《汽车电工电子基础》课件 任务三 连接双侧制动灯电路

汽车电工电子基础模块二汽车制动灯控制电路任务三连接双侧制动灯电路【任务目标】1）学会分析串联电路并熟记其电路特点；2）学会分析并联电路并熟记其电路特点；3）学会分析混联电路特点，并掌握简单混联电路参数的计算方法；4）掌握基尔霍夫电流（KCL）和电压（KVL）定律；5）学会利用基尔霍夫电流定律（KCL）分析和计算复杂电路支路电流的方法；6）学会利用基尔霍夫电压定律（KVL）计算复杂电路支路电压的方法。【三维目标】1）养成爱护器材、仪器仪表和工量具等学习习惯；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）养成团结协作的学习意识和勤俭节约的生活习惯。1）具备连接串联电路的能力；2）具备连接并联电路的能力；3）具备熟练运用数字万用表测量串/并联电路的电压、电流、电阻等物理量的能力；4）具备连接复杂电路的能力；5）具备熟练运用Multisim仿真软件验证串/并联电路特点和计算混联电路阻值的能力；6）具备熟练运用Multisim仿真软件验证基尔霍夫电流（KCL）和电压（KVL）定律的能力。知识目标：核心素养：技能目标：【任务描述】【任务描述】在汽车的各类控制电路中，串/并联电路得到了广泛应用。通过连接汽车尾部双侧制动灯控制电路和借助万用表对电路相关物理量进行测量这一任务的实施，来探究串/并联电路的特性及其应用，同时形成对电路中各节点电流流入与流出关系以及回路中各用电设备电压关系的感性认知。在此基础上，进一步运用Multisim仿真软件，对复杂电路中各支路的电流和电压进行测量，以剖析基尔霍夫电流定律和电压定律的特征，以及支路电流和回路电压的计算方法。

【知识链接】目录CONTENTS一、串联电路三、混联电路二、并联电路四、基尔霍夫电流定律五、基尔霍夫电压定律一串联电路串联电路

表2-16序号3所示的示意图是汽车制动灯控制电路图，如图2-29所示。图中从蓄电池正极开始→制动灯控制开关→熔丝→编号为1的数字万用表→制动灯L1→编号为2的数字万用表→制动灯L2→蓄电池负极，依顺序首尾通过导线相接。这种由两个或两个以上电气元件首尾依次顺序连接起来所构成无分支的电路叫作串联电路。图2-30汽车左前照灯串联连接电路串联电路

观察表2-16序号8的任务实施示意图，如图2-30所示。从图2-30a各仿真电流表的读数可知，因为串联电路中只有一条通路，所以，电路中，流过某一个电阻的电流I同时也流过另一个电阻，即A1、A2、A3三个仿真电流表显示的数值相同，都为4mA；分别并接在三个电阻R1、R2、R3上的仿真电压表V1、V2、V3的显示数值相加等于并接在电池两端仿真电压表V显示的数值（12V）。这种电路只需要一个控制开关，且开关的位置对电路没有影响；各个用电器之间的工作是互相影响的，只要有一个用电器或电路连接异常，其他的用电器也无法正常工作。图2-30b（表2-16序号8任务实施的下方示意图）中，R1与仿真电流表A2的连线断开，整个电路无工作电流，A1、A2、A3三个表显示的数值都接近为0。串联电路logoa）正常的串联电路

b）异常的串联电路图2-30电阻串联电路串联电路由表2-16序号3和8的任务实施所得到的数据，可得出串联电路的特点如下：1）串联电路中，流过各个负载的电流相等，并等于总电流，即I1=I2=I3=……=In。2）电路两端的总电压等于串联电路中各负载两端的电压之和，即U=U1+U2+U3+……+Un。串联电路的总功率等于各电阻消耗的功率之和。3）串联电路的总电阻：串联电路的总电阻测量如图2-31所示（是利用Multisim仿真软件绘制的测试电路图），图中R1、R2、R3是3个阻值分别为1kΩ的电阻串接后，用仿真数字万用表测量其总阻值为3kΩ，等于R1、R2和R3的阻值之和。表明串联电路的总电阻值等于该电路中各负载电阻之和，即R总=R1+R2+R3+……+Rn。串联电路中各个电阻两端的电压与该阻值成正比，即阻值越大，该电阻两端分得的电压也越大，如图2-32所示，图中R1的阻值最小为1KΩ，所分的电压也最小约2V，R3的阻值最大为3kΩ，分到的电压最大为6V。串联电路图2-31串联电路的总电阻特性串联电路图2-32串联电路的分压特性二并联电路并联电路观察图2-33所示的现象。图a显示，当制动灯控制开关闭合时，汽车双侧制动灯同时点亮；图b显示，汽车左侧制动灯出现故障而熄灭，但右侧制动灯仍能正常点亮。这表明，汽车双侧制动灯的工作状态相互独立，彼此无影响。在实际应用场景中，通常将两个或两个以上的车灯（或用电设备）的两端连接于电路的相同两点，使每个车灯（或用电设备）在同一电压作用下独立运行，这种电路连接方式被称作并联电路。双侧制动灯供电电路的原理图如图2-34所示。两个制动灯L1经编号为2的数字万用表2、L2经编号为3的数字万用表后并联，再与编号为1的数字万用表串联、熔丝、制动灯控制开关，最后与蓄电池相连接。

a）双侧制动灯正常工作b）一个制动灯不亮图2-33双侧制动灯独立工作示意图图2-34双侧制动灯供电电路的原理图并联电路观察表2-16序号9的任务实施示意图，如图2-35a所示。从图2-35a的各仿真电压表的读数可知，因为各电阻是接在同一电源上，所以仿真电压表V1与V的显示数值相等；实施示意图中仿真电流表A显示的数值为36mA，仿真电流表A1、A2和A3显示的数值都为12mA，仿真电流表A显示的数值等于A1、A2和A3显示的数值之和。表明并联电路中，总干路电流等于各条支路电流之和，且通过观察表2-16序号9的实施示意图的下方图（见图2-35b），虽然R3与电路的连线断开，造成该支路不工作，但是R1、R2支路依旧照常工作，表明，并联电路各支路用电器之间的工作是互不影响的，这也是图2-33b中一个制动灯损坏，而另一个制动灯依旧能正常工作的原因。在并联电路中，为了确保各支路能独立正常工作，需要对各支路独立安装控制开关或熔丝。并联电路a）正常工作的并联电路图2-36

并联电路示意图并联电路b）R3与电路断开后的并联电路图2-36并联电路示意图并联电路图2-36并联电路总电阻值测量示意图由表2-16序号5和9的任务实施所得到的数据，可以得出并联电路的特点如下：1）并联电路中，各个负载两端的电压都相等，与各负载的大小无关。即U=U1=U2=U3=…=Un。并联电路中总功率也等于各负载消耗的功率之和。2）并联电路总电流等于流经各支路电流之和，即I=I1+I2+I3+…+In3）并联电路总电阻：并联电路电阻的总阻值测量示意图如图2-36所示。R1、R2、R3分别为1kΩ，三个电阻并联后，用仿真数字万用表测量其阻值，显示屏显示的数值为333.3Ω。即：。由此可得出，并联电路的总电阻值的倒数等于并联电路中各个负载电阻倒数之和，即并联电路因此，当电路中并联越多负载时，电路的总电阻值将变得越小，电路中总电流I将会变得越大（图2-35的数值清晰表明这一特点，图a为3个电阻并联，并联后的总阻值为333.3Ω，此时，总电流为36mA左右，图b中，因电阻R3未接入电路，电路只有2个电阻R1、R2并联，并联后的总阻值为500Ω，此时，总电流为24mA）。并联电路图2-37并联电路的支路电流特性并联电路中，各支路的电流特性如图2-37所示。图中支路1的电阻R1为1kΩ，流过的电流A1为12mA；支路2的电阻R2的电阻为3kΩ，流过的电流A2为4mA；支路3的电阻R3的电阻为4kΩ，流过的电流A3为3mA。总电流A的数值为19mA。表明流过并联电路的支路电流与负载的电阻值大小有关，负载的电阻值越小，流过电流越大；反之，流过电流越小。负载电阻值大到无限大（∞）即视同断路；负载电阻值小到零时则视同短路。并联电路串/并联电路各自特点归纳见表2-19。并联电路串/并联电路各自特点归纳见表2-19。三混联电路混联电路图2-38混联电路电路中元件既有串联又有并联的连接方式称为混联电路，如图2-39所示。其中R2、R4串联后，与R3并联，再与R1串联。对于混联电路的物理量计算，要根据所给的实际电路，找出串、并规律，再按照串、并联电路的特点进行计算。混联电路例2-3：在图2-35中，R2=R4=1kΩ，R1=R3=2kΩ。试求电路的等效电阻R为多少？解：由图2-39可知，电路中总电阻答：电路中总电阻为3kΩ。五基尔霍夫电流定律观察表2-16序号5的任务实施结果：表中编号为3的数字万用表显示屏显示的数值为0.835A，编号为2和3的数值分别为0.417A，即：表2和表3所显示的电流值之和等于表1显示的电流值（0.835A）。再观察图2-37中仿真电流表显示的数值，总干路电流A为19mA，表示流入节点，三条支路的电流值分别为12mA，4mA，3mA，表示流出节点，可计算出流出节点的电流和（12mA+4mA+3mA=19mA）与流入节点的电流19mA相等。上述的电流关系可以用基尔霍夫电流定律来解释。基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，因此又称为节点电流定律，它的内容为：在任一瞬时，流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和，即：基尔霍夫电流定律在直流的情况下，则有：通常把式（1）、（2）称为节点电流方程，或称为

方程它的另一种表示为即对任一节点来说，流入、流出该节点电流的代数和等于零。基尔霍夫电流定律应用的关键在列节点电流方程。在列电流方程时，各电流变量前的正、负号取决于各电流的参考方向选取。通常规定，参考方向背离（流出）节点的电流取正号，而参考方向指向（流入）节点的电流取负号。如图2-39所示为某电路中的节点

，连接在节点

的支路共有五条，在所选定的参考方向下有：KCL定律不仅适用于电路中的节点

，还可以推广应用于电路中的任一假设的封闭面。即在任一瞬间，通过电路中任一假设封闭面的电流代数和为零。如图2-40所示为某电路中的一部分，选择封闭面如图中虚线所示，在所选定的参考方向下有：基尔霍夫电流定律

图2-39KCL应用

图2-40KCL推广基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律图2-41例2-4电路图

基尔霍夫电流定律图2-42例2-5电路图

五基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律在直流的情况下，则有：

（4）通常把式（3）、（4）称为回路电压方程，简称为KVL方程。观察表2-16序号10中的任务实施结果可知，仿真电压表V显示屏显示的数值为6V，V1的数值为3V，V3的数值为3V，由此可得出V=V1+V3；同理，V2的数值为1.5V，V2+V3=4.5V=E2。表2-16序号10实施示意图中的各回路电压所存在的关系，可运用基尔霍夫电压定律予以解释。

基尔霍夫电压定律是确定电路中任意回路内各电压之间关系的定律，因此又称为回路电压定律，它的内容为：在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕行一周，在该回路上电动势之和恒等于各电阻上的电压降之和，即：

（3）基尔霍夫电压定律KVL定律是描述电路中组成任一回路上各支路（或各元件）电压之间的约束关系，沿选定的回路方向绕行所经过的电路电位的升高之和等于电路电位的下降之和。

回路的“绕行方向”是任意选定的，一般以虚线表示。在列写回路电压方程时通常规定，对于电压或