《汽车电工电子基础》课件 任务二 连接单侧制动灯电路

汽车电工电子基础模块二汽车制动灯控制电路任务二连接单侧制动灯电路【任务目标】1）熟悉单侧制动灯控制电路的结构，学会画控制电路原理图；2）掌握电路、电流、电压、电动势、电位、电功率、负载额定值等基本定义；3）掌握电路三种不同工作状态的特点；4）掌握欧姆定律的定义和欧姆定律在实际电路中的应用和计算。【三维目标】1）养成爱护器材、仪器仪表和工量具等工作习惯；2）养成手脑并用、主动探究的“做中学，学中做”的学习习惯和精益求精的工匠品质；3）养成勤俭节约的生活习惯。1）具备用万用表检测熔丝、断电器（开关）和制动灯好坏的能力；2）具备使用剥线钳剥除电缆线绝缘层的能力；3）具备连接单侧制动灯控制电路的能力；4）具备排除简单电路故障的能力。知识目标：核心素养：技能目标：【任务描述】【任务描述】

本任务旨在通过连接汽车尾部单侧制动灯（气体灯，下同）控制电路，并观测流经制动灯的电流以及施加于制动灯的电压数值，对电路、电流、电压、电动势、电位、电功率、负载额定值等基础概念，以及电路的三种工作状态、部分和全电路欧姆定律进行详细介绍。在课堂的任务实施过程中，为保护师生视力和操作安全，建议采用小功率灯泡和低压电池分别替代本书所用的实际制动灯和辅助电池。为了便于电路连接，书中以常规的按钮式开关替代制动灯控制开关。【知识链接】目录CONTENTS一、电路三、直流电路的基本物理量二、电路原理图四、电路的三种工作状态五、部分和全电路欧姆定律一电路一、电路由表2-10序号2的实施示意图：蓄电池、制动灯控制开关、熔丝、编号为1的数字万用表（在汽车实车上没用）、制动灯、连接导线就构成一个完整的电路（汽车实车电路原理图见图2-2）。电路是电流流经的途径，表2-10序号4的实施示意图中，编号为1的数字万用表显示屏显示的数值为0.417A，表示汽车单侧制动灯工作时，流过该电路的电流为0.417A。一个完整的电路通常是由供电设备（如蓄电池）、负载（如单侧制动灯）、中间环节（如导线，开关、熔丝等控制器件）3部分组成。供电设备俗称电源，它是为电路提供电能的设备或器件，一般分为直流和交流两种供电设备。由交流电源供电的电路叫交流电路；由直流电源供电的电路叫直流电路，本任务主要介绍直流供电电路。一、电路负载也称用电器，是消耗电能的装置。如汽车上的制动灯就是一种将电能转换成为光能的负载。连接电源和负载的部分统称为中间环节，起传输和调节电能的作用。中间环节包括连接导线和电气控制器件等。导线是连接电源、负载和其他电器元件的金属线，常用的有铜导线和铝导线等，导线应用在汽车上时，一般是呈线束结构，如图2-20所示；电气控制器件是对电路进行控制的元器件，汽车制动灯供电电路常用的器件有制动灯控制开关、继电器或熔丝。图2-20汽车上的电路连接线束二电路原理图二、电路原理图

表2-10各序号中的实施示意图是用导线把各元件、仪表的实物连接起来，称为电路实物图。在实际应用中，由于一些器件实物尺寸大、画法繁琐，不利于电路图制作和分析，故要寻找用一些简单的电气图形符号和文字符号来替代描述实际的器件。用图形符号和文字符号替代实物连接的图，称为电路原理图，简称电路图。对于表2-10序号2的实施示意图中各元件对应的图形符号见表2-13。二、电路原理图表2-13左前照灯控制电路各器件对应的电气符号序号元件实物图电气符号序号元件实物电气符号1

4

2

5

3

6

二、电路原理图根据表2-13所对应的符号，我们可以把表2-10序号3和5的实施示意连接图转化成如图2-20所示的电路图。二、电路原理图电工学中，常见各种器件所对应的电气符号及文字符号如表2-14所示。表2-14常见各种器件所对应的电气图形符号及文字符号表2-14

部分常见电气器件所对应的图形符号和文字符号三直流电路的基本物理量1.电流

表2-10序号4中，当制动灯控制开关接通时，制动灯亮，编号为1的数字万用表显示屏显示的数值为0.417A，表明电路中有电流流过。电流是一个矢量，既有大小，又有方向。数值0.417A是表示流经该电路电流的大小。电流大小是表示带电粒子定向运动强弱的物理量，是指在单位时间（一定时间）通过导体横截面的电荷量的多少，用I表示即

电流的单位为安培，简称安，用符号A表示，单位换算：1A=103mA=106µA电荷量的符号是Q，单位的名称是库伦，简称库，用符号C表示。电流方向：表2-10中序号4和5中编号为1的数字万用表显示屏所显示的数值，可直观体现电流方向的存在。尽管他们显示屏显示的数值大小基本相同，约为0.42A，然而存在正负差异。序号5中的数值前显示“-”，这表明在这两个序号中，流经编号为1的数字万用表的电流方向相反。通常将正电荷定向移动的方向定义为电流方向，自由电子和负离子移动的方向与电流方向相反。

1.电流将大小和方向都不随时间变化的电流称之为稳衡电流，简称直流；将大小和方向都随时间作相应变化的电流，称为交变电流，简称交流。直流/交流波形如图2-22所示。图2-22直流与交流a）直流电

b)交流电2.电压电压产生的机理如图2-23所示，两种不同极性的分离电荷之间可产生电场，电压就是指在电场力的作用下把单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点之间的电压（a、b是电场中的任意两点），记为Uab，表2-10序号4中编号为2的数字万用表显示屏显示的数值就是指加在单侧制动灯两端的电压为10.70V。图2-21b中的Uab表示a，b两点间的电压，方向是从a点指向b点。电压大小是指当外电路闭合时，外电路中形成电场，在电场力的作用下，电荷经外电路定向移动形成电流I，电场力移动电荷做功能力的大小即为电压的大小，用U表示。电压的单位为伏特，简称伏（V）。比伏（V）更大的单位有千伏（KV）、兆伏（MV），其换算单位为1kV=103V，1MV=106V=109mVa）电压为零

b）低电压

c）高电压图2-22电压产生机理2.电压

电压的方向：正方向是由“+”极性（高电位）指向“-”极性（低电位），即表示电位降落的方向，表2-10序号4、5中编号为2的数字万用表显示屏显示的数值，可以形象说明电压方向的存在，虽然他们的显示屏显示的数值大小均为10.70V，然而存在正负差异，序号5中的数值前有显示“-”，表示数字万用表红表笔连接的顺序与电压的正方向相反。3.电位

物理学中的电位又称为电势，电路中每一点都有一定的电位。衡量电位高低必须有一个计算电位的起点，即参考点，称为零电位点，该点电位为0V，即V0=0V。不同点的电位用字母V加下标表示，见图2-21b中Va和Vb，电压Uab=Va-Vb，即a、b两点间的电压等于a、b间的电位差。电路中的参考点可以任意选取，计算某点的电位就为该点到参考点之间的电压。一般取大地为参考点或电子线路公共点（车架、机壳），汽车电路中通常我们将蓄电池负极作为零电位点，也称为搭铁点，用符号“⊥”表示。如图2-24所示为汽车上的搭铁点。图2-24

汽车上搭铁点讨论：电位和电压有什么异同点？4.电动势

电动势是指在电源内部，非静电力（电源力）将正电荷从负极移到正极所做的功W与其电荷量Q之比称为电动势，用E表示。电动势只存在于电源内部。

电动势的单位为伏特，简称伏，用符号V表示

电动势方向：在电源内部由负极指向正极。一般情况下，电源的端电压总是低于电源内部的电动势，只有当电源开路时，电源的端电压才与电源的电动势相等。5.电功率

电功率是电流在单位时间内所做的功，其物理意义是衡量电路组件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。用字母P表示，单位为瓦特（W）。计算公式：请根据表2-10序号4中编号为1和2的数字万用表显示屏显示的数值，利用上式计算一下单侧制动灯的功率为多少瓦？注意：此处介绍的电功率计算公式系由欧姆定律推导得出，鉴于欧姆定律是针对纯电阻而言的，故该公式仅适用于纯电阻电路。

6.电气设备的额定值

电气设备的额定值一般包含额定电压、额定电流和额定功率。额定电压是指电气设备长时间正常工作时的最佳电压，额定电压也称为标称电压；额定电流是指用电设备在额定电压下，按照额定功率运行时的电流；额定功率是指某个电气设备长时间在一个稳定的功率下工作而并不会导致该电气设备损坏，这个稳定的功率就是这个电气设备的额定功率。一般元件和设备的额定值都标在明显位置，如汽车制动灯上有标识其额定功率和额定电压等，如图2-25所示，表示该制动灯的额定工作电压为12V，功率为5W。图2-25制动灯的参数标注示意图四电路的三种工作状态1.通路(也称闭路)

表2-10序号4中，制动灯控制开关处于接通状态，蓄电池、制动灯控制开关、熔丝、编号为1的数字万用表、单侧制动灯、构成闭合回路，单侧制动灯点亮，电路中有电流通过，编号为1的数字万用表显示屏有显示数值，这种电路工作状态称为通路。通路状态下，各用电设备可正常工作。2.断路（也称开路）

断路可分为控制性断路和故障性断路。表2-10序号3中的实施示意图就是控制性断路。电路中的单侧制动灯控制开关处于断开状态，使得蓄电池、制动灯控制开关、熔丝、编号为1的数字万用表、单侧制动灯未能构成闭合回路，造成电路中无电流通过，单侧制动灯不亮，编号为1的数字万用表显示屏显示的数值为0。控制性断路是人们根据需要利用开关将处于通路状态的电路断开，使其停止工作。故障性断路是一种突发性的、故障情况下的断路状态，例如，电源与负载之间连线意外断线或松脱，如图2-26所示，或负载损坏，如单侧制动灯灯丝烧断或熔丝熔断等。

图2-26电源与负载之间连线松脱3.短路

短路通常分为电路短路状态（事故状态）和检修过程中常用的“短接”状态。将电源输出的电流不流经负载，而是通过连接导线直接回流至电源的状态；或电源输出的电流经被击穿负载直接回流至电源的状态；亦或是汽车连接束线因绝缘层破损与接地端或其他器件形成短接的状态，定义为短路状态。此状态属于事故状态。电路发生此类短路情况，极有可能引发灾难性事故，例如汽车自燃、火灾等。因此，这种状态必须予以避免。在实际应用场景中，一旦出现电路短路，务必先排查引发短路的故障点，而后再重新连接线路。

在电路检修过程中，常采用短接方法来检测某一特定元件是否出现损坏。例如，在排查某一制动灯不亮的电路故障时，若经检测制动灯状态完好，可运用导线短接制动灯控制开关的两个引脚，来判断制动灯控制开关是否存在故障。若使用导线短接制动灯控制开关的两个引脚后，制动灯点亮，则表明制动灯控制开关存在故障。这是检修电工电子电路故障时常用的一种简易方法。

五部分和全电路欧姆定律1.欧姆定律

欧姆定律是指电路中的电流大小与所加的电压成正比，而与电路的电阻成反比，其数学表达式为：

由公式可知，1V的电压通过1Ω的电阻，其电流大小为1A。在公式中，符号I代表流过电阻的电流，单位为A（安培）；U表示加在电阻（负载）两端的电压（电位差），单位为伏特（V）；R代表电路中的电阻，单位为欧姆（Ω）。2.部分电路欧姆定律

部分电路欧姆定律是在计算外电路的物理参数时将电源看作理想电源，忽略其内阻，如图2-27所示，流过汽车单侧制动灯上的电流与加在其两端的电压成正比，与制动灯的电阻成反比，其数学表达式与欧姆定律相同。图2-27部分电路欧姆定律2.部分电路欧姆定律

例2-1：已知某品牌汽车单侧制动灯的端电压为12V，通过灯丝的电流为0.42A，利用部分电路欧姆定律计算灯丝的电阻约为多少欧姆？解：本题中已知电压和电阻，直接应用部分电路欧姆定律求得：R=U/I=12/0.42=28.6（Ω）想一想：在任务一表2-2中，曾用数字万用表测量过制动灯电阻值，表2-10序号4测过制动灯电压值，根据欧姆定律

，请你计算电流值，所计算的结果再与表2-10序号4中编号为1的数字万用表显示屏显示的数值进行比较。通过比较你发现了什么？知道其中原因吗？2.部分电路欧姆定律

当温度升高时，物体内部原子核的热振动加强，振动的幅度加大，于是，做定向移动的电子与原子核相碰的机会增多，碰撞次数也增加，所以，金属导体的电阻就增加了。对于纯金属来说，电阻随温度的变化比较规则；在温度变化范围不大时，电阻与温度之间的关系为式中

是0℃时金属导体的电阻，α为该金属导体的电阻