束安全。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（四）导线和插接器1.导线汽车导线是传输电能与电信号的导体，相当于汽车电路的血管，用来连接电源、用电设备和控制元件。导线由导体、绝缘层组成，部分信号专用导线还带有屏蔽层。导线的关键参数主要为标称截面积和颜色编码，不同标称截面积的导线，对应允许承载的负载电流各不相同。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（四）导线和插接器2.插接器插接器有防水型和非防水型，主要作用是：实现电路的快速连接与断开（如维修时拔插）；保护导线端子，防止氧化、腐蚀与机械损伤；标准化接口，便于批量生产与维护（如同一车企不同车型通用插接器），如图1~31所示。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（四）导线和插接器2.插接器插接器的锁止机构种类较多，想要拆卸插接器，首先需要解除闭锁机构，不能暴力拆卸，否则会损坏插接器。拆卸方法如图1~32所示。一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（五）用电设备1.起动系统起动系统主要由蓄电池、起动机、起动继电器和点火开关等组成，如图1~33所示。其作用是将蓄电池电能转化为起动机机械能，通过飞轮起动发动机。图1-33汽车起动系统一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（五）用电设备2.照明与信号系统汽车照明与信号系统主要用于保障行车安全、传递车辆状态及驾驶意图。照明系统分为室外照明和室内照明系统，室外照明系统有前照灯、雾灯、示廓灯、牌照灯、倒车灯等，室内照明系统有顶灯、仪表灯、阅读灯、行李舱灯、脚灯/氛围灯等。信号系统有转向灯、危险报警闪光灯、转向灯、制动灯、驻车灯、喇叭信号等。汽车照明与信号系统如图1~34所示。图1-34汽车照明与信号系统一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（五）用电设备3.电子控制系统汽车电子控制系统是车辆的“神经中枢”，主要由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三大部分组成，三者通过线束和车载网络（如CAN总线）实现数据交互。汽车配备驱动系统、舒适系统、信息系统等各类控制单元（ECU），可实现数据传输与共享，提升系统工作效率、车辆舒适性及安全性，如图1~35所示。未来电子控制系统将由传统分布式ECU逐步整合为域控制器（如底盘域、车身域），减少线束成本并提升算力（如特斯拉中央计算平台）；同时通过OTA升级更新ECU程序（如蔚来汽车远程优化续驶里程算法），实现功能持续进化；并可实现车路协同，优化通行效率、降低事故率。图1-35大众车系网联拓扑图一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（五）用电设备4.仪表与信息娱乐系统汽车仪表与信息娱乐系统，集中收集并处理汽车内外各类信息，依托计算机软件、无线通信、多媒体等技术，实现多媒体娱乐、定位导航、无线上网、安全防范、移动办公、数字仪表及故障检测等功能，是提升驾驶安全性与舒适性的车载信息娱乐设备，如图1~36所示。汽车仪表与信息娱乐系统既区别于常规DVD、导航设备，也和普通个人计算机、笔记本电脑存在差异。图1-36大众车系音响系统一、汽车电路组成单元3汽车电路基础（五）用电设备5.辅助电器系统辅助电器系统是为提升车辆功能性、舒适性、安全性及便利性而设计的电气设备集合，主要包括空调系统、座椅系统、门窗系统、智能钥匙与进入系统、刮水系统、车载冰箱等。6.新能源汽车高压用电设备新能源汽车高压用电设备有驱动电机、空调系统等，如图1~37、图1~38所示。图1-37驱动电机图1-38新能源汽车空调系统二、汽车电路特点单元3汽车电路基础二、汽车电路特点汽车电路相较其他电路有下特点。

1.低压直流：汽车电路采用12V或24V的低压直流供电体系，这一设计具有显著的优势与安全意义。低压系统能有效降低触电风险，保障人员安全，同时也减少了对电气设备绝缘性能的要求，降低了成本。在传统燃油汽车中，该体系由蓄电池和发电机协同供电。发动机未起动时，蓄电池为车辆的电子设备供电，如车内照明、音响等；发动机起动后，发电机开始工作，一方面为车辆的用电设备供电，另一方面为蓄电池充电。新能源汽车则有所不同，DC/DC变换器（高压转低压）将动力蓄电池的高压电转换为12V，为低压蓄电池充电并维持其电压，类似燃油车发电机功能。2.双电源：3.负极搭铁与单线制：车上同时配备蓄电池和发电机这两种电源,二者协同工作,为汽车的各种用电设备提供稳定、可靠的电能。如图1-39所示。单线制是将蓄电池负极与车身相连接,利用车身的金属框架作为电流回路,仅使用一根导线连接电源和用电设备。如图1-40所示。这种布线方式具有明显的材料节约价值，减少了导线的使用量，降低了车辆的质量和成本。汽车电路特点二、汽车电路特点单元3汽车电路基础双电源，如图1-39所示。1—点火开关；2—仪表盘；3—配电盒；4—蓄电池；5—负极搭铁点；6—起动机；7—发电机；8—发动机二、汽车电路特点单元3汽车电路基础负极搭铁与单线制，如图1-40所示。图1-40蓄电池负极与车身连接三、常见汽车电路符号单元3汽车电路基础三、常见汽车电路图符号三、常见汽车电路符号单元3汽车电路基础三、常见汽车电路图符号三、常见汽车电路符号单元3汽车电路基础三、常见汽车电路图符号模块一汽车电子电路基础单元1万用表和电烙铁的使用单元2电阻、电容与电感原理及应用单元3汽车电路基础单元4识读汽车电路图学习导入单元4识读汽车电路图

在汽车电气故障诊断、电器改装等领域，识读汽车电路图非常重要。以汽车远光灯不亮故障为例，维修人员需要依据电路图排查故障点，判断是灯泡、电源、线路还是其他部件出现问题。在汽车改装方面，电路图能帮助改装师了解车辆原有电路布局，合理规划新增设备的线路连接，确保改装的安全性和稳定性。随着现代汽车电子技术的飞速发展，对电路图识读提出了新的要求。智能驾驶系统的出现，使信号传输和逻辑控制呈现模块化特点；新能源汽车的高压系统与传统低压电路并存，进一步加剧了汽车电路的复杂性，也对维修人员的专业能力提出了更高要求。因此，掌握汽车电路图识读技能，是适应现代汽车维修工作的必备能力。知识学习单元3汽车电路基础

本单元将从汽车电路图的类型和特点、识读技巧以及典型车型电路图识读等方面，带领大家学习汽车电路图相关知识。一、汽车电路图类型单元4识读汽车电路图（一）电路框图汽车电路框图（或原理框图）是通过带注释的框或符号，概略表示汽车电气系统或分系统基本组成、相互关系及主要特征的简图，如图1~41所示。其作用在于清晰表达系统部件组成、连接方式及信息流传递，帮助使用者整体认识和把握电路系统，便于在汽车电路学习和维修过程中掌握电路系统原理。图1-41大众迈腾娱乐系统电路框图一、汽车电路图类型单元4识读汽车电路图（二）线束图汽车线束图是根据电气设备在汽车上的实际安装部位绘制的全车电路图，常用于汽车主机厂总装线和修理厂的连接、检修与配线，能清晰展示电线束与各用电器的连接部位、接线端子的标记、线头、插接器（连接器）的形状及位置等信息。将露在线束外面的线头与插接器进行详细编号或用字母标记，是一种突出装配记号的电路表现形式，能清晰显示各插接器的编号和连接线束，便于安装、配线、检测与维修，如图1~43所示。图1-43比亚迪左后车门线束图一、汽车电路图类型单元4识读汽车电路图（三）元件位置图元件位置图一般采用绘制立体图或实物照片的形式，立体感强，能直观、清晰地反映电器在车上的实际位置，具有很高的实用价值。图1~44所示为车辆多媒体系统元件位置图，清晰地显示了多媒体系统各元件所在的位置，为维修提供很大方便。图1-44多媒体系统元件位置图一、汽车电路图类型单元4识读汽车电路图（四）电路原理图电路原理图是采用标准化电气符号和连线方式，依据汽车各系统工作原理与电气设备连接关系绘制而成。它不体现元件实际物理位置和外观，只专注展示电路电气逻辑与信号流向。其核心作用是为电路设计、分析、维修和教学提供理论依据，便于工程技术人员快速读懂电气设备工作原理，分析并排除电气系统故障。图1~45所示为大众朗逸电源、起动系统电路图，清晰展示了蓄电池、发电机和起动机三者之间的电路连接关系。图1-45大众朗逸电源、起动系统电路图二、汽车电路原理图特点单元4识读汽车电路图（一）低压电路原理图特点(1)高低电位：电源正极为高电位，通常画在电路图上部；搭铁为低电位，布置在下方，电流流向自上而下。各电器系统按顺序排列，布局简洁规整、走线平直不迂回曲折，便于阅读和理解整体电气系统结构，也可独立分析各用电设备。(2)采用统一符号：电气符号标准化遵循GB/T4728系列国家标准，保证不同车型电路图中电气符号统一规范，方便技术人员识读与技术交流。(3)标注详细：电器旁标注名称及代码，包含控制器件、继电器、过载保护器件、用电器、铰接点及搭铁点等；导线标注颜色、规格代码；部分车型还标注所属电气系统代码，便于快速定位电气部件和导线在车辆上的具体位置。(4)呈现非工作状态：标准电路图画法中，开关触点、继电器均处于零位或静态不通电状态，便于分析电路逻辑及开展故障定位检修。二、汽车电路原理图特点单元4识读汽车电路图（一）低压电路原理图特点(5)遵循回路原则：电流从电源正极出发，经过导线、熔断器、开关到达用电器，再经导线或搭铁回到同一电源负极，构成完整闭合回路，有助于理解电路工作原理和排查电气故障。(6)分系统绘制：整车电路按照功能及工作原理，划分为电源系统、起动系统、点火系统、照明系统、信号系统等多个独立电路系统，便于分析和梳理结构复杂的整车电路。二、汽车电路原理图特点单元4识读汽车电路图（二）高压电路图特点汽车高压电路常见于新能源汽车，主要由动力蓄电池、高压配电装置（PDU）、驱动电机、DC/DC变换器、空调压缩机、PTC（正温度系数热敏电阻）、充电口、车载充电机、高压维修开关等组成，如图1~46所示。高压电路电压为300~800V，低压电路为12V/24V，两者采用分层标注；高压导线通常用橙色或“HV”标识，以此区分低压电路。高压系统设有独立回路，由于高压电路工作时会产生较强电磁干扰，电路图布局会合理规划高压线路与低压线路、电子设备之间的隔离与屏蔽，降低电磁干扰对其他部件的影响。图1-46新能源汽车高压系统拓扑图三、识读电路图技巧单元4识读汽车电路图（一）阅读图注与基础符号

认真阅读图注,明确电路图名称、技术规范,熟记常见符号及国家标准规范是基础,必须牢记熔断器、继电器、传感器等符号,同时要严格遵循GB/T4728系列国家标准的规定。（二）回路分析与逻辑拆解

“电源→开关→保护装置→用电设备→搭铁”是基础回路分析流程。从电源出发，沿着电流流向，依次追踪开关通断状态、保护装置工作状态以及用电设备运行情况，最终回到搭铁端，即可清晰理清电路的工作逻辑。（三）从全局到细节进行拆解(1)按功能模块划分电路图区域，可将电路图分为电源系统、起动系统、照明系统、电子控制系统等。(2)解析“工作电流”和“控制信号流”路径，以前照灯电路为例：工作电流路径：蓄电池正极→熔断丝→前照灯继电器开关触点→灯泡→蓄电池负极。控制信号流：点火开关→前照灯开关→继电器线圈→ECU控制信号。识读汽车电路图要遵循“先模块后细节、先电源后信号、先常态后故障”的原则，通过熟记电气符号、拆解电路路径、对比参数状态三步法，结合维修手册与实物实操，可逐步提升电路图识读效率。四、识读大众车型电路图单元4识读汽车电路图（一）电路图结构大众车型电路图中，每个元件都有特定符号和字母代号，如A表示蓄电池、B表示起动机、G多为仪表或传感器类、K为指示灯类等。同时，要牢记接线代码含义：30号线是常电源线，直接与蓄电池正极连接；15号线是点火线，点火开关位于“ON”或“ST”时与蓄电池正极连接；X线是卸荷线，大功率用电设备（前照灯、刮水器、空调等）与X线连接，起动发动机时，该挡位线会自动断电，保证发动机顺利起动；50号线是起动线，点火开关位于起动挡时与蓄电池正极连接；31号线是搭铁线，与蓄电池负极连接。（二）运用断线代号法大众汽车全车电路图通常分为三部分：上部为中央配电盒电路，标明了熔断丝的位置和容量等；中部为车上电器元件及连线，详细描述各个元件的连接方式；下部为搭铁线，搭铁线用圆圈圈起来的数字或字母加数字标注，方便查找连线另一端的位置。如图1~47所示，SC20/SC48表示电源，中间表示连接线路，下方横线用数字表示线路编号和搭铁线。四、识读大众车型电路图单元4识读汽车电路图图1-47大众ID4USB充电插座THANKYOU汽车电工电子技术Contents模块一汽车电子电路基础模块二直流电路模块三交流电路模块四磁场与电磁感应Contents模块五二极管与三极管模块六电动机与发电机模块七脉冲数字电路模块八新能源汽车电力电子关键技术学习目标模块二直流电路

知识目标1.掌握直流电路基本组成、功能及电流和电压特性；2.区分直流电路通路、断路、短路三种工作状态及其对设备的影响；3.掌握电流、电压、电位、电动势、电能、电功率的定义及单位换算；4.掌握欧姆定律、基尔霍夫电流定律(KCL)与电压定律(KVL)的数学表达、核心思想及应用场景；5.掌握叠加定理的定义、适用条件及限制。技能目标1.能运用控制变量法设计实验验证欧姆定律定量关系，分析实验误差来源，并提出改进措施；2.能运用欧姆定律计算简单电路的电流、电压及电阻，应用基尔霍夫定律建立节点电流方程与回路电压方程；3.能通过仿真软件（Proteus等）验证叠加定理及电路定律的普适性，将多电源电路分解为单电源作用的子电路。素养目标1.培养安全操作意识与严谨务实的工作态度，重视短路风险防范，保证实验数据真实可靠；2.通过小组分工协作完成实验任务，借助沟通协调从实验现象归纳物理规律，提升综合职业素养。模块二直流电路单元1直流电路基础单元2直流电路基本物理量单元3欧姆定律的应用单元3基尔霍夫定律的应用单元5叠加定理学习导入单元1直流电路基础

“故障车灯背后的秘密”——深夜，汽修店驶来一辆轿车，左侧前照灯不亮，车主焦急地说：“刚换了灯泡，还是没反应！”经验丰富的张师傅笑了笑，递给学徒小林一个数字式万用表：“先别急着拆灯，测测熔断丝两端的电压，再查查搭铁点有没有氧化。”小林盯着万用表，心里嘀咕：“这‘电路医生’的工具到底怎么用？直流电和家里插座的电有什么区别？汽车电路为什么能靠一根线控制整个系统？”汽车电路就像人体的血管，电流是流动的“血液”，而电压是推动血液流动的“心脏”。今天，我们将化身“电路侦探”，把万用表当作“听诊器”，揭开直流电路的组成密码，破解汽车电源的电压之谜。一、直流电路的“四大核心器官”单元1直流电路基础电源

电路的“心脏”，功能为提供持续电压差，驱动电流循环，为电路提供稳定的直流电压，常见的有干电池、蓄电池、直流电源适配器等。例如，手电筒中的干电池为灯泡提供直流电能。在汽车中，蓄电池（12V）为直流，起动瞬间释放300-600A电流，堪比小型电焊机！发电机（14V）也为直流，发动机皮带带动发电机转子旋转，输出直流电。常见的直流电源如图2-1所示。图2-1常见直流电源一、直流电路的“四大核心器官”单元1直流电路基础负载

电路的“肌肉”，是消耗电能的元件，能量转化大师。如电阻、灯泡、电动机等。以灯泡为例，电流通过灯丝，将电能转化为光能和热能。在汽车中，车灯：电能→光能（卤素灯发热量高达200℃），电机：电能→机械能（雨刷电机扭矩可达5N·m）。常见的负载如图2-2所示。图2-2常见负载一、直流电路的“四大核心器官”单元1直流电路基础导线

电路的“血管”，用于连接电路中的各个元件，形成电流通路，通常由铜或铝等导电性能良好的材料制成。汽车导线黑科技有：单线制-仅用一根导线供电，车身金属作为回路，如电流从蓄电池正极→大灯→车身→蓄电池负极；线束防护-波纹管+防火胶带。常见导线图如图2-3所示。图2-3导线一、直流电路的“四大核心器官”单元1直流电路基础开关

电路的“神经中枢”，用于控制电路的通断，实现对负载工作状态的控制。常见开关图如图2-4所示。图2-4常见开关一、直流电路的“四大核心器官”单元1直流电路基础

直流电路拟人化卡通解剖图（电源=心脏、负载=肌肉、导线=血管、开关=神经）如图2-5所示。图2-5直流电路拟人化卡通解剖图一、直流电路的“四大核心器官”单元1直流电路基础直流电路基本组成图如图2-6所示图2-6电路的基本组成

二、直流电路的两大特性单元1直流电路基础电流特性：在直流电路中，电流从电源的正极流出，经过负载等元件，再回到电源的负极，方向始终保持不变。其大小可以是恒定的，也可以根据电路元件的参数和电源电压的变化而有所不同，但在特定条件下，对于一个确定的直流电路，电流大小是相对稳定的。电压特性：直流电路中各点的电压也是相对稳定的。电源两端有固定的直流电压，负载两端的电压则根据其电阻大小和通过的电流按照欧姆定律来确定。在串联电路中，总电压等于各部分电路电压之和；在并联电路中，各支路两端的电压相等，且等于电源电压。三、直流电路的三种工作状态单元1直流电路基础通路：电路闭合，电流能在回路中正常流动，电源输出电能，负载正常工作，实现电能到其他形式能量的转换。断路：电路中有断开点，电流无法形成回路，电路中无电流通过，负载不工作，电源电能无法传输至负载。短路：电源两端或电路中电阻极小部分直接相连，电流不经过负载，电流极大，易损坏电源和导线，甚至引发危险。三、直流电路的三种工作状态单元1直流电路基础直流电路的三种工作状态如图2-7所示。图2-7直流电路的三种工作状态四、等效电阻单元1直流电路基础

图2-8串联电路等效电阻四、等效电阻单元1直流电路基础

四、等效电阻单元1直流电路基础图2-9并联电路等效电阻(二)并联电路等效电阻(1)几个电阻并联后的总电阻,比其中任何一个电阻都要小。(2)并联电路的等效电阻如图2-9所示。四、等效电阻单元1直流电路基础

模块二直流电路单元1直流电路基础单元2直流电路基本物理量单元3欧姆定律的应用单元3基尔霍夫定律的应用单元5叠加定理学习导入单元2直流电路基本物理量

生活中，我们每天都在与“电”打交道：手电筒的灯光、手机的充电、电动车的驱动等，这些场景背后都离不开直流电路的支撑。直流电路是电工电子技术的基础，而要分析和设计直流电路，首先需要掌握其核心——基本物理量。手电筒按下开关后，电流是如何流动的？手机充电器标注的“5V2A”代表什么含义？电池的电动势和端电压有什么区别？这些问题的答案都藏在电流、电压、电位、电动势、电阻等基本物理量中。本单元将带你从生活现象出发，系统学习这些物理量的定义、测量方法及其相互关系，为后续电路分析打下坚实基础。电流定义

电流是电荷的定向移动形成的物理量，用符号I表示。单位时间内通过导体横截面的电荷量即为电流大小，公式为：单元2直流电路基本物理量一、电流

电流定义

方向规定：习惯上以正电荷移动的方向为电流方向（如图2-10所示）。在金属导体中，实际移动的是带负电的自由电子，因此电子移动方向与电流方向相反。单元2直流电路基本物理量一、电流图2-10电流方向示意图电流方向为正电荷移动方向，与电子移动方向相反电流的分类在电工技术中，电流的分类是理解电路特性的基础。根据电流的方向和大小随时间的变化规律，电流主要分为直流电（DC）和交流电（AC）两大类。掌握这两类电流的特点，有助于我们更好地分析电路工作原理及选择合适的电源设备。单元2直流电路基本物理量一、电流电流的分类-直流电单元2直流电路基本物理量一、电流定义：电流的方向不随时间变化的电流称为直流电。若电流的大小也保持恒定，则称为恒定电流（如干电池供电的手电筒电路中的电流）。特点：1）方向恒定：电流始终从电源正极流向负极，不会反向（如图2-11a所示，波形为一条水平线）。2）大小稳定：理想情况下，恒定电流的大小不随时间变化；实际中可能因电源内阻或负载变化略有波动，但方向不变。3）低电压安全：常见直流电源（如干电池1.5V、锂电池3.7V、蓄电池12V）电压较低，多属于安全电压范围，广泛用于便携设备。应用场景：1）便携电子设备：手机、手电筒、遥控器等依赖干电池或锂电池提供直流电；2）工业控制：PLC（可编程逻辑控制器）、传感器等需要稳定直流电源保证信号精度；3）电动汽车：动力电池输出直流电，经逆变器转换为交流电驱动电机。电流的分类-交流电单元2直流电路基本物理量一、电流01电流分类-交流电定义：电流的大小和方向随时间作周期性变化的电流称为交流电。生活中最常见的是正弦交流电（如家庭用电）02交流电特点周期性变化：电流方向每经过一个周期（T）反向一次，我国电网频率为50Hz（周期0.02秒），即每秒方向变化100次（如图2-11b所示）高效传输：交流电可通过变压器方便地升压或降压，减少远距离输电的能量损耗高压危险：家庭交流电电压有效值为220V（最大值约311V），工业用电为380V，均属危险电压03交流电应用场景家庭与工业供电：空调、冰箱、电动机等大功率设备直接使用交流电电网传输：发电厂通过升压变压器将交流电升至高压（如500kV）远距离传输，再降压供用户使用电子设备供电：手机充电器、笔记本电源适配器需将交流电整流为直流电使用单元2直流电路基本物理量一、电流直流电与交流电的波形示意图如图2-11所示。图2-11直流电与交流电的波形示意图电压（电位差）

单元2直流电路基本物理量二、电压与电位

电位单元2直流电路基本物理量二、电压与电位图2-12电压与水压类比图

电动势

如图2-13所示，要让水循环流动，就必须依靠水泵的作用，把低处的水抽到高处。那么是不是也有类似的力让电荷从低电位到高电位呢？

同样的，电流持续流动也存在同样的道理。电路中的电源（如干电池）相当于使水循环流动的水泵，在移动电荷的过程中对电荷做了功。电源的这种作用叫电动势。单元2直流电路基本物理量三、电动势图2-13电动势示意图电动势定义：电动势是电源内部非静电力（如化学力、电磁力）将单位正电荷从负极移到正极所做的功，用符号E表示，单位为伏特（V）。举个例子：一节干电池标有“1.5V”，这里的1.5V就是它的电动势。它的本质是：电池内部通过化学反应（非静电力），每搬运1库仑的电荷（比如把负电荷从正极拉回负极，或正电荷从负极推到正极），能将1.5焦耳的化学能转化为电能。这种“非静电力做功”的能力，就是电动势。电压则是电路中两点间的“电势差”，反映的是静电力对电荷做功的能力。比如手电筒亮着时，灯泡两端的电压是1.5V，意味着静电力将1库仑电荷从灯泡一端“推”到另一端时，做了1.5焦耳的功（转化为光能和热能）。电动势与电压的区别，见表2-1。单元2直流电路基本物理量三、电动势电动势单元2直流电路基本物理量三、电动势电能是能量的一种形式，电能的获得是由各种形式的能量转化而来的，而这些能量的转化过程是由各种各样的发电厂和各种各样的电池完成的。电源是提供电能的装置，其实质都是把其他形式的能转化为电能。发电类型有：风力发电、水力发电把机械能转化为电能；火力发电是把化学能转化为电能；太阳能发电是把太阳能转化为电能；原子能发电是把原子能转化为电能。电池类型有：干电池、铅蓄电池、手机电池是把化学能转化为电能；硅光电池是把光能转化为电能；太阳能电池是把太阳能转化为电能。用电器在工作时把电能转化为其他形式的能。电灯把电能转化为内能、光能；电风扇、无轨电车、吸尘器、洗衣机等把电能转化为动能；电视机、计算机把电能主要转化为光能和声能；热水器、电饭锅把电能转化为内能等。单元2直流电路基本物理量四、电能电能电能

单元2直流电路基本物理量四、电能电能的国际制单位为焦耳，简称焦（J）；常用单位为千瓦时(kw•h)，也称为度。

电功率

电功率指每单位时间发电机所产生的电能，流经电路。它的国际单位为瓦特（W）。当电流通过一个电路时，它能够转换能量成机械能，或是发热。运用电功率的电器设备的种类有很多种，例如发热（电热器）、光（灯泡）、动能（电动机）、声音（扬声器）或化学变化（电镀）。电功率可以经由发电机产生，或经由化学反应产生（电池），或是由太阳能（太阳能电池），或是转化为化学能储存于蓄电池。

把单位时间内负载所消耗的电能称为电功率，用字母P表示，国际制单位为瓦特，简称瓦（W）；常用单位为千瓦（kW）。单元2直流电路基本物理量五、电功率【例2-1】

单元2直流电路基本物理量五、电功率模块二直流电路单元1直流电路基础单元2直流电路基本物理量单元3欧姆定律的应用单元3基尔霍夫定律的应用单元5叠加定理

想象你穿越到了一个奇妙的“电流王国”，电子就像王国里忙碌的小快递员，它们风风火火地穿梭在导线街道上。但有时候，它们会遇到各种神奇的“魔法门”——有的门宽敞平坦，电子能畅通无阻地跑过去；有的门却狭窄崎岖，电子只能慢吞吞地挪动。而在这个王国里，有一位神秘的“电学魔法师”欧姆，他发现了一个超厉害的秘密法则：只要掌握这个法则，我们就能像指挥千军万马一样，精准操控电流、电压和电阻之间的奇妙关系，让各种电器乖乖听话。今天，就让我们一起揭开欧姆定律的神秘面纱，成为这个“电流王国”的智慧掌控者吧。学习导入单元3欧姆定律的应用知识学习单元3汽车电路基础

欧姆定律是电路领域至关重要的基础定律，由物理学家乔治·西蒙·欧姆发现，它揭示了电压、电流与电阻三者之间的内在关联，主要分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律两种形式。单元3欧姆定律的应用

电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压成正比，与电阻成反比，称为部分电路欧姆定律。计算公式为一、部分电路欧姆定律

单元3欧姆定律的应用一、部分电路欧姆定律【例2-2】

图2-14电路图单元3欧姆定律的应用一、部分电路欧姆定律【例2-3】

图2-15电路图单元3欧姆定律的应用

二、全电路欧姆定律关键术语解释单元3欧姆定律的应用

最简单的全电路如图2-16所示。二、全电路欧姆定律关键术语解释图2-16全电路单元3欧姆定律的应用

在整个闭合电路中，电流与电源的电动势成正比，与电路中的内电阻和外电阻之和成反比。用公式表示为二、全电路欧姆定律全电路欧姆定律式中：I

——闭合电路中的电流，A；E

——电源的电动势，V；R——外电路的总电阻，Ω；r——电源的内电阻，Ω。

单元3欧姆定律的应用一、部分电路欧姆定律【例2-4】

单元3欧姆定律的应用一、部分电路欧姆定律

模块二直流电路单元1直流电路基础单元2直流电路基本物理量单元3欧姆定律的应用单元4基尔霍夫定律的应用单元5叠加定理

如果把电路世界比作一座繁华又复杂的超级城市，那么基尔霍夫定律就是这座城市里最厉害的“城市管理大师”。电流是城市中川流不息的人群，在纵横交错的街道（导线）上奔波。基尔霍夫电流定律就像路口的智能交警，它牢牢掌控着每个路口（节点）的人流量，确保进入路口的人数和离开的人数始终相等，绝不会出现人群凭空消失或突然暴增的混乱场面。而基尔霍夫电压定律则是城市的“能量监管员”，它监督着城市里每一个闭合街区（电路环路），保证街区里消耗的能量（元件电压降）和补充的能量（电源电压升）保持平衡，让城市的“能量系统”稳定运行。今天，我们就来结识这位神奇的“城市管理大师”，探索它是如何让复杂的电路城市井然有序运转的。学习导入单元4基尔霍夫定律的应用知识学习单元3汽车电路基础

基尔霍夫定律由德国物理学家古斯塔夫·基尔霍夫发现，堪称电路世界的“黄金法则”。它包含两大定律，如同一对默契十足的好搭档，能够联手求解各类复杂电路问题。单元4基尔霍夫定律的应用

基尔霍夫电流定律就像电路中各个节点（也就是电路的“路口”）的“交通警察”，它的核心规则是：在任何时刻，流入一个节点的电流总和，等于流出这个节点的电流总和。简单来说，就是电子“大军”在电路路口集合后，又整齐地分散开，不会突然消失或凭空出现。

用公式表示为：一、基尔霍夫电流定律（KCL）

图2-18基尔霍夫电流定律电路图单元4基尔霍夫定律的应用

基尔霍夫电压定律是电路环路中的“能量守恒守护者”。它规定：沿着电路中的任意一个闭合回路，所有元件两端的电压降之和等于电源电压升之和。也就是说，电子在电路里绕一圈，消耗的能量和获得的能量是相等的，能量不会无缘无故地增加或减少。用公式表示为：

用公式表示为：二、基尔霍夫电压定律（KVL）

图2-19基尔霍夫电压定律电路图单元4基尔霍夫定律的应用二、基尔霍夫电压定律（KVL）【例2-5】

图2-20电路图单元4基尔霍夫定律的应用二、基尔霍夫电压定律（KVL）【例2-5】

图2-21电路图模块二直流电路单元