汽車電器基礎知識

1、電器基礎電器基礎一、電壓 電場力把單位正電荷從電場中電場力把單位正電荷從電場中a點移動到點移動到b點所做的功點所做的功稱為稱為a、b兩點的電壓，用兩點的電壓，用Uab表示。表示。QAUabab一、電壓 電壓的單位稱為伏特，簡稱伏，用符號電壓的單位稱為伏特，簡稱伏，用符號V表示。表示。 我們規(guī)定：電場力把我們規(guī)定：電場力把1C電量的正電荷從電量的正電荷從a點移到點移到b點，點，如果所做的功為如果所做的功為1J，那么，那么a、b兩點間的電壓就是兩點間的電壓就是1V。電壓常用的單位還有電壓常用的單位還有kV、mV、V，其換算關系是：，其換算關系是：1kV=103V1V=103mV1mV=103 V電

2、壓電壓當閥門關閉的時候，當閥門關閉的時候， 容器容器B中的水中的水位要比容器位要比容器A中的水位高。兩個中的水位高。兩個容器之間的水位差容器之間的水位差h產(chǎn)生一定的產(chǎn)生一定的能量。能量。 當閥門打開時，兩個容器中的水位當閥門打開時，兩個容器中的水位持平，這時候不再有能量產(chǎn)生持平，這時候不再有能量產(chǎn)生 壓力不同產(chǎn)生能量壓力不同產(chǎn)生能量同樣的道理，在電路方面，同樣的道理，在電路方面， 要想使電路中有電流通過，要想使電路中有電流通過， 必須要必須要保證用電器兩端有電位差。保證用電器兩端有電位差。 電壓符號電壓符號 : U單位：單位： 伏特伏特單位表示：單位表示： V電阻的定義和單位) I ()V(導

3、體通過的電流導體兩端的電壓電阻的意義電阻的水流模擬電阻的水流模擬水流較大的原因水流較大的原因 : 內壁比較光滑、平直內壁比較光滑、平直 長度較短長度較短 橫截面積較大橫截面積較大同樣的，水流較小的原因同樣的，水流較小的原因: 內壁粗糙、彎曲內壁粗糙、彎曲 長度較長長度較長 橫截面積較小橫截面積較小影響電阻的因素影響電阻的因素影響電阻的因素有影響電阻的因素有: 材料材料 長度長度 橫截面積橫截面積電阻是材料本身的特性，材料確定后，在電路中不會隨電流、電壓的變化而變化影響電阻大小之因素l：電電阻阻系數(shù)系數(shù)，與與材料有關；材料有關；l：長度；：長度；A：截面：截面積積。l材料材料種類種類：良好的：良

4、好的導體導體，如金，如金，銀銀，銅銅等金屬，具有等金屬，具有較較低的低的電電阻阻。l導線導線的截面的截面積積大?。涸诠潭ù笮。涸诠潭妷弘妷合?，下，導線導線的截面的截面積積越大（即越大（即導線導線越粗），越粗），電電子越容易通子越容易通過導線過導線，產(chǎn)產(chǎn)生的生的電電流越大，則流越大，則導線導線的的電電阻阻越小。越小。AR影響電阻大小之因素l導線長導線長短：在固定短：在固定電壓電壓下，下，導線導線越越長長，電電子子與導線與導線中原子碰撞的中原子碰撞的機會機會也也會會增加增加，電電子越不容易通子越不容易通過導線過導線，產(chǎn)產(chǎn)生的生的電電流流越小，越小，則導線則導線的的電阻電阻越大。越大。l溫度：溫度

5、愈高，溫度：溫度愈高，電電阻愈大。阻愈大。幾種物質的電阻（截面積1mm2，長度1m） 想一想物 質 銀 銅 金 鎢 鐵 玻 璃 橡 膠 電 阻 （ ） 0.016 0.017 0.024 0.055 0.098 10161019 10191020 問：常用銅為導線材料，為何不使用電阻 較小的銀做為導線的材料？電阻電阻在電路上將通過電路阻力的大小稱為電阻。在電路上將通過電路阻力的大小稱為電阻。聯(lián)入電路有三種不同的情況：聯(lián)入電路有三種不同的情況：電阻符號：電阻符號： R單位：單位： 歐姆歐姆單位表示：單位表示： W W電流的形成電荷的定向運動稱為電流。電荷的定向運動稱為電流。電流電流以水流為例：電

6、流相當于流經(jīng)水管的流量以水流為例：電流相當于流經(jīng)水管的流量電流電流在電路上在電路上,將單位時間內流過電路的電子數(shù)量稱為電流將單位時間內流過電路的電子數(shù)量稱為電流電流符號：電流符號： I單位：單位： 安培安培單位表示：單位表示： A A 電流的方向1.規(guī)定以正電荷移動的方向為電流的方向。規(guī)定以正電荷移動的方向為電流的方向。i i電流的大小 1.通常規(guī)定用單位時間內通過導體橫截面的電量來表示通常規(guī)定用單位時間內通過導體橫截面的電量來表示電流的大小，以字母電流的大小，以字母I表示。表示。tqI A101mA1mA101A1A101kA1333 我們規(guī)定：電量的單位是我們規(guī)定：電量的單位是C，時間的單

7、位是，時間的單位是s，那么，那么電流的單位是電流的單位是A。電流常用的單位還有電流常用的單位還有kA、mA、A，其換算關系是：，其換算關系是：電流的大小 2.凡大小和方向都不隨時間變化的電流，稱為穩(wěn)恒電凡大小和方向都不隨時間變化的電流，稱為穩(wěn)恒電流，簡稱直流（流，簡稱直流（DC）。）。tqI 0 0I It t電流的大小 3.凡大小和方向都隨時間變化的電流，稱為交變電流，凡大小和方向都隨時間變化的電流，稱為交變電流，簡稱交流（簡稱交流（AC）。）。tqi0電流密度 電流密度就是當電流在導體的橫截面上均勻分布時，電流密度就是當電流在導體的橫截面上均勻分布時，該電流與導體橫截面積的比值，以字母該電

8、流與導體橫截面積的比值，以字母J表示。表示。SIJ 電流密度的單位是安培電流密度的單位是安培/平方毫米（平方毫米（A/mm2）。）。各物理量間的關系各物理量間的關系 A安培電流W瓦特功率W歐姆電阻V伏特U電壓單位表示單位表示單位單位物理量符號物理量符號物理量物理量IRP歐姆定律歐姆定律:U = R . I(V)( (W)W)(A)P = U . I(W)( (V) )(A)歐姆定律l科科學學家家 歐歐姆（姆（Ohm,1787-1854）發(fā)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)， 當當金金屬導體屬導體溫度一定溫度一定時時， 導體導體的兩端的的兩端的電壓電壓（V）與通過與通過的電流（的電流（I） 成成 的的關系關系。l此此電壓

9、與電流電壓與電流的比值的比值即即為為金金屬線屬線的的電電阻阻。電壓與電流的關系l金金屬導體屬導體的的電電流流 I 和和電壓電壓 V 的的關系圖為一直線關系圖為一直線。電流、電壓和電阻三者的關系電流、電壓和電阻三者的關系。 串聯(lián)電路串聯(lián)電路U2UI1I2I3IU1U3電壓電壓U = U1 + U2 + U3電流電流I = I1 = I2 = I3電阻電阻R = R1 + R2 + R3 電路特點電路特點:串聯(lián)電路串聯(lián)電路(a) 各電阻順序連接，流過同一電流各電阻順序連接，流過同一電流 (b) 總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和 ui1u1R2R2ununR11串聯(lián)分壓串

10、聯(lián)分壓結論結論UAM =串聯(lián)分壓串聯(lián)分壓練習練習U = 12 VR1 = 2 W WR2 = 4 W WR= ?I = ?U1 = ?U2 = ?U = 12 VR1 = 5 W WR2 = 5 W WR= ?I = ?U1 = ?U2 = ?并聯(lián)電路并聯(lián)電路U3U2U1UI1I2I3I電壓電壓U = U1 = U2 = U3電流電流I = I1 + I2 + I3電阻電阻1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3并聯(lián)電路并聯(lián)電路 電路特點電路特點:(a) 各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓 (b) 總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和總電流等于流

11、過各并聯(lián)電阻的電流之和u11inG2G1Gni2i1i并聯(lián)電路并聯(lián)電路練習練習U = 12vR1 = 10 W WR2 = 15 W WR= ?I = ?I1 = ?I2 = ?混聯(lián)電路混聯(lián)電路U = 12 VR1 = 5 W WR2 = 15 W WR3 = 20 W WR = ?I = ?U1 = ?I1 = ?U2 = ?I2 = ?U3 = ?混聯(lián)電路混聯(lián)電路要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。 計算舉例：計算舉例： 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)相結合的聯(lián)接方式叫電阻的串并聯(lián)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)相結合的聯(lián)接方式叫電阻的串并聯(lián)（或混聯(lián)）。（或混聯(lián)）。2W W4W W3W W6W We

12、qReqR= 4(2+36) = 2 W WeqR萬用表：萬用表：萬用表的使用電壓的測量電壓的測量12,3電壓 電壓表并聯(lián)在電路中電壓表并聯(lián)在電路中 測量電壓時必須把電流表并聯(lián)在電路中，同時要選擇測量電壓時必須把電流表并聯(lián)在電路中，同時要選擇好電壓表的量程（測量范圍），使其大于實際電壓的數(shù)值好電壓表的量程（測量范圍），使其大于實際電壓的數(shù)值測量直流電壓時測量直流電壓時,還必須使電壓表的正負極和被測電壓一致還必須使電壓表的正負極和被測電壓一致負負載載開關開關電電源源VV電壓的測量電阻的測量電阻的測量53,5歐姆 歐姆表聯(lián)接在用電器的兩極歐姆表聯(lián)接在用電器的兩極電路必須是開路電路必須是開路不能將歐

13、姆表接入發(fā)電機兩極不能將歐姆表接入發(fā)電機兩極. 利用歐姆表可以測量以下幾種電阻： 電阻的測量電阻的測量 (R = 確定的確定的值值) 直流電的測量直流電的測量 (R = 0W) 絕緣測量絕緣測量 (R =無窮大無窮大) 電阻的測量l利用伏特計及安培計可測量利用伏特計及安培計可測量電電阻阻改變電池數(shù)， 測量電流變化 表示金屬導線之 電壓和電流成正比I(A)V(V)電阻測量電路圖之接法想一想 ? ?想一想 ? ?l測量的測量的電電器是高器是高電電阻阻l這樣這樣接法好接法好嗎嗎？電流的測量電流的測量: 0,23安培 安培表必須串聯(lián)入電路安培表必須串聯(lián)入電路電流的大小電流的測量電流的測量 測量電流時必

14、須把電流表串聯(lián)在電路中，同時要選擇測量電流時必須把電流表串聯(lián)在電路中，同時要選擇好電流表的量程（測量范圍），使其大于實際電流的數(shù)值。好電流表的量程（測量范圍），使其大于實際電流的數(shù)值。測量直流電流時測量直流電流時,還必須使電流從表的正端流入，負端流出。還必須使電流從表的正端流入，負端流出。負負載載開關開關電電源源AA測量實例測量實例: 在車輛上，如何測量一跟導線的導通性和絕緣性？ 物理量物理量物理量物理量物理量符號物理量符號測量名稱測量名稱測量名稱符測量名稱符號號測量工具測量工具接入方式接入方式電壓電壓U伏特伏特V伏特表伏特表并聯(lián)并聯(lián)電流電流I安培安培A安培表安培表串聯(lián)串聯(lián) 電阻電阻 R歐姆歐

15、姆W W歐姆表歐姆表 開路開路功率功率P瓦特瓦特W測量表測量表:電路和電路的組成電流所流經(jīng)的路徑稱為電路。電流所流經(jīng)的路徑稱為電路。電路和電路的組成 電路通?？偸怯呻娫?、負載和中間環(huán)節(jié)（導線和開關）電路通?？偸怯呻娫?、負載和中間環(huán)節(jié)（導線和開關）等基本部分組成。等基本部分組成。將非電能轉化為將非電能轉化為電能的裝置電能的裝置將電能轉化將電能轉化為其他形式為其他形式能的裝置能的裝置用于傳輸和用于傳輸和分配電能分配電能電路圖用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號畫出的電路模型圖稱為電路圖。用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號畫出的電路模型圖稱為電路圖。2.電路圖中常用的部分圖形符號如表電路圖中常用的部分圖形符號如表1-1所示。所示

16、。電路圖電路的工作狀態(tài)（一）通路（一）通路 通路就是電源與負載構成的閉合回路，電路中有電通路就是電源與負載構成的閉合回路，電路中有電流通過，電路正常工作。流通過，電路正常工作。電路的工作狀態(tài)（二）斷路（二）斷路 斷路就是電源與負載未接成閉合回路，電路中沒有斷路就是電源與負載未接成閉合回路，電路中沒有電流通過。斷路又稱為開路。電流通過。斷路又稱為開路。電路的工作狀態(tài)（三）短路（三）短路 短路就是電源未經(jīng)負載而直接由導線（導體）構成短路就是電源未經(jīng)負載而直接由導線（導體）構成通路，電路中電流比通路時大得多，可能燒壞電源和其通路，電路中電流比通路時大得多，可能燒壞電源和其他設備。他設備。電磁理論電磁

17、理論 通電線圈產(chǎn)生磁場通電線圈產(chǎn)生磁場磁場中運動的線圈產(chǎn)生感應電動勢；磁場中運動的線圈產(chǎn)生感應電動勢；或，或，運動的磁場可以使其中的線圈產(chǎn)生感應電運動的磁場可以使其中的線圈產(chǎn)生感應電動勢。動勢?？傊?，切割磁力線可以產(chǎn)生感應電動勢。總之，切割磁力線可以產(chǎn)生感應電動勢。繼電器繼電器 一般情況下，汽車上使用的操縱開關的觸點容量較小，不能直接控制工作電流較大的用電設備，常采用繼電器來控制它的接通與斷開。用繼電器控制線路中的元件有以下幾項優(yōu)點：當電線太長時（例如：帶有通過儀表板的控制器的線路）可以降低電壓降降低電線的粗細程度，也可降低成本自動起動某些線路（例如：補充照明大燈，冷卻系統(tǒng)的風扇電機等）注意：

18、電壓降取決于電線的電阻值（也就是電線的長度和截面寬度）以及通過線路的電流強度的大?。篣=RI 繼電器繼電器 繼電器繼電器 繼電器繼電器 線路圖線路圖控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制線路控制線路磁場磁場工作線路工作線路用電器用電器保護系統(tǒng)保護系統(tǒng)蓄電池蓄電池繼電器繼電器 當控制線路中沒有通電時，工作線路中第3和第5通道之間也沒有電流通過。但是在工作線路中的第3和第4通道之間有電流通過。 繼電器繼電器備注備注 :繼電器線圈電阻在繼電器線圈電阻在 50-100 歐姆歐姆 給繼電器的線圈通電（第1和第2通道之間），控制線路中有電流通過，這樣線圈周圍會產(chǎn)生磁場并將工作線路中的開關吸合。工作線路中第3和第5通道之間有

19、電流通過，并給用電器通電。工作線路中第3和第4通道之間的電流斷開。 繼電器繼電器 類型類型 : 單位繼電器單位繼電器 雙位繼電器雙位繼電器二極管l二極管的工作原理二極管的工作原理l 晶體二極管為一個由晶體二極管為一個由p型半導體和型半導體和n型半導體形成的型半導體形成的p-n結，在其界結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于由于p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。電流相等而處于電平衡狀態(tài)。l 當外界有

20、正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。載流子的擴散電流增加引起了正向電流。l 當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。l 當外加的反向電壓高到一定程度時，當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結空間電荷層中的電場強度結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)達到

21、臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。二極管l二極管的類型二極管的類型l按照所用的半導體材料分：按照所用的半導體材料分：鍺二極管（鍺二極管（Ge管）管） 硅二極管硅二極管 （Si管）管）根據(jù)其不同用途可分為：根據(jù)其不同用途可分為：檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管按照管芯結構又可分為：按照管芯結構又可分為：點接觸型二極管點接觸型二極管面接觸型二極管面接觸型二極管平面型二極管平面型二極管 二極管 (a) (b) (c) (d)二極管l

22、點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結在一起，形成一個在一起，形成一個“PN結結”。由于是點接觸，只允許通過。由于是點接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機的檢波等。，如收音機的檢波等。l面接觸型二極管的面接觸型二極管的“PN結結”面積較大，允許通過較大的電面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流整流”電路中電路中 l 平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關、脈沖及高頻大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關、脈沖及高頻電路中電路中 二極管二極管: 電流流通方向電流流通方向電流不通方向電流不通方向導通時二極管的正向壓降變化不大，硅管約為0.6