汽車電氣與電子系統(tǒng)

第１章電的基本知124335１.１概述１.２電的基本概念１.３電源的聯(lián)接１.４電阻的聯(lián)接１.５電容器下一頁返回第一章國際貿(mào)易概述6793810１.６電功率１.７電路的基本定律和原理１.８戴維南定理１.９惠斯登電橋１.１０電磁理論上一頁返回第一章國際貿(mào)易概述1112313１.１１電磁干擾的抑制１.１２電氣與電子技術的新發(fā)展１.１３小結上一頁返回１.１概述電學是一門研究電的自然規(guī)律及其應用的科學。電能不但在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學技術等方面廣泛應用，而且在人們的日常生活中應用也日趨廣泛。掌握電路的基礎知識和基本技能，就能更好地運用電能和對機電一體化設備的電氣系統(tǒng)故障進行分析、診斷、排除、處理。當今汽車中使用的電氣系統(tǒng)是非常復雜的（如圖１－１所示），出現(xiàn)的故障也是多種多樣的。然而，應用電路的基礎知識和基本原理就可以簡化并診斷電氣故障問題。在本章，將學習電路的基本知識和基本原理，由于磁和電是緊密聯(lián)系的，本章也介紹電磁感應的原理。返回１.２電的基本概念１.２.１電場兩個物體間的相互作用，有兩種情況：一種是由于直接接觸而產(chǎn)生，另一種是通過別的物質(zhì)做媒介產(chǎn)生，二者必居其一。兩個電荷發(fā)生相互作用時，并沒有直接接觸，因此，它們間的相互作用一定是通過別的物質(zhì)做媒介而發(fā)生的，這個特殊物質(zhì)就是電場。電荷和它周圍的電場是一個統(tǒng)一的整體。電荷的周圍存在著電場。靜止電荷所產(chǎn)生的電場，叫做靜電場。電場具有兩種重要特點：（１）位于電場中的任何帶電體都會受到電場的作用力。（２）帶電體在電場中受電場力移動時，電場要做功，這表明電場具有能量。１.２.２電流下一頁返回１.２電的基本概念水往一定方向流動，稱為水流。同理，電荷在電場力的作用下定向移動就形成電流。電流強度是衡量電流大小的物理量，電流的大小取決于一定時間內(nèi)通過導體截面的電荷量的多少，并規(guī)定正電荷移動的方向為電流強度的方向。直流電，指大小和方向不隨時間而變的電流，例如，干電池、蓄電池和直流發(fā)電機所產(chǎn)生的電流。交流電，指大小和方向都隨著時間變化的電流，例如，交流發(fā)電機發(fā)出的電流是交流電。電流強度的單位是安培，簡稱“安”，常用“Ａ”表示。對于較小電流稱為“毫安”，常用“ｍＡ”表示。電流強度有時又簡稱為電流。１.２.３電壓上一頁下一頁返回１.２電的基本概念電壓是正電荷和負電荷間的吸引力，當電路中某點有大量的電子而電路的另一點缺少電子時，造成了一個電動勢差。在汽車中，蓄電池或發(fā)電機用于產(chǎn)生電壓。電壓的高低用伏特數(shù)表示。如果一個伏特計跨接汽車蓄電池終端，它可指示出１２.６Ｖ，這實際指示有１２.６Ｖ的電位差，在兩個蓄電池終端間有１２.６Ｖ電壓。在圖１－２中，Ａ點到Ｃ點間以及Ｂ點和Ｃ點間的電壓電位是１２.６Ｖ，Ａ點和Ｂ點間電位差是０，并且伏特計指示０Ｖ。從常識可知，水管里水流的形成，如果只有水是不行的，還必須有水位的不同或水壓的作用。上一頁下一頁返回１.２電的基本概念同樣原理，導體里電流的形成只靠導體中的自由電子是不行的，還必須有電位的不同或電的壓力（即電場力）的作用。這實際上是電場力推動電荷定向運動，克服導體或負載的阻力而做的功，衡量電場力做功的物理量是電位和電壓。（１）電位電路中某點的電位是指電場力將單位正電荷從該點移動到參考點（零電位點）所做的功。如圖１－３所示電位的高低與參考點的選擇有關，電路中電位參考點選擇不同，各點電位的數(shù)值也將不同，正如我們測量山的高度一樣。選擇基準點不同，各點電位的數(shù)值也將不同，電位的參考點就是假定電位為零的一點，它是可以任意選擇的，在電學里常以電氣設備外殼作為零電位的點，電位的概念很重要，在分析電子電路時要經(jīng)常用到。上一頁下一頁返回１.２電的基本概念（２）電壓促使物體內(nèi)自由電子定向流動的作用力，稱為電壓。電路中某兩點間的電壓，就是某兩點間的電位差。它實際上是電場力將單位正電荷從某點移動到另一點所做的功。電壓的單位是“伏特”，常用字母“Ｖ”表示。１Ｖ的電壓可使電阻為１Ω的導線中通過１Ａ的電流。電壓的方向規(guī)定為電位降低的方向，即從高電位指向低電位點，因為電壓是電位之差，所以電路中某兩點間的電壓大小，只跟該兩點的位置有關，而與參考點的選擇無關。為使電路中有持續(xù)不斷的電流通過，就必須在它的兩端保持一定的電壓。上一頁下一頁返回１.２電的基本概念１.２.４電源能夠使電路中持續(xù)電流不斷通過，需要有干電池、蓄電池、發(fā)電機等來提供電能，我們把化學能、機械能等非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，稱為電源。如圖１－４所示是一個簡化了的電源示意圖，虛線內(nèi)是電源，Ａ是電源的正極，Ｂ是電源的負極，Ｒ是用電電器。電源外部的電路叫做外電路，電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路。上一頁下一頁返回１.２電的基本本概念１.２.５電動勢電動勢是指在在電源內(nèi)部產(chǎn)產(chǎn)生推動電子子流動的力量量，常用字母母Ｅ表示，電電場力從電源源的正極將正正電荷通過負負載移到電源源的負極，這這樣正極的正正電荷就會不不斷地和負極極上負電荷中中和，使電場場減弱以至消消失，但由于于電路中電源源的作用，又又把正電荷從從負極搬到了了正極，保持持了電源正、、負極之間的的電位差（電電壓）即保保持了電場在在電路中的作作用。那么，，電源內(nèi)部是是靠什么力把把正電荷從負負極移向正極極的呢？因為為正電荷逆著著電場方向移移送的，顯然然不可能是電電場力，因此此我們把這種種力叫做非靜靜電力，不同同電源的非靜靜電力來源是是不同的，如如干電池、蓄蓄電池的非靜靜電力來自化化學作用，發(fā)發(fā)電機的非靜靜電力來自電電磁作用。上一頁頁下一頁頁返回１.２電電的基基本概概念在具體體電路路中，，電動動勢的的作用用是把把已從從電源源的正正極經(jīng)經(jīng)燈泡泡移動動到電電源負負極（（電場場力的的作用用）的的正正電荷荷，從從電源源的負負極經(jīng)經(jīng)電源源的內(nèi)內(nèi)部移移動到到電源源的正正極去去以保保持電電源兩兩端的的電壓壓，使使電路路有連連續(xù)不不斷的的電流流流通通，如如水路路中的的水泵泵把水水從低低處不不斷送送到高高處，，以保保水壓壓，使使水流流不斷斷。電電動勢勢是電電源力力移動動單位位正電電荷所所做的的功，，其作作用方方向與與電場場力相相反，，所以以電動動勢的的方向向規(guī)定定為沿沿電源源內(nèi)部部從低低電位位點（（負極極）指指向高高電位位點（（正極極），，即表表示電電位升升高的的方向向。在圖１１－３３所示示電路路中，，開關關Ｋ接接通時時整個個電路路的物物理過過程是是：上一頁頁下一頁頁返回１.２電電的基基本概概念在電源源內(nèi)部部（內(nèi)內(nèi)電路路）電電源力力克服服電場場力把把正電電荷從從低電電位的的負極極推到到高電電位的的正極極而做做功，，即把把非電電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為電能能，在在電源源外部部（外外電路路）電電場力力克服服負載載（這這里指指燈泡泡）的的阻阻力把把正電電荷從從高電電位移移動到到低電電位而而做功功，即即把電電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為非電電能（（這里里指光光能和和熱能能）。。只有有當電電路中中有電電流流流動時時才能能實現(xiàn)現(xiàn)能量量的傳傳輸和和轉(zhuǎn)換換。１.２.６電電阻導體對對電流流起阻阻礙作作用的的能力力稱為為電阻阻，任任何導導體都都有電電阻，，電阻阻用ＲＲ表示示。電電阻的的單位位為歐歐姆，，用Ω表示，，導體體的電電阻取取決于于導體體材料料的物物理性性質(zhì)、、幾何何尺寸寸和導導體的的溫度度等因因素。。在金金屬材材料中中銅和和鋁的的電阻阻率較較小，，是最最好的的導電電材料料，應應用廣廣泛；；上一頁下一頁返回１.２電的基基本概念而絕緣體材材料中的云云母、電木木、絕緣紙紙、橡膠、、塑料、瓷瓷等電阻率率最大，應應用于絕緣緣電的材料料。導體的的電阻與其其長度成正正比，與其其橫截面積積成反比。。利用不同同電阻率材材料制成不不同規(guī)格的的電阻器，，利用電阻阻器可以調(diào)調(diào)節(jié)電路中中的電流和和電壓。一個完整的的電路由如如下部分組組成：①電電源；②②負載；；③控制制開關；④④連接導導線。電路路中的任何何工作設備備都有電阻阻，例如燈燈泡、電動動機、繼電電器、線圈圈或其他負負載元件等等。在電路中可可能存在不不必要的電電阻，這可可能存在于于被腐蝕的的連線或斷斷開的導體體中。不必必要的電阻阻會造成負負載元件運運行效率降降低或者根根本不能工工作。電阻對電路路的影響有有：①當當電流經(jīng)過過電阻時電電壓始終降降低；②電電阻的增增加造成電電流的降低低；③所所有電阻在在某種程度度上將電能能轉(zhuǎn)換成熱熱能。上一頁返回１.３電源的的聯(lián)接在實際工作作中，單個個電源的電電動勢和額額定電流有有時不能滿滿足工作需需要，這時時，可將單單個電池連連接起來，，得到不同同的效果，，連接的方方法有串聯(lián)聯(lián)、并聯(lián)、、混聯(lián)三種種方法。１.３.１電源的的串聯(lián)將甲電池的的正極接到到乙電池的的負極，將將乙電池的的正極接丙丙電池的負負極，依此此類推將幾幾個電池的的異極聯(lián)接接起來，最最后兩端各各留一極，，這就是電電源的串聯(lián)聯(lián)。電池串串聯(lián)后總電電動勢（或或電壓）等等于各單單個電池的的電動勢（（或電壓））的總和。。如圖１－５所示。下一頁返回１.３電源的的聯(lián)接如要想獲得得較高電壓壓時，可將將幾只電池池串聯(lián)成一一電池組，，不過有一一個前提條條件，那就就是串聯(lián)的的每個電池池的電壓必必須是相等等的，例如如６Ｖ和１１２Ｖ，要要么全是６６Ｖ、要么么全是１２２Ｖ，不能能是一個是是６Ｖ、一一個是１２２Ｖ混合。。電源串聯(lián)聯(lián)后，電壓壓會增高。。１.３.２電源的的并聯(lián)若把幾個電電池的正極極與正極相相接、負極極與負極相相接，這種種同極聯(lián)接接的方法，，稱為電源源的并聯(lián)。。如圖１－６所示。電池并聯(lián)后后，電動勢勢或電壓不不變，即總總電動勢或或電壓等于于各單個電電池的電動動勢或電壓壓，總電流流等于各單單個電池供供給電流之之和，因此此，如需要要較大電流流時，可將將幾個單電電池并聯(lián)起起來以獲得得較大的電電流。上一頁下一頁返回１.３電源的的聯(lián)接但應注意兩兩個電源的的電動勢不不同時，不不能進行并并聯(lián)，如１１２Ｖ的電電池不能和和６Ｖ的電電池并聯(lián)，，否則在兩兩個電源之之間構成的的回路中將將會產(chǎn)生很很大的電流流，使電源源設備損壞壞。１.３.３電源的的混聯(lián)將幾只電池池串聯(lián)起來來成為一組組，然后再再將幾個同同樣的串聯(lián)聯(lián)電池組并并聯(lián)起來，，這樣的聯(lián)聯(lián)接方法叫叫做混聯(lián)。。電池混聯(lián)聯(lián)適用于負負載的工作作電壓和電電流都超過過了單個電電池的額定定值的情況況，電池混混聯(lián)后總電電動勢加大大了，總額額定電流也也加大了。?；旌下?lián)接接如圖１－７所示。上一頁返回１.４電阻的的聯(lián)接１.４.１電阻阻的串聯(lián)聯(lián)把幾個電電阻首尾尾依次成成串的聯(lián)聯(lián)接起來來，中間間沒有分分岔，使使電流只只有一個個通路，，這樣的的聯(lián)接方方法叫做做電阻的的串聯(lián)，，如圖１－８８所示。電阻串聯(lián)聯(lián)后，有有如下特特征：（１）在在串聯(lián)電電路中流流過各電電阻的電電流相同同；（２）在在串聯(lián)電電路中總總電壓等等于各部部分的電電壓之和和；（３）總總電阻增增大，總總電阻等等于各個個電阻之之和；（４）串串聯(lián)電阻阻可以用用一個等等效電阻阻來代替替，等效效電阻等等于各串串聯(lián)電阻阻之和。。下一頁返回１.４電阻阻的聯(lián)接接電阻串聯(lián)聯(lián)的應用用較為廣廣泛，例例如兩盞盞相同的的１１００Ｖ的燈燈泡可以以串聯(lián)起起來接到到２２００Ｖ的電電源上使使用，當當負載的的額定電電壓低于于電源電電壓時，，可以串串聯(lián)一個個電阻，，降低一一部分電電壓，以以滿足負負載接入入電源使使用的需需要，在在必要時時可以利利用串聯(lián)聯(lián)電阻的的方法調(diào)調(diào)節(jié)或限限制電路路中的電電流。另外在電電工測量量中還廣廣泛使用用串聯(lián)電電阻的方方法來擴擴大電表表的電壓壓量程。。１.４.２電阻阻的并聯(lián)聯(lián)將幾個電電阻的首首端和尾尾端分別別連接在在兩個節(jié)節(jié)點之間間使電流流有幾個個通路，，每個電電阻承受受同一個個電壓，，這樣的的聯(lián)接方方法叫電電阻的并并聯(lián)。如如圖１－９９所示。電電阻并聯(lián)聯(lián)后，有有如下特特征：（１）總總電阻減減小，總總電阻的的倒數(shù)等等于各個個電阻倒倒數(shù)的總總和；（２）幾幾個電阻阻并聯(lián)，，各電阻阻兩端所所承受的的電壓相相同；上一頁下一頁返回１.４電阻阻的聯(lián)接接（３）并并聯(lián)電路路中的總總電流等等于各支支路電流流之和。。負載一般般都有一一定的額額定電壓壓，當負負載并聯(lián)聯(lián)運行時時，它們們處于同同一電壓壓之下，，任何負負載的工工作情況況不受其其他負載載的影響響，這是是負載并并聯(lián)的一一個顯著著優(yōu)點。。１.４.３電阻的混混聯(lián)電路中的電阻阻除了串聯(lián)和和并聯(lián)外，有有時還出現(xiàn)有有串聯(lián)又有并并聯(lián)的情況，，這叫做電阻阻的混聯(lián)，如如圖１－１０所示。圖中Ｒ２與ＲＲ３是串聯(lián)的的，串聯(lián)后又又與Ｒ４并聯(lián)聯(lián)，最后再與與Ｒ１串聯(lián)，，在計算混聯(lián)聯(lián)電路的總電電阻時，可以以采用電阻逐逐步合并的辦辦法，可以先先計算Ｒ２和和Ｒ３的串聯(lián)聯(lián)電阻，然后后再與Ｒ４并并聯(lián)計算，最最后將求得的的并聯(lián)電阻與與Ｒ１串聯(lián)，，計算出該電電路的總電阻阻。上一頁返回１.５電容器器任何兩個彼此此絕緣且相隔隔很近的導體體（包括導線線）就構成成一個電容器器。電容器是是一種儲存電電荷和電能的的器件。電容容（或電容量量）指的是在在給定電壓下下儲存的電荷荷量，記為ＣＣ，國際單位位是法拉（ＦＦ）。工程技技術上還用微微法（μＦ）、納法（（ｎＦ）和和皮法（ｐＦＦ）等單位位。１法拉（（Ｆ）＝１００６微法（μＦ）＝１０９９納法（ｎＦＦ）＝１０１１２皮法（ｐｐＦ）。電容容器有時簡稱稱為電容，在在電路中用字字母Ｃ表示。。在實際使用電電容器時，有有時會遇到電電容器的電容容不夠或耐壓壓能力不夠的的問題，這就就需要把幾個個電容器連接接起來使用。。電容器的耐耐壓能力是指指電容器正常常工作時承受受電壓的能力力。一般來講講，電容器的的擊穿電壓高高，它的耐壓壓能力也就大大。電容器連連接的基本方方法有串聯(lián)和和并聯(lián)兩種。。下一頁返回１.５電容器器１.５.１電容器的的串聯(lián)把幾個電容器器的電極首尾尾相接，連成成一串，這就就是電容器的的串聯(lián)。圖１－１１所示是電容分分別為Ｃ１、、Ｃ２、Ｃ３３的三個電容容器的串聯(lián)。。當電路兩端加加電壓Ｕ后，，電容兩極板板帶的電量分分別為＋Ｑ和和－Ｑ，由于于靜電感應，，中間各極板板所帶的電量量也等于＋ＱＱ或－Ｑ，所所以串聯(lián)時每每個電容器帶帶的電量都是是Ｑ。如果各各個電容器的的電壓分別為為Ｕ１、Ｕ２２、Ｕ３，就就有上一頁下一頁返回１.５電容器器由于總電壓ＵＵ等于各個電電容器上的電電壓之和，所所以，設串聯(lián)電容器器的總電容為為Ｃ，則Ｕ＝＝Ｑ/Ｃ，所以，這就是說，串串聯(lián)電容器的的總電容的倒倒數(shù)等于各個個電容器的電電容的倒數(shù)之之和。電容器器串聯(lián)之后，，相當于增大大了兩極的距距離，因此總總電容小于每每個電容器的的電容。上一頁下一頁返回１.５電容器器１.５.２電容器器的并聯(lián)把幾個電容容器的正極極、負極分分別連在一一起，這就就是電容器器的并聯(lián)。。圖１－１２２是電容分別別為Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３的三三個電容器器的并聯(lián)。。當電路兩端端加電壓ＵＵ后，電容容兩極板帶帶的電量分分別為＋ＱＱ和－Ｑ，，由于靜電電感應，中中間各極板板所帶的電電量也等于于＋Ｑ或－－Ｑ，所以以串聯(lián)時每每個電容器器帶的電量量都是Ｑ。。如果各個個電容器的的電壓分別別為Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３，就有上一頁下一頁返回１.５電容容器由于總電壓壓Ｕ等于各各個電容器器上的電壓壓之和，所所以，設串聯(lián)電容容器的總電電容為Ｃ，，則Ｕ＝ＱＱ/Ｃ，所以，，這就是說，，串聯(lián)電容容器的總電電容的倒數(shù)數(shù)等于各個個電容器的的電容的倒倒數(shù)之和。。電容器串串聯(lián)之后，，相當于增增大了兩極極的距離，，因此總電電容小于每每個電容器器的電容。。上一頁下一頁返回１.５電容容器這就是說，，串聯(lián)電容容器的總電電容的倒數(shù)數(shù)等于各個個電容器的的電容的倒倒數(shù)之和。。電容器串串聯(lián)之后，，相當于增增大了兩極極的距離，，因此總電電容小于每每個電容器器的電容。。把并聯(lián)好的的電容器接接到電動勢勢為Ｕ的電電源上，每每個電容器器的電壓都都是Ｕ。如如果各個電電容器所帶帶的電量分分別為Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３，那么，ＱＱ１＝Ｃ１Ｕ，Ｑ２＝Ｃ２Ｕ，Ｑ３＝Ｃ３Ｕ。由于電電容器組儲儲存的總電電量Ｑ等于于各個電容容器所帶電電量之和，，所以，上一頁下一頁返回１.５電容容器設并聯(lián)電容容器的總電電容為Ｃ，，則Ｑ＝ＣＣＵ，所以以，這就是說，，并聯(lián)電容容器的總電電容等于各各個電容器器的電容之之和。電容容器并聯(lián)之之后，相當當于增大了了兩極的面面積，因此此總電容大大于每個電電容器的電電容。可以看出，，電容器串串聯(lián)后，電電容減小了了，但耐壓壓能力提高高了，所以以要承受較較高的電壓壓時，可以以把電容器器串聯(lián)起來來；電容器器并聯(lián)后，，電容增大大了，耐壓壓能力沒有有提高，所所以在需要要大電容時時，可以把把電容器并并聯(lián)起來。。上一一頁頁返回回１.６電電功功率率電流流通通過過電電動動機機帶帶動動機機器器工工作作，，電電流流通通過過電電爐爐產(chǎn)產(chǎn)生生大大量量的的熱熱，，電電流流通通過過電電燈燈使使它它發(fā)發(fā)光光等等例例子子，，都都說說明明了了電電流流做做了了功功。。在在單單位位時時間間內(nèi)內(nèi)電電流流所所做做的的功功叫叫做做電電功功率率。。返回回１.７電電路路的的基基本本定定律律和和原原理理１.７.１歐歐姆姆定定律律歐姆姆定定律律分分為為兩兩個個部部分分：：部部分分電電路路歐歐姆姆定定律律和和全全電電路路歐歐姆姆定定律律。。１.７.１.１部部分分電電路路歐歐姆姆定定律律如圖１１－－１１３３所示示表表示示部部分分電電路路，，圖圖中中ＲＲ是是部部分分電電路路的的電電阻阻。。對對于于一一段段通通電電電電路路，，流流過過其其中中的的電電流流與與這這段段電電路路兩兩端端的的電電壓壓成成正正比比，，而而與與這這段段電電路路的的電電阻阻成成反反比比，，這這個個關關系系叫叫做做歐歐姆姆定定律律。。用公式表示為為：Ｉ＝Ｕ/Ｒ，式中：Ｉ———電流；Ｕ———電壓；Ｒ———電阻。下一頁返回１.７電路的基基本定律和原原理當已知電壓和和電阻時，應應用上式可求求出電流。如如將上式加以以適當變化還還可得Ｕ＝ＩＩＲ，它表示示電流流過電電阻時所產(chǎn)生生的電位降低低稱為電阻壓壓降，已知電電流和電阻時時，應用該式式可求出電壓壓；而當已知知電壓和電流流時又可以從從Ｒ＝Ｕ／ＩＩ求出電阻。。部分電路的的歐姆定律，，反映了部分分電路中電壓壓、電流和電電阻的相互關關系，它是分分析和計算部部分電路的主主要依據(jù)。１.７.１.２全電路的的歐姆定律如圖１－１４所示是一全電電路圖，它由由負載、電源源、導線組成成，當開關ＫＫ接通時，電電流流過電阻阻，在外電路路負載電阻ＲＲ上的電阻壓壓降為Ｕ＝ＩＩＲ，在閉合合電路中電位位的升高應該該等于電位的的降低，即電電動勢應該等等于所有電壓壓降之和。ＥＥ＝Ｕ＋Ｕｏ＝ＩＲ＋Ｉｒｒｏ上一頁下一頁返回１.７電路的基基本定律和原原理全電路歐姆定定律可表述為為：在閉合電電路中，電流流量值等于該該電路中的電電動勢除以整整個電路的總總電阻。也就就是說，在閉閉合回路中，，電流的大小小與電源的電電動勢成正比比，而與整個個電路的電阻阻成反比。即即中：Ｉｒｏ———內(nèi)阻壓降；ＩＩＲ———路端電壓。令Ｕ＝ＩＲ，，則上一頁下一頁返回１.７電路的基基本定律和原原理該式表明電源源兩端的電壓壓Ｕ，要隨電電流的增大而而下降，這是是由于電源內(nèi)內(nèi)阻壓降所造造成的，因為為電流愈大，，電源內(nèi)阻壓壓降Ｉｒｏ也越大，所以以電源兩端輸輸出的電壓ＵＵ就越低。電電源都有內(nèi)阻阻，內(nèi)阻越大大，電源輸出出電壓隨電流流的變化也越越大。１.７.２基爾霍夫夫定律電路是由元件件相互連接而而成的，當電電路只有一個個電源且電路路元件僅有串串、并聯(lián)關系系時，電路的的電流電壓的的計算可以根根據(jù)歐姆定律律求出。而在在電子或電力力線路中，常常常會遇到含含有兩個以上上電源組成的的多回路電路路，它們不能能運用電阻串串、并聯(lián)的計計算方法將電電路化簡為無無分支的單回回路電路，這這種電路較為為復雜，只有有用基爾霍夫夫定律從電路路連接方面闡闡明電路的電電流、電壓應應遵循的約束束關系，它是是分析復雜電電路的基本依依據(jù)之一。上一頁頁下一頁頁返回１.７電電路的的基本本定律律和原原理基爾霍夫定定律包括節(jié)節(jié)點電流定定律和回路路電壓定律律，它與元元件的性質(zhì)質(zhì)無關，適適用于分析析任何集中中參數(shù)的電電路?；鶢枲柣舴螂娏髁鞫擅枋鍪鲭娐分懈鞲麟娏髦g間的關系，，基爾霍夫夫定律是求求解線性電電路的基本本定律。１.７.２.１基爾霍霍夫第一定定律———節(jié)點電流定定律（ＫＣＣＬ）基爾霍夫電電流定律確確定了電路路節(jié)點處各各支路電流流的關系。。定律可表表述為：在在任一時刻刻，對電路路中的任一一節(jié)點，流流入節(jié)點的的電流之和和等于流出出該節(jié)點電電流之和，，或指匯集集任一節(jié)點點的各支路路電流的代代數(shù)和等于于零。其數(shù)數(shù)學表達式式為：ΣＩ入＝ΣＩ出，或ΣＩ＝０。上一頁下一頁返回１.７電路的的基本定律律和原理如圖１－１５５所示，支路路是指電路路中的每一一個二端元元件，也可可定義為電電路中每一一個電流的的通路。節(jié)節(jié)點是指電電路中三條條或三條以以上支路的的連接點。?；芈肥侵钢鸽娐分械牡娜魏我粋€個閉合路徑徑。網(wǎng)孔是是指無分支支的回路，，又叫獨立立回路。ＫＣＬ定律律的基本原原理來自于于電流的連連續(xù)性，即即電路中任任一節(jié)點，，在任一時時刻均不能能堆積電荷荷，因此節(jié)節(jié)點處流入入的電流必必然等于流流出的電流流，該定律律可以推廣廣應用于任任意假定的的封閉面。。其解題步步驟為：（１）列列出ＫＣＣＬ方程程，首先先假定未未知電流流的參考考方向。。（２）列列出ＫＣＣＬ方程程時，通通常規(guī)定定流入節(jié)節(jié)點的電電流為正正，流出出節(jié)點的的電流為為負。（３）對對于廣義義節(jié)點，，流進封封閉面的的電流應應等于從從封閉面面流出的的電流。。上一頁下一頁返回１.７電路路的基本本定律和和原理基爾霍夫夫定律解解題要點點：（１）基基爾霍夫夫定律適適用于任任何集中中參數(shù)電電路，與與電路元元件性質(zhì)質(zhì)無關。。（２）列列出ＫＣＣＬ方程程時，支支路電流流的參考考方向可可任意選選定，但但只有ｎｎ－１個個節(jié)點電電流方程程是獨立立的，如如用ΣＩ＝０方方程，流流進節(jié)點點的電流流取正號號，流出出節(jié)點的的電流取取負號。。（３）列列出ＫＶＶＬ方程程時，一一般選網(wǎng)網(wǎng)孔作為為獨立回回路，但但只有ｂｂ－ｎ個個獨立回回路方程程，如果果用ΣＵ＝０列列出回路路電壓方方程，則則回路內(nèi)內(nèi)的所有有元件（（包括電電壓源ＵＵｓ）全全部用用電壓降降表示，，電壓降降與回路路繞行方方向相同同者，取取正號，，反之取取負號。。列出ＫＶＶＬ方程程可推導導不閉合合回路兩兩端點間間的電壓壓。上一頁返回１.８戴維維南定理理戴維南定定理是一一個等效效變換的的定理，，可表述述為：任任何一個個線性有有源二端端網(wǎng)絡，，對外電電路而言言，總可可以用一一個電壓壓源與一一個電阻阻串聯(lián)的的組合來來等效代代替，其其等效電電壓源的的電壓等等于該二二端網(wǎng)絡絡的開路路電壓ＵＵｏｃ，其等效效電源的的內(nèi)阻ＲＲｏ，等于該該二端網(wǎng)網(wǎng)絡中所所有獨立立源置零零值時從從端口看看進去的的入端等等效電阻阻。如圖１－１１６所示電路路，當只只需求電電路通過過電阻ＲＲｏ的電流ＩＩ３時，，則可將將圖中虛虛線框中中的電路路等效為為一個電電壓源ＵＵｏｃ與一個電電阻Ｒｏ相串聯(lián)的的支路，，如圖１－１１７所示。這這個電壓壓源與電電阻相串串聯(lián)的支支路稱為為戴維南南等值電電路。下一頁返回１.８戴維維南定理理應用戴維維南定理理解題的的步驟：：（１）把把復雜電電路分成成有源二二端網(wǎng)絡絡和待求求支路兩兩部分，，并把待待求支路路斷開，，求出有有源二端端口網(wǎng)絡絡的開路路電壓ＵＵｏｃ（Ｕｏｃ的方向與與有源二二端網(wǎng)絡絡開路時時的端電電壓極性性一致））。（２）將將有源二二端網(wǎng)絡絡中的所所有電源源置零（（電壓源源用短線線代替，，電流源源開路，，然后求求出二端端網(wǎng)絡的的等效電電阻Ｒｏ）。（３）畫畫出由ＵＵｏｃ與電阻ＲＲｏ相串聯(lián)支支路的等等效電路路，并在在等效電電路兩端端接入待待求支路路（Ｕｏｃ的方向向與有有源二二端網(wǎng)網(wǎng)絡開開路時時的端端電壓壓極性性一致致，求求出待待求量量）。。上一頁頁下一頁頁返回１.８戴戴維南南定理理對于比比較復復雜的的電路路（如如圖１－－１８８所示）），有有時只只要求求計算算某一一個支支路，，如ＲＲＬ的電流流或功功率，，可將將該支支路以以外的的所有有電路路（不不論含含有幾幾個電電源））看看成一一個含含有電電源的的具有有兩個個輸出出端的的網(wǎng)絡絡，稱稱為有有源二二端網(wǎng)網(wǎng)絡。。有源源二端端網(wǎng)絡絡能夠夠簡化化為一一個理理想電電壓源源Ｕｓ和一個個內(nèi)阻阻Ｒｏ相串聯(lián)聯(lián)，則則復雜雜電路路就變變換成成一個個等效效電壓壓源和和待求求支路路相串串聯(lián)的的簡單單電路路。任何線線性有有源二二端網(wǎng)網(wǎng)絡可可以用用一個個理想想電壓壓源ＵＵｓ和和內(nèi)阻阻Ｒｏ相串聯(lián)聯(lián)的等等效電電源來來代替替。等等效電電壓源源的電電動勢勢等于于待求求支路路斷開開時該該網(wǎng)絡絡的開開路電電壓，，內(nèi)阻阻Ｒｏ則等于于二端端網(wǎng)絡絡中所所有電電源取取零后后，ＡＡ、ＢＢ兩端端點之之間的的等效效電阻阻，這這就是是戴維維南原原理。。于是是待求求支路路ＲＬＬ的電電流為為上一頁頁下一頁頁返回１.８戴戴維南南定理理因此，，應用用戴維維南定定理的的關鍵鍵是先先求出出等效效電壓壓源的的電動動勢ＵＵｓ和內(nèi)阻阻Ｒｏ，Ｕｓ可用歐姆定定律或基爾爾霍夫電壓壓定律求出出，Ｒｏ可用串并聯(lián)聯(lián)的等效方方法求出，，對復雜的的有源二端端網(wǎng)絡，其其等效電壓壓源的Ｕｓ和Ｒｏ可通過實驗驗測量得出出。上一頁返回１.９惠斯登登電橋電橋電路是是電學中一一種最常見見的電路連連接方式，，這種電路路的特點是是把四個電電子元件，，如電阻元元件、電容容元件、電電感元件、、非線性元元件，簡稱稱“橋臂””，連接成成四邊形，，在它的一一條對角線線Ａ、Ｃ上上連接電源源，而在另另一條對角角線Ｂ、ＤＤ上接檢測測器，用來來比較Ｂ、、Ｄ兩點電電動勢是否否相同，所所謂“橋””指的是ＢＢ、Ｄ兩點點之間的電電流通路。。電橋按所所接的電源源分為直流流電橋和交交流電橋，，直流電橋橋的四個橋橋臂都是純純電阻元件件。惠斯登登電橋是典典型的直流流電橋，早早在１８３３３年就有有人提出基基本的電橋橋原理，英英國人惠斯斯登利用其其原理來精精確地測量量電阻，因因此而得名名?；菟沟堑请姌虻脑砣鐖D１－１９９所示。標準準電阻Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２和待測電阻阻Ｒｘ連成四邊形形，每一條條邊稱為電電橋的一個個臂，在對對角Ａ和ＣＣ之間接電電源Ｅ，在在對角Ｂ和和Ｄ之間接接檢測計ＧＧ。下一頁返回１.９惠斯登登電橋因此電橋由由４個臂、、電源和檢檢流計三部部分組成。。當開關ＫＫＥ和ＫＧＧ接通后，，各條支路路中均有電電流通過，，檢流計支支路起了溝溝通ＡＢＣＣ和ＡＤＣＣ兩條支路路的作用，，好像一座座“橋”一一樣，故故稱為“電電橋”。適適當調(diào)節(jié)ＲＲ０、Ｒ１和Ｒ２的大小，可可以使橋上上沒有電流流通過，即即通過檢流流計的電流流ＩＧ＝＝０，這時時，Ｂ、ＤＤ兩點的電電勢相等。。電橋的這這種狀態(tài)稱稱為平衡狀狀態(tài)。這時時，Ａ、ＢＢ之間的電電勢差等于于Ａ、Ｄ之之間的電勢勢差，Ｂ、、Ｃ之間的的電勢差等等于Ｄ、ＣＣ之間的電電勢差，設設ＡＢＣ支支路和ＡＤＤＣ支路中中的電流分分別為Ｉ１和Ｉ２，由歐姆定定律得，ＩＩ１Ｒｘ＝Ｉ２Ｒ１，Ｉ１Ｒ０＝ＩＩ２２ＲＲ２兩式式相相除除，，得得上一一頁頁下一一頁頁返回回１.９惠惠斯斯登登電電橋橋（１１））式式稱稱為為電電橋橋的的平平衡衡條條件件由（（１１））式式得得：：即待待測測電電阻阻ＲＲｘ等于于ＲＲ１／ＲＲ２與ＲＲ０的乘乘積積，，通通常常將將ＲＲ１／ＲＲ２稱為為比比率率臂臂，，將將ＲＲ００稱稱為為比比較較臂臂。。汽汽車車ＥＥｆｉｉ系統(tǒng)統(tǒng)熱熱線線式式空空氣氣流流量量計計就就是是采采用用惠惠斯斯登登電電橋橋來來精精確確地地測測量量空空氣氣流流量量，，其其結結構構在在進進氣氣主主道道內(nèi)內(nèi)有有一一個個小小管管，，小小管管中中架架有有一一根根極極細細的的鉑鉑絲絲（（直直徑徑約約為為００.０７７ｍｍｍｍ））。。鉑鉑絲絲被被電電流流加加熱熱至至１１２２００℃℃左左右右，，故故稱稱為為熱熱線線。。在在熱熱線線式式空空氣氣流流量量計計電電路路中中，，熱熱線線是是惠惠斯斯登登橋橋形形成成電電路路的的一一部部分分，，功功率率放放大大器器控控制制供供給給電電橋橋４４個個臂臂的的電電流流，，使使電電橋橋保保持持平平衡衡。。上一頁下一頁返回１.９惠斯斯登電橋橋當空氣通通過流量量計時，，進入小小管的氣氣流流過過熱線周周圍，使使其冷卻卻，溫度度下降，，電阻隨隨之減小小，熱線線電阻的的減小使使電橋失失去平衡衡，此時時放大器器會自動動增加供供給熱線線的電流流，使熱熱線恢復復原來的的溫度和和電阻值值，直至至電橋恢恢復平衡衡，放大大器所增增加的電電流大小小取決于于熱線被被冷卻的的程度，，即取決決于通過過流量計計的空氣氣流速（（流速快快進氣量量大，冷冷卻溫度度低，增增加電流流量大；；反之，，流速慢慢進氣量量小，冷冷卻溫度度不低，，增加電電流量不不大）由由于電電流的增增加，精精確電阻阻Ｒ１的的電壓降降也增加加，這就就將電流流的變化化轉(zhuǎn)換為為電壓的的變化，，這一信信號輸入入電腦用用來指示示通過流流量計的的空氣量量。上一頁下一頁返回１.９惠斯斯登電橋橋由于進氣氣溫度的的變化也也會使熱熱線的溫溫度發(fā)生生變化，，影響進進氣量的的測量精精度，因因此在靠靠近熱線線的地方方另外裝裝有一根根溫度補補償電阻阻絲Ｒ４４（也也稱冷線線）其其電阻也也隨著進進氣溫度度的不同同而發(fā)生生變化，，起到一一個參照照標準的的作用，，使進氣氣溫度的的變化不不至于影影響進氣氣量的測測量精度度。在工工作中，，放大器器使熱線線溫度始始終高于于冷線溫溫度１０００℃。。上一頁返回１.１０電電磁理論論電可以生磁磁，磁也可可以生電。。在汽車中中用磁發(fā)電電來運行電電氣系統(tǒng)，，啟動電動動機利用磁磁力運轉(zhuǎn)，，使得起動動機工作和和為不同的的作業(yè)系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生信號號等電的動動力。磁鐵鐵可以吸引引鐵、鋼等等材料，汽汽車上使用用兩種類型型的磁鐵：：永久磁鐵鐵和電磁鐵鐵。永久磁磁鐵是一種種不需要任任何力和動動力來維持持其磁場的的磁鐵。電電磁鐵則依依賴于電流流來產(chǎn)生，，并維持其其電磁場。。發(fā)電機利用用磁感應原原理發(fā)電，，當導線切切割磁力線線時會產(chǎn)生生電磁感應應，如圖１－２００所示。下一頁返回１.１０電磁磁理論此時，在導導線兩端之之間建立電電位差而感感生電壓。。感應電壓壓只有當磁磁場和導線線做相對運運動時才存存在。感應應電壓隨著著磁力線切切割導線的的速度和被被切割的導導線數(shù)目之之增加而增增大。點火火系統(tǒng)、起起動機、充充電系統(tǒng)和和繼電器等等的工作都都是基于電電磁感應原原理。當一一線圈通電電或斷電時時，線圈本本身會產(chǎn)生生自感應電電流，通電電時產(chǎn)生的的自感電流流，方向與與所加電流流的方向相相反；斷電電時產(chǎn)生的的自感應電電流，方向向是與原有有電流的方方向相同。。前者有減減少線圈磁磁化的傾向向，后者有有維持線圈圈磁化的傾傾向，自感感應電流方方向由楞次次定律決定定，其內(nèi)容容是：一個個感應電流流方向與產(chǎn)產(chǎn)生它的磁磁場方向相相反。上一頁下一頁返回１.１０電磁磁理論點火線圈是是常見的感感應設備，，隨著電流流的增加，，線圈將達達到一個飽飽和點，在在這個點處處磁場強度度最終拉平平，并且通通過線圈的的電流不再再增加，代代表著儲存存的能量的的磁力線在在被應用的的電壓移走走時將塌陷陷。當磁力力線塌陷時時，磁場能能以電能回回到線路。?；ジ杏糜谟邳c火線圈圈中，即主主繞組在次次繞組中創(chuàng)創(chuàng)造了一個個電壓。如如圖１－２１１所示，當一一次繞組電電流回路的的通、斷，，其磁場發(fā)發(fā)生變化，，二次繞組組便產(chǎn)生高高壓。磁場傳感器器用于測試試發(fā)動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、汽車車的行駛速速度、車輪輪轉(zhuǎn)速等，，這些傳感感器主要是是使用一塊塊永久磁鐵鐵。旋轉(zhuǎn)速速度取決于于葉片和輪輪齒進出磁磁場的運動動。隨著輪輪齒進出磁磁場的運動動，磁場強強度被改變變，且感應應產(chǎn)生一個個電壓信號號，該信號號被送往一一個控制設設備，并在在那里得到到解釋。感感應是在導導體不接觸觸任何實體體的情況下下，在導線線中產(chǎn)生電電流的磁過過程。上一頁返回１.１１電磁磁干擾的抑抑制電磁干擾（（ＥＭＩ））是每當當通、斷、、切換電流流時（由電電磁作用））產(chǎn)生的的有害電磁磁。由于汽汽車制造廠廠著手在它它們生產(chǎn)的的汽車增加加電子元件件和系統(tǒng)的的數(shù)量，因因此電磁干干擾（ＥＭＭＩ）的的問題必須須要抑制?！，F(xiàn)代汽車車上用的小小功率集成成電路，對對ＥＭＩ產(chǎn)產(chǎn)生的信號號敏感。ＥＥＭＩ是由由于導線中中的電流通通、斷而產(chǎn)產(chǎn)生的，摩摩擦產(chǎn)生的的靜電也會會成為ＥＭＭＩ，摩擦擦靜電是由由于輪胎與與路面接觸觸，或風扇扇傳動帶與與皮帶輪接接觸而產(chǎn)生生的。ＥＭＭＩ導致計計算機的假假信號，使使汽車的計計算機系統(tǒng)統(tǒng)中斷。汽汽車的計算算機與別的的計算機、、傳感器和和執(zhí)行器等等的通信，，需要經(jīng)過過線路傳送送信息。眾眾多信號中中若有一個個信號中斷斷，附件便便會失控，，發(fā)動機會會熄火。ＥＥＭＩ可用用以下方法法加以抑制制。下一頁返回１.１１電電磁干擾擾的抑制制（１）增增加導線線的電阻阻值，這這是對待待高壓系系統(tǒng)的通通常作法法，例如如點火系系統(tǒng)的高高壓線就就是這樣樣的。（２）將將電容器器和扼流流圈并聯(lián)聯(lián)接入電電路。（３）用用金屬或或金屬噴噴漆的塑塑料來屏屏蔽導線線或負載載部件。。（４）采采用指定定的搭鐵鐵電路以以減少搭搭鐵通路路的數(shù)目目，從而而提供電電阻值極極低、暢暢通的搭搭鐵通路路。（５）向向?qū)w增增加一個個電阻，，用于高高壓電系系統(tǒng)，例例如點火火系統(tǒng)的的次級電電路。（６）與與電路并并聯(lián)一個個電容器器或串聯(lián)聯(lián)一個抗抗流線圈圈。（７）增增加與元元件并聯(lián)聯(lián)的鉗位位二極管管。（８）增增加與元元件串聯(lián)聯(lián)的隔離離二極管管。上一頁返回１.１２電電氣與電電子技術術的新發(fā)發(fā)展目前許多多系統(tǒng)是是基于計計算機的的，計算算機方面面的數(shù)字字部分在在向著集集成化和和系統(tǒng)化化不斷發(fā)發(fā)展。建建立車內(nèi)內(nèi)故障診診斷和系系統(tǒng)性能能監(jiān)測，，以保證證滿足動動力性、、經(jīng)濟性性和排放放性要求求，建立立更優(yōu)的的車上故故障診斷斷（ＯＢＢＤ）系系統(tǒng)是未未來的發(fā)發(fā)展重點點?，F(xiàn)在在出現(xiàn)了了許多新新型傳感感器，在在感應發(fā)發(fā)動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和輪輪胎方面面，霍爾爾效應傳傳感器取取代了電電感式傳傳感器。。Ｋａｖｌｌｉｃ公公司生產(chǎn)產(chǎn)的傳感感器，它它通過監(jiān)監(jiān)視機油油中介電電常數(shù)來來測出機機油量，，當機油油中抗氧氧化添加加劑耗盡盡時，介介電常數(shù)數(shù)增加，，當油品品受污染染時，介介電常數(shù)數(shù)也會增增加，介介電常數(shù)數(shù)增加時時，傳感感器輸出出也相應應增加。。ＬｕｃｃａｓＶＶａｒｉｉｔｙ有有一種機機油狀態(tài)態(tài)傳感器器，它利利用高頻頻鋸齒波波來檢測測油的黏黏性，該該傳感器器讓駕駛駛員能對對機油改改變次數(shù)數(shù)進行優(yōu)優(yōu)化。下一頁返回１.１２電電氣與電電子技術術的新發(fā)發(fā)展自２０世世紀８００年代中中期以來來，爆震震傳感器器就一直直用在汽汽油機中中，它能能監(jiān)控點點火系統(tǒng)統(tǒng)點火時時間。該該傳感器器有平順順的響應應范圍：：２～２２０ｋＨＨｚ，其其工作頻頻率是２２０～７７０ｋＨＨｚ，通通過電控控，發(fā)動動機能在在爆燃臨臨界工作作方面提提高動力力性、經(jīng)經(jīng)濟性和和低排放放的要求求。在柴柴油機中中，執(zhí)行行器技術術有一大大進步，，即采用用了旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式電動動廢氣再再循環(huán)閥閥。該閥閥的主要要優(yōu)點為為有自潔潔功能，，精確氣氣流控制制和響應應時間控控制。在Ｔｅｘｘｅｓ儀儀表系統(tǒng)統(tǒng)中，采采用一個個低于ｇｇ值加車車速表，，如圖１－２２２所示。傳傳感器的的值從００.４～１００ｇ，用用于控制制系統(tǒng)，，防抱死死系統(tǒng)（（ＡＢＳＳ）和輔輔助約束束系統(tǒng)中中。上一頁返回１.１３小小結結（１）電電壓可理理解為是是電的壓壓力，它它是正和和負電荷荷之間的的差。（２）電電流被定定義為電電子流動動的速率率，它以以安培（（Ａ）作作度量量單位，，安培數(shù)數(shù)是一秒秒內(nèi)通過過電路任任一給定定點的電電子數(shù)量量。（３）