汽车电工电子课件：电路的特性参数与测量

汽车电工电子基础

电路的特性参数与测量任务导入学习任务知识准备边学边做考核与评价12345知识拓展6认识电路的组成后，还需要熟悉电路中的基本物理量，掌握电路的规律，才能对电路进行分析和计算，本任务主要通过实例讲解，理论与实操相结合，对电路中的基本物理量包括电流、电压、电动势、电能、电功率等进行学习。任务导入

电路的特性参数与测量１.理解电路的主要物理量电流、电压的定义；２.理解电流、电压符号、大小、单位；３.掌握电流、电压的测量；４.理解电阻、电感及电容元件的特性；５.理解安全用电知识。学习任务

电路的特性参数与测量１.电路的电流的形成水能在管中流动，称为水流，同样，电子也能在导线中流动，这种电子的流动就称为电流，如图1-20所示，当合上电源开关的时候，电灯就会发光，这是因为在电路中有电流通过的缘故，电流虽然用肉眼看不见，但是可以通过它的各种表现而被人们所觉察，那么什么是电流呢?电荷(带电粒子)在电场力或外力的作用下，做有规则的定向运动而形成电流。图1-20水流与电流的产生一、电流知识准备２.电流的大小和单位表征电流强弱的物理量叫作电流强度，简称电流，用字母“I”表示：电流强度在国际上定义为是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，数学表达式为I=Q/t，在国际单位制中，电流的单位名称是安培，简称安，用符号Ａ表示，并规定每秒钟通过导线截面的电量为１库时的电流为1安，电流的单位也可用千安(ｋＡ)、毫安(ｍＡ)、微安(μＡ)表示。它们之间的换算关系是:1KA＝1000A

1A=1000ｍA

1ｍA

＝1000μA一、电流知识准备３.电流的方向规定实际上，导体中的电流是由负电荷在导体中流动形成的，而我们习惯上规定正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向作为电流的方向(实际方向)，所以，导体中的电流不仅具有大小，而且具有方向，大小和方向都不随时间而变化的电流为恒定直流，简称直流，如图1-21所示。方向始终不变，大小随时间而变化的电流称为脉动直流电流，如图1-22所示，大小和方向均随时间变化的电流称为交流电流，通常其大小和方向随时间作周期性变化，简称交流，我国电力系统使用的正弦交流电，如图1-23所示。一、电流知识准备一、电流知识准备４.电流产生的条件(１)必须具有能够自由移动的电荷(金属中只有负电荷移动，电解液中为正负离子同时移动)。(２)导体两端存在电压差(要使闭合回路中得到持续电流ꎬ必须要有电源)。(３)电路必须为通路。５.电流的效应(１)热效应，导体通电时会发热，这种现象称为电流热效应，例如电阻通电后会发热。(２)磁效应，奥斯特发现，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。称为电流的磁效应，例如继电器线圈通电后会产生磁吸力。(３)化学效应，电的化学效应主要是电流中的带电粒子(电子或离子)参与而使得物质发生了化学变化，例如蓄电池的充电过程。一、电流知识准备１.电压的定义如图1-24所示，高度不同产生压力的不同，产生了势能，导致水的流动，电压也是一样，因为两点间存在电势差，导致了正的带电离子从高电势向低电势流动，从而形成电流。电流形成的根本原因是因为导体两端存在电势差，我们常见的干电池，锂电池和铅酸电池，两个接线端子都存在电压。

二、电压与电动势知识准备图1-24

水压与电压的产生１.电压的定义

图1-24水压与电压的产生电压是用来表示电场力移动电荷做功本领的物理量，在物理上定义为ａ、b两点之间的电压Uab，在数值上就等于电场力将单位正电荷从ａ点移到ｂ点所做的功，数学表达式为Uab

=Wab/q。电动势是用来表示电源移动电荷做功本领的物理量，用字母”E”表示，电源的电动势，在数值上等于电源把单位正电荷从负极ｂ(低电位)经由电源内部移到电源的正极ａ(高电位)所做的功。二、电压与电动势知识准备２.电压的单位在国际单位制中，电压和电动势的单位都是伏特(焦耳/库仑)，简称“伏”，用大写字母“V”表示。1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1V=1J/C，另外还有千伏(KV)、毫伏(ｍV)和微伏(μV)，它们的换算关系如下：10kV=1000V，1V=1000mV，1ｍV＝1000

μV。

二、电压与电动势知识准备

３.电压的方向电压的实际方向规定为由高电位(“＋”极性)端指向低电位(“－”极性)端，即为电位降低的方向，电源电动势的实际方向规定为在电池内部由低电位(“－”极性)端指向高电位(“＋”极性)端，即为电位升高的方向。实际测量中，可以使用电压表或万用表电压挡直接并联在被测电路的两端，且要注意极性。

二、电压与电动势知识准备

４.电位在电路中选定一个参考点(即零电位点)，则电路中某一点与参考点之间的电压即是该点的电位。单位也是伏特，参考点(零电位)的选择，在电力电路中常以大地作为参考点，电子电路中常以多条支路汇集的公共点或金属底板、机壳等作为参考点，在汽车电路中常以车身金属作为参考点，连接的是蓄电池的负极，通常称作“搭铁”。二、电压与电动势知识准备电阻元件一般反应实际电路中的耗能特性，如电炉、白炽灯、电阻器等。是从实际电阻器中抽象出来的一种理想电路元件，电阻特性可以用元件电压与元件电流代数关系表示，电阻值用“Ｒ”表示。三、电阻元件知识准备１.安全电压安全电压有36V和12V两种，一般情况下可采用36V的安全电压，在非常潮湿的场所或容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉内作业，应采用12V的安全电压，人体允许电流:30ｍA。２.保护接地

３.保护接零

保护接零

保护接地四、安全用电知识准备１.通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训，首先准备实训需要使用的积木板、器材，见表1-15。边学边做

电路的特性参数与测量２.实训步骤:电路电压、电流测量(表1-16)。边学边做

电路的特性参数与测量边学边做

电路的特性参数与测量２.实训步骤:电路电压、电流测量(表1-16)。续上表２.实训步骤:电路电压、电流测量(表1-16)。边学边做

电路的特性参数与测量续上表１.理解电路的电能、电功率及计算；２.了解电阻单位、种类、识读方法；３.掌握电阻、电功率的测量。任务点2

电阻、电功率的计算与测量学习任务

电路的特性参数与测量管路大小对水流有阻碍作用，同样，物质也能对电流产生阻碍作用，我们称其是该作用下的电阻物质，电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然，电阻很小的物质称其为电导体，简称导体，如金、银、铜、铁等，而没有电阻值的物质称为超导体，不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，简称绝缘体，如玻璃、橡胶等。

图1-25水流与电流的阻碍一、电阻的大小和单位知识准备电阻具有阻碍电流流动的本性，表征导体对电流呈现阻碍作用的电路参数叫作电阻，用符号R表示，电源内部的电阻称为内阻，电源以外导线及负载的电阻称为外电阻，电阻是导体本身的一种特性，电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，在国际单位制中，电阻的单位名称是欧姆，简称欧，用希腊字母Ω表示，也可以用千欧(ｋΩ)或兆欧(ＭΩ)表示，它们之间的关系是:1ＴΩ＝1000ＧΩ

1GΩ＝1000MΩ

1ｍΩ＝1000ｋΩ

1ｋΩ＝1000Ω在实际测量中，在断开电源的情况下可以使用万用表欧姆挡直接并联在被测电路的两端。一、电阻的大小和单位知识准备电阻分为线性电阻和非线性电阻两种，电阻值Ｒ只与导体本身的材料和几何尺寸有关，而不随电压或电流的变化而变化，电阻值是一个常量，具有这种特性的电阻元件称为线性电阻，它的电压和电流之间的关系，即伏安特性是一直线，电阻值R随电压或电流的变化而变化的电阻元件，称非线性电阻，图1-26所示为几种常见的电阻。二、电阻的种类知识准备图1-26几种常见电阻一般碳膜和金属膜电阻的阻值标识都是用色环法表示的，有四环和五环，识读方法如图1-27所示。图1-27色环电阻识读方法三、色环电阻表示法知识准备１.量程的选择为提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。

２.测量方法注意:一般情况下，电阻的失效率比较低，电阻失效的主要原因为阻值变大或内部开路、温度特性变差、脱焊等。四、电阻的检测知识准备电功就是电流通过导体时所做的功，电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，它是一段导体中电压、电流和时间的乘积，数学表达式Ｗ＝

UIt，单位是焦耳(Ｊ)，电功的测量一般用电能表，图1-28所示的家用电能表，也称电度表。电功率是表示电流做功快慢的物理量，即电流在单位时间内完成的功，数学表达式是P=W/t=Ut，单位是瓦特(W)，简称“瓦”，比如说一灯泡标示“12V10W”，表示的是该灯泡工作在12V电压下消耗的功率为10W，功率常用的单位还有ｋW、ｍW，它们的换算单位是:1ｋW

＝1000Ｗ1Ｗ＝1000ｍW图1-28电能表三、色环电阻表示法知识准备１.通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训，首先，准备实训需要使用的积木板、器材，见表1-17。边学边做

电路的特性参数与测量２.实训步骤:电功率和电阻的测量(表1-18)。边学边做电路的特性参数与测量２.实训步骤:电功率和电阻的测量(表1-18)。边学边做电路的特性参数与测量２.实训步骤:电功率和电阻的测量(表1-18)。边学边做电路的特性参数与测量续上表１.理解欧姆定律的作用；２.了解欧姆定律的计算；３.掌握欧姆定律在电路中的运用。任务点3

欧姆定律的应用学习任务电路的特性参数与测量我们学习了电压、电流和电阻，那么这三者在同一电路中互相之间有什么关系呢?了解这种关系并能够将其应用到实际电路中是非常重要的，因为这种关系是电路的基本定律，是分析和解决电路问题的基础。19世纪的科学家乔治欧姆发现:在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R，其中，电流的单位是安培(A)，电压的单位是伏特(V)，电阻的单位是欧姆(Ω)。

一、欧姆定律知识准备

１.欧姆定律１)部分电路的欧姆定律不含电源的部分电路中，流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，I与U的方向一致时，表达式:U=IR。I与U的方向相反时，表达式:U=-IR。２)全电路的欧姆定律含电源的电路中，则欧姆定律表达式：U＝IR＋Iｒ一、欧姆定律知识准备２.电阻的串联、并联１)图1-29，两个电阻串联时分压公式２)图1-30，两个电阻并联时分流公式图1-29

两个电阻串联图1-30

两个电阻并联一、欧姆定律知识准备如图1-31所示的欧姆定律环图是记忆欧姆定律的一种简易方法，水平线表示“除”，垂直线表示“乘”，遮住你所要确定数值的字母。如果已知一个给定电路的其中两个数值，可以求得另一个未知数值，只需简单地代入公式中的电流、电压和电阻的数值，就可以求得未知数值。

图1-31欧姆定律环图二、利用欧姆定律环图解决问题知识准备例如，要确定：①电阻，遮住R，所得到的公式为:U/I(电压除以电流＝

电阻)。②电压，遮住U，所得到的公式为:Ｉ

×R(电流乘以电阻＝

电压)。③电流，遮住Ｉ，所得到的公式为:U

/R(电压除以电阻＝

电流)。在纯电阻电路中，元件的端电压与流过该元件的电流的比是一个定值，即R=U/I，这就是欧姆定律，此比值就是该元件的电阻，通常用字母R来表示，它的单位是欧姆(Ω)。注意：应用欧姆定律要注意电压、电流的参考方向，如果二者方向一致，U=IR，如果二者参考方向不一致，

U=-IR。进一步：纯电阻直流电路中的任意元件都适用欧姆定律。应用