汽车电工电子基础第一章

方向
图1-6 关联参考方向与非关联参考方向
（a）关联参考方向
（b）非关联参考
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3、电位
关键：参考点，用符号V表示，单位V（伏特） （1）参考点的电位为零，所以参考点又称零
电位点 Vo=0V
（2）某一点的电位就是该点到参考点的电压 Va=Uao
（3）两点间的电压等于这两点的电位的差，电压又 称电压差 Uab=Va-Vb
导体（用电器）在t秒内产生的热量为 Q=Pt=I2Rt或q=pt=i2Rt
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三、电路的三种状态
1、通路
定义：电源与负载构成了闭合回路，电流从电 源出发，经过负载后回到电源的状态。
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分为三种情况 （1）轻载：负载低于额定功率下的工作状态 （2）满载：负载在额定功率下的工作状态 （3）过载：负载在高于额定功率下的工作状态又称
超载 轻载没有充分利用负载设备，过载容易
PN=UN*IN （5）单位换算
汽车中的功率单位PS（马力） 1PS=735W
1kW*h=3.6*106J（俗称度）
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电路的功率平衡
一个电路中，每一瞬间，吸收电能的各 元件功率的总和等于发出电能的各元件功率的总 和。或者说，所有元件吸收的功率总和为零，符 合能量守恒定律。
P吸=P放
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例题 小明家有一台额定功率为1200W的热水器，若每天打 开4h，每度电的电费为0.50元，一个月（30天）需 要多少电费？
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电源的内部存在电源力，能把正电荷从 低电位移至高电位。
定义：电源力把单位正电荷从电源内部 由低电位移到高电位所作的功，称为电动势，电 动势只存在于电源内部。
用符号E或e表示，单位V（伏特）
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（1）汽车用铅蓄电池（铅酸蓄电池） 利用电解的原理，使蓄电池反复充电、放电，
是一种储存能量的装置。 充电：电能转换为化学能 放电：化学能转换为电能
（2）电动势的大小 E= W
Q
蓄电池电动势的大小有6V和12V两种
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（3）电动势的方向 电源电压方向是从正极到负极，电动势的
方向是从负极到正极。 电源断路时电源的电动势与电压大小相等，
方向相反。
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5、电功率
定义：电路传送或转换电能的速率即电流在单位 时间内所作的功
用符号P或p表示，单位W（瓦特）
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小提示
一般情况下人体的电阻大 约为800欧到几万欧不等，从安全角 度出发，科学实验和事故分析结果 表明：50～60Hz的工频交流电流对 人体的伤害最严重，40V以上的电压 就是危险电压。
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2.安全用电措施
（1）合理选择、正确使用专用电气工具、装置。 （2）定期检查电气设备和线路（绝缘情况）。 （3）正确安装电气设备，合理选用各种电路保
汽车电工电子基础
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第一章 直流电路
• 一、安全用电常识 • 二、直流电路的基本概念 • 三、简单电路 • 四、复杂电路 • 五、电容器 • 单元小结
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一、安全用电常识
1.触电对人体的伤害 2.安全用电措施 3.安全用电常识
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1.触电对人体的伤害
触电是指电流通过人体时对人体所造 成的伤害。电流对人体的伤害有：电 伤、电击。 • 电伤是指电流对人体外部造成的伤害； • 电击是指电流通过人体内部，对人体 内部器官造成伤害。
我们规定电流的实际方向为正电荷运动的方 向，但在电路分析中，往往并不能预先知道电流的实 际方向或电流的实际方向不断的发生变化(如交流电 路中的电流)，因此很难在电路中标明电流的实际方 向。为此，在电路中引入人为假定的电流方向，称之 为电流的“参考方向”。
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如图1-4所示，在分析计算电路之前，任意选择支路电流的 参考方向(图中以实线箭头表示)。通过计算，如果所得的
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电阻温度系数: 定义：反映电阻与温度的关系 用α表示，单位℃-1
温度升高1℃时电阻所产生的变化量与原电阻的比值。
R2 R1 R2 (t2 t1 )
α=
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二、欧姆定律
部分电路欧姆定律 全电路欧姆定律
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1、部分电路欧姆定律
定义：在部分电路中，电路中的电流与电 阻两端的电压成正比，与电阻成反比
E—电源的电动势，V R—外电路电阻，Ω r—内电路电阻，Ω I—电路中的电流，A
I E Rr
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简单全电路
E=RI+rI=U+Ur U—外电路电压降，也称路端电压 Ur—内电路电压降，也称内阻压降
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做一做
有一电源的电动势E为3V，内电阻Ro为
0.4Ω，外接负载电阻R为9.6Ω。求电源端电压和内 压降？
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关联参考方向和非关联参考方向
一段电路或一个元件上的电压参考方向和电流参考 方向可以分别独立地加以任意指定。当电流、电压的参考方 向选得一致时，称之为关联参考方向，如图1-6(a)中的U和I， 反之称为非关联参考方向，如图1-6(b)中的U和I。
一般来说，对负载采用关联参考方向，电源采用非 关联参考方向。
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（1）电压和电流关联参考方向时 P=UI或p=ui
（2）电压和电流非关联参考方向时 P=-UI或p=-ui
（3）P>0(p>0)时，吸收（接受、消耗）功率 P<0(p<0)时，释放（发出、产生）功率
（4）额定电流 最大允许通过的电流，用IN表示
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额定电压 能够承受的最大电压，用UN表示 额定功率 额定电流和额定电压的乘积，用PN表示
U I
R
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关联参考方向：
I U或UIR R
非关联参考方向：
I U或URI R
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例题
一标有220V/60W的电灯泡，接在110V 的电源上，消耗的功率为多少？会产生怎样的 结果？
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想一想
将部分电路欧姆定律公式变形可 得：R=U/I，能否说，电阻R与外加电压U成 正比，与电阻中的电流I成反比？
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（4）电位具有相对性 电位因为参考点的不同而有所改变
（5）电位差（电压）具有绝对性 电位差不因参考点的不同而改变
（6）Uab=-Uba Uab>0，则Va>Vb；Uab<0，则Va<Vb
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4、电动势
水泵的作用是把低处的水抽到高处，因为有了水泵， 广场的喷泉中才有源源不断的水流。在电路中，正电荷在 电场力的作用下从高电位流向低电位，因此要维持电路中 的电流就必须也有这样一个“水泵”，它就是电源。电源 的内部存在电源力，能把正电荷从低电位移至高电位。
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汽车中的短路
原因：导线绝缘损坏，裸铜导体直接与车体的
金属部分想碰，容易造成短路故障，又称接地短 路故障（俗称搭铁短路故障）
避免：汽车电路中一方面加装短路保护装置，
另一方面对连接导线的绝缘提出较高要求。
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第二节 简单电路
电阻 欧姆定律 电流的热效应—焦耳定律 电阻的串联、并联和混联电路
电灯泡
电阻
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• 中间环节—由起引导和控制或测量作用的器件构成
导线
开关
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电路的作用 1.实现电能的传输和转换 2.实现信号的传递和处理
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2、电路图
电原理图简称电路图，是指将实际电路中的 各器件用规定的图形符号表示之后所画出的图。
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最简单的电路图
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汽车单线制（负极搭铁）
不能，因为R是客观存在的，R只 取决于温度、材料、长度、横截面积，与 外加电压和电阻中的电流无关，公式R=U/I 只能说明，对于同一电阻，当电阻两端的 电压升高（或降低）时流过电阻的电流将 相应增加（或减小）。
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2、全电路欧姆定律
定义：全电路中电流与电源的电动势成 正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比
用符号U或u表示，单位V（伏特）
若电荷q在电场力作用下沿着导体从a点移到 b点
时所需要的电能W为ab
，则a点到b点的U电a压b
为
U ab
W ab q
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电压的参考方向
电压的实际方向:从高电位点指向低电位点，即 电压降的方向。 与电流一样，为方便电路分析，需选定一个电压 的参考方向。设定参考方向后，若计算所得电压 为正值（U＞0），则实际方向与电压的参考方向 一致；若电压为负值（U＜0），则电压的实际方 向与电压的参考方向相反。在选定的电压参考方 向下，根据电压值的正负，就可以确定电压的实 际方向。
r
➢ 理想电源： r=0，U=E， I U ；
R
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三、电流的热效应—焦耳定律
1、电流的热效应
定义：当电流通过导体（用电器）时，由于 电阻的存在，会产生热量
电阻功率的计算公式：
PI2RU2或 pi2Ru2
R
R
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2、焦耳定律
定义：电流通过导体（用电器）时产生的热量 Q与电流I的平方、电阻R以及通电时间t成正比
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二、电路的基本物理量
1、电流
定义：电流是电荷定向移动形成的 用符号I或i表示，单位A（安培） 正电荷移动的方向为电流方向
电流方向与负电荷方向相反
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电流分为直流电流和交流电流 直流电流：大小方向都不变 电流大小：
Q是在时间t内通过导体横截面的电量。
交流电流：方向随时间变化
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电流的参考方向
（4）防止绝缘体破损或受潮，不得在电线上挂 物件。
（5）发生电线、电气火灾时，应迅速切断电源。 在带电状态下，不能用水或泡沫灭火器进行灭 火；可以使用沙子或二氧化碳灭火器灭火。
（6）若有人触电时，要立即切断电源，或者使 用干燥的绝缘棒使触电者脱离电源，然后进行 人工呼吸，不得打强心针。
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第一节 直流电路的基本概念
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3、电源的外特性
定义：电源的端电压U与电流I的关系 U=E-rI
对于给定的电源，E和r是不变的
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电路的3种工作状态
（1）开路：R=∞，I=0，U=E ；
电源的电动势在数值上等于开路电压 （2）R变小时，电流I变大，内阻r的电压降也变大，
端电压U跟着变小，
（3）短路：R=0，I E ，U=0；
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电压参考方向可用箭头来表示，如图1-5(a)所示；或 用极性符号来表示，“+”表示高电位，“-”表示低
电位，如图1-5(b)所示；也可用双下u a标b 表示， 表
示“ a ”为高电位，“ b ”为低电位，如图15(c)所示。
图1-5 电压的参考方向 （a）用箭头表示（b）用极性符号表示（c）用双下标表示
• 电路和电路图 • 电路的基本物理量 • 电路的三种状态
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一、电路和电路图
1、电路
定义：电流流过的路径 复杂电路呈网状，电路又称网络
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电路由哪几部分构成？
• 电ຫໍສະໝຸດ Baidu • 负载 • 中间环节
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• 电源—给电路提供电能或信号的器件
干电池
电脑电源
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• 负载—电路中吸收电能或输出信号的器件
电流正值(I＞0)，说明电流实际方向与参考方向一致；若 为负值(I＜0)，则电流实际方向与参考方向相反。引入电
流参考方向后，根据电流的正负，便可以确定其实际方向( 图中以虚线箭头表示)。
图1-4 电流的参考方向与实际方向 （a）I＞0时 ＜0时
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（b）I
2、电压
定义:电荷在导体中运动需要电场力的作用。
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一、电阻
1、电阻
定义：物体对电流的阻碍作用的大小 用字母R或r表示，单位Ω（欧姆）
1
电阻的倒数：电导，用字母G表示，G= R 单位：S（西门子）
电阻的大小与导体的材料、长度以及导 体横截面积，还有环境温度有关
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电阻的计算公式:
L—导体的长度，m S—导体的横截面面积，㎡ ρ—放映导体材料性质的物理量，Ω*m R—导体的电阻，Ω
护装置。
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想一想 在我们日常生活中使用的很多家用电 器的电源插头为何都用三角插头？请说说理由？
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3.安全用电常识
（1）检修电气设备或更换熔断丝时，应先切断 电源。
（2）任何情况下都不能用手来鉴定导体是否带 电。
（3）使用各种电气设备，应该严格遵守安全操 作规程，采用相应的安全措施。
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烧坏电气设备，前者尚可使用，后者一般不允许 长时间出现
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2、断路
定义：断路又称开路，是指电源与负载没有接 成闭合通路，电路中没有电流的状态
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分为： （1）控制性断路 人们根据需要利用开关将处于通路状态的电路
断开； （2）故障性断路 突发性、意想不到的断路状态
生活中最常见的断路: 关闭开关（控制性断路）接触不良（故障性断路）
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3、短路
定义：电流从电源出发，不经负载而经导体 直接回到电源
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发生短路时电路中的电阻近似为零，因此电 路中的短路电流比负载正常工作时的电流大几十 或几百倍。这样大的短路电流通过电路将产生大 量的热，使导线温度迅速升高，不仅损坏导线、 电源和其他电器设备，严重时还会引起火灾。所 以，一般电路上都要加短路保护装置(熔断器）以 避免发生短路。