汽車電工電子技術課程簡介(-84)

吉林大學汽車電工電子技術課程簡介：一、教材吉林大學汽車電工電子技術二、教學內容上篇電工技術基本電路理論第1章電路分析基礎第2章正弦交流電路常用電氣設備第3章鐵心線圈與變壓器第4章汽車中的電機

吉林大學汽車電工電子技術下篇電子技術模擬電子技術第5章常用半導體器件

第6章基本放大電路

第7章集成運算放大器

數(shù)字電子技術第8章數(shù)字電子電路

功率電子技術第9章功率電子電路

吉林大學汽車電工電子技術三、學習方法1.使用好教材，預習、認真閱讀、體會教材結構。2.抓重點，抓規(guī)律，善于總結。3.注意理論聯(lián)系實際，做好作業(yè)，重視實驗。

電路的基本物理量及參考方向

電路的工作狀態(tài)

理想電路元件

基爾霍夫定律

電路的基本定律

電路的暫態(tài)分析第一章電路的分析基礎吉林大學汽車電工電子技術1.1電路的基本物理量及參考方向電源負載IERU+_+_電源、負載、中間環(huán)節(jié)組成電路吉林大學汽車電工電子技術1、電路：為能夠實現(xiàn)某種需要，由若干電工元器件按一定方式相互聯(lián)接起來的組合

。電源：其它形式的能量（信號）電能（電信號）負載：電能其它形式的能量。指電流、功率、能量。中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用返回電池燈泡返回E2、某汽車電路原理圖汽車電路的特點：兩個電源、低壓直流、單線并聯(lián)、負極搭鐵返回吉林大學汽車電工電子技術返回3、電路基本物理量的實際方向實際方向：

物理中對電量規(guī)定的方向。物理量實際方向公式單位電流I正電荷運動的方向KA、A、mA、μA

電壓U電位降低的方向（高電位低電位）KV、V、mV、μV電動勢E電位升高的方向（高電位低電位）KV、V、mV、μV4、電路基本物理量的參考方向問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？i=dq/dtuab=dwab/dqeba=dwba

/dq返回吉林大學汽車電工電子技術返回電池燈泡ab電流方向AB？電流方向BA？IRU1ABRU2＋＋(1)在解題前先設定一個方向，作為參考方向解決方法(3)根據(jù)計算結果確定實際方向：若計算結果為正，則實際方向與假設方向一致；若計算結果為負，則實際方向與假設方向相反。(2)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互系的代數(shù)表達式返回吉林大學汽車電工電子技術返回5、物理量參考方向的表示方法Uab_+正負號abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標箭頭Uabab電壓

雙下標箭頭電流abIab電動勢：通常按實際方向_+E標注原則：1.按真實方向2.按關聯(lián)方向（電壓與電流的方向相同)3.任意標注返回吉林大學汽車電工電子技術返回注意：E+_US+_6、規(guī)定參考方向的情況下歐姆定律的寫法I與U的方向一致U=IRI與U的方向相反U=–IRIRU＋IRU＋返回吉林大學汽車電工電子技術返回例1：解：Uab=I·R1Udc=－I·R2例2：閉合回路的歐姆定律=(－2)×10＝－20V=－(－2)×5＝10V－

+I

－+

+－－

+E1E2E3E4R1R2R3R4以電流的參考方向為準，E的方向與I

相同為正，相反則為負返回吉林大學汽車電工電子技術返回E1E2I=－2A+－abcdeR1=10ΩR2=5Ω求圖中Uab與Udc－

+7、規(guī)定參考方向的情況下電功率的寫法功率的概念：設電路任意兩點間的電壓為

U

,流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:如果UI方向不一致寫法如何？電壓電流參考方向一致IRU＋IRU＋電壓電流參考方向相反P=–UI功率有正負？P=UI返回吉林大學汽車電工電子技術返回吸收功率或消耗功率（起負載作用）若P0輸出功率（起電源作用）若P0電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負（輸出功率）功率有正負返回吉林大學汽車電工電子技術返回功率平衡：∑P=0例、一個含有電壓源和負載的閉合電路。電壓源電壓Us＝24V，內阻RS＝，負載電阻R＝。求：(1)電路中的電流。(2)負載端電壓。(3)各元件的功率。返回吉林大學汽車電工電子技術+-USRsRUI返回解:(1)電路中的電流I=USRS+R=240.5+7.5A=3A(2)負載端電壓U=IR(3)各元件的功率Ps=－USI=－24V×3A=－72W(電源產生的功率)P=UI=22.5V×3A=67.5W(負載消耗的功率)△P=I2RS

=32×0.5W=4.5W(電源內阻消耗的功率)返回吉林大學汽車電工電子技術返回根據(jù)功率平衡：+-USRsRUI1.2.1有載工作狀態(tài)圖中S閉合I=US/(R0+R)U=IRU

=US－I

R0PS=PR0+PR⑴特征1.2電路的工作狀態(tài)返回吉林大學汽車電工電子技術返回RR0UUSSI＋－⑵電氣設備的額定值為了安全可靠的工作，各種電氣設備承受的電壓，允許通過的電流及消耗的功率都有一個限額，這個限額稱為電氣設備的額定值。

UN

IN

PNI=IN

滿載I>IN過載I<IN

輕載返回吉林大學汽車電工電子技術返回因此，額定值是電氣設備的安全合理值。R0UUS＋－1.2.3短路II=US／R0U=0P=0PS=PR01.2.2開路(S斷開)

I=0

U=0

P=0

U0=USRR0UUSSI＋－返回吉林大學汽車電工電子技術返回U0吉林大學汽車電工電子技術返回返回蓄電池+-0.0012.00+-斷點前，電壓表指示電源電壓值斷點后，電壓表指示為零值吉林大學汽車電工電子技術返回返回汽車電路常用的檢修方法有：直觀法、斷路法、短路法、試燈法、儀表法、試火法、儀器法。(a)檢查磁場繞組斷路(b)檢查磁場繞組搭鐵伏-安特性iuRiuui線性電阻非線性電阻1)

電阻

R（常用單位：、k、M）1.3理想電路元件1.電阻元件

1.3.1理想無源元件返回電阻是耗能元件吉林大學汽車電工電子技術返回2)電阻串聯(lián)R1U1R2U2＋－＋－I＋－U電流相等特點：⑴⑷⑶⑵返回

常用電阻吉林大學汽車電工電子技術返回3)電阻并聯(lián)電壓相等

特點：R1R2I＋－UI1I2⑴⑷⑶⑵返回吉林大學汽車電工電子技術返回2.電感元件1)

電感LφiueLLiueL返回電感L為衡量線圈產生磁場能力的參數(shù)，用L=Ψ／i表示，Ψ＝Nφ，其單位為亨利(H)空心線圈L為常數(shù)稱為線性電感鐵心線圈L不是常數(shù)稱為非線性電感吉林大學汽車電工電子技術返回2)自感電動勢3)電壓與電流的關系返回*

若i=I，u=0電感對直流相當于短路u

=－=LdidteL=dΨdt=LdidteLdφ

dtN=吉林大學汽車電工電子技術返回電感是一種儲能元件不消耗能量

常用電感WL=12L

i

2儲存的磁場能量：吉林大學汽車電工電子技術返回3.電容元件1)電容C

uiCC(法拉F)=q

(庫侖)u

(伏)1F=106μF1μF=106pFui吉林大學汽車電工電子技術返回2)電壓與電流關系i=dqdt=CduCdt若uC＝UC則i＝0*電容元件對直流相當于斷路

常用電容電容是一種儲能元件,不消耗電能Cu212WC=儲存的電場能量：吉林大學汽車電工電子技術返回U為直流電壓時,以上電路等效為思考題：U為直流電壓，畫出下列電路的等效電路UR1R2LC++R1UR2吉林大學汽車電工電子技術返回1.電壓源USUR0U=US

－IR0IUIIR0伏安特性:USIU當R0=0時，電壓源就變成理想電壓源1.3.2理想有源元件

E1)電壓源吉林大學汽車電工電子技術返回2)理想電壓源(恒壓源)USIU特點:(1)輸出電壓恒定U=US，與流過它的電流無關。(2)輸出電流取決于外電路(3)內阻R0=0伏安特性：USUIUSIU10VRR＝1Ω時，U不變，I＝10AR＝10Ω時，U不變，I＝1AR＝100Ω時，U不變，I＝吉林大學汽車電工電子技術返回ISIUR0I=IS－U／R0UIU伏安特性IISU/R02.電流源1)電流源當R0=∞時，電流源就變成理想電流源吉林大學汽車電工電子技術返回伏安特性:UIIS特點:(1)輸出電流恒定I=IS,與端電壓無關。(2)輸出端電壓取決于外電路。(3)內阻R0=∞IISU2)理想電流源(恒流源)R＝1Ω時，I

不變，U

＝1VI1ARISR＝10Ω時，I

不變，U

＝10VR＝100Ω時，I

不變，U

＝100V吉林大學汽車電工電子技術返回

用來描述電路結構中各部分電壓或各部分電流間的關系,其中包括節(jié)點電流定律（KCL)

和回路電壓定律（KVL)

兩個定律。電路結構名詞：結點：三個或三個以上支路的聯(lián)結點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑1.4基爾霍夫定律吉林大學汽車電工電子技術返回支路：共3條回路：共3個結點：a、b(共2個）例1：#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1吉林大學汽車電工電子技術返回

+

abdcef圖中有6個節(jié)點圖中有4個節(jié)點圖中有6條支路圖中有8條支路圖中有3個回路圖中有7個回路吉林大學汽車電工電子技術例2：返回基爾霍夫電流定律（KCL)I1I2I3I4電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性例流入為正流出為負吉林大學汽車電工電子技術1)

2)

返回任意的封閉面可視為一個節(jié)點例I1+I2=I3例I=03)節(jié)點電流定律的擴展形式I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R廣義結點吉林大學汽車電工電子技術返回返回

例：標出圖中未知電流大小。2A－8A3A3Ω4Ω···6A1A5A返回吉林大學汽車電工電子技術吉林大學汽車電工電子技術基爾霍夫電壓定律（KVL)ab＋－＋－I3E1E2R1R3R2I2I11)

與繞行方向相同的電壓或電動勢為正與繞行方向相反的電壓或電動勢為負返回返回＋－＋－R1R2U1U2I1I2US1US2aU1－US1＋US2－U2=0與繞行方向一致的電壓取正，反之取負。返回2)

返回返回吉林大學汽車電工電子技術3)回路電壓定律的擴展形式開口電壓（虛擬電壓）也適用于KVL＋－ERUI例1、已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16Ω

R2=3Ω，R3=9Ω。求：K打開時，Uab=？K閉合時，I3=？1、K打開，I3=0∴UR3=0Uab=E1－E3+

E2Uab=(7－14+16)V=9V2、K閉合，Uab=0I3R3=E1－E3+E2I3=(E1－E3+E2)／R3=9／9A=1AE1R1abKE3E2R2R3I3解：返回吉林大學汽車電工電子技術+－－

+60VU10Ω20V例2、計算電流、電壓。+－60＋U－20＝0U＝－40VI＝－40/10＝－4A+－1AU2ΩI10Ω4AII＝4－1＝3AU＝3×（2＋10）＝36V吉林大學汽車電工電子技術例3、計算I1、I2、I3、I4。+-3V6Ω6ΩI46Ω+-3V-+9VI2I3I1I6I53＋3＋6I4＝0I4＝－1A－9－3＋6I6＝0I6＝2A－3＋9－6I5＝0I5＝1AI1＝I6－I4＝3AI2＝－I4－I5＝0AI3＝－I5－I6＝－3A吉林大學汽車電工電子技術例4、求圖中的U2I1U110VU2R2

2ΩE2E1R1R3

5Ω4Ω4V2VI1=(10－4)/(R1+R2)=1AU2=－E2+I1

R1

+E1=6VI3=0（開路）∴I2=0I2I3U1=I1(R1+R2)+E1吉林大學汽車電工電子技術吉林大學汽車電工電子技術例5、判別下圖中理想電壓源和理想電流源，做電源還是做負載？URIUSR=

1Ω10V+_US5AIS1)IRIUS1Ω10V+_US5AIS2)負載電源電源電源I2mA例6、求圖中A點電位及恒流源功率。對A：I＝2－1＝1mAUA=－I×1＝－1VA1K6V1K1K1mAU1U2U2＋1×2＋1×I＝0U2＝－3VP2＝2×(－3)＝－6mW－6＋U1＋1×1＋UA＝0U1＝6VP1＝1×6＝6mW吉林大學汽車電工電子技術10Ω3V例7、求圖中A點電位及恒流源功率。電路中存在兩個獨立電流，如圖a1AUC＝1×10＝10V4Ω10Ωbc2Ω－+5V+－吉林大學汽車電工電子技術吉林大學汽車電工電子技術返回1.5電路的基本定律1.5.1疊加原理1.內容:在多個電源同時作用的線性電路中，任何支路的電流或任意兩點間的電壓，都是各個電源單獨作用時所得結果的代數(shù)和。+BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原電路I2''R1I1''R2ABU2I3''R3+_U2單獨作用+_AU1BI2'R1I1'R2I3'R3U1單獨作用2.疊加定理的應用步驟1)分(分解):分解時只將電源分別考慮，電路的結構和參數(shù)不變。2)合(疊加):原電路中各電壓、電流的最后結果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。分電路中各量的方向與原電路中相同者為正，反之則負。=+吉林大學汽車電工電子技術返回暫時不予考慮的恒壓源應予以短路，即令US=0；暫時不予考慮的恒流源應予以開路，即令IS=0。參考方向分別單獨設例：用疊加原理求I2BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_已知：U1=12V，U2，R1=2，R2=6，R3=3解：I2′=

I2"=

I2=I2′+I2

=根據(jù)疊加原理，I2=I2′+I21A–1A0A吉林大學汽車電工電子技術I2''26AB7.2V3+_+_A12VBI2'263返回例：+-10I4A20V1010用疊加原理求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10I′4A1010+-10I"20V1010解：吉林大學汽車電工電子技術吉林大學汽車電工電子技術應用疊加定理要注意的問題1.疊加定理只適用于線性電路。

2.疊加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來求功率，即功率不能疊加。如：I3R3

設：則：3.運用疊加定理時也可以把電源分組求解，每個分電路的電源個數(shù)可能不止一個。=+例1、用疊加原理求圖示電路中的I。解:電流源單獨作用時電壓源單獨作用時10A2Ω1Ω5Ω+-10V4ΩII′=〔1/(1+4)〕×10A=2AI″=10/5A=2AI=I′+I″=4A返回吉林大學汽車電工電子技術電壓源單獨作用時

R0′=6∥（4+2)=3KΩU″=12×(3／6)×(4／6)=4VU=6+4=10V解：+－12V6KΩ3mA例2、用疊加原理求圖中電壓U。4KΩ2KΩ3KΩ電流源單獨作用時

R0=3∥6+2=4KΩU′=3×(4／8)×4=6V+－U12V+－吉林大學汽車電工電子技術+-35V例3、用疊加原理求圖中電流I。4Ω7A2Ω3Ω1ΩI電壓源單獨作用時I″=35／（3＋4）=5AI＝5＋3＝8A電流源單獨作用時I′=7×3／(3＋4)=3A吉林大學汽車電工電子技術名詞解釋：無源二端網絡：二端網絡中沒有電源有源二端網絡：二端網絡中含有電源二端網絡：若一個電路只通過兩個輸出端與外電路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網絡”。ABAB1.5.2戴維南原理吉林大學汽車電工電子技術返回1)戴維南定理的內容有源二端網絡RUORO+_R注意：“等效”是指對端口外等效，即R兩端的電壓和流過R電流不變有源二端網絡可以用電壓源模型等效,該等效電壓源的電壓等于有源二端網絡的開路電壓；等效電壓源的內阻等于有源二端網絡相應無源二端網絡的等效電阻。

吉林大學汽車電工電子技術返回等效電壓源的內阻等于有源二端網絡相應無源二端網絡的等效電阻。（有源網絡變無源網絡的原則是：電壓源短路，電流源斷路）等效電壓源的電壓（UO）等于有源二端網絡的開路電壓UABOABOOUU=有源二端網絡ABOUAB有源二端網絡RABUORO+_RAB相應的無源二端網絡ABRAB=RO吉林大學汽車電工電子技術b有源二端網絡aUabK無源二端網絡abRab①斷開待求支路形成有源二端網絡復雜的有源電路aUIbRLUSabRLR0-+UI返回2)用戴維南定理解題的步驟②求此二端網絡的等效電壓源

(US;R0)③把待求支路掛在等效電壓源上求解支路電流吉林大學汽車電工電子技術戴維寧定理應用舉例已知：R1=20、R2=30

R3=30、R4=20

U=10V求：當R5=10時，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效電路有源二端網絡吉林大學汽車電工電子技術返回R5I5R1R3+_R2R4UABUSRS+_R5ABI5戴維南等效電路ABOSUU=RS

=RAB吉林大學汽車電工電子技術返回第一步：求開路電壓UABO第二步：求等效電阻RABUABOR1R3+_R2R4UABCDCRABR1R3R2R4ABD吉林大學汽車電工電子技術返回USRS+_R5ABI5R5I5R1R3+_R2R4UAB戴維南等效電路吉林大學汽車電工電子技術返回R1R3+_R2R4RgUsIgGI2I1I3I4I吉林大學汽車電工電子技術電橋電路：電橋平衡條件：返回吉林大學汽車電工電子技術返回進氣壓力傳感器內部電路

(a)剖面圖(b)硅膜片的結構

吉林大學汽車電工電子技術返回進氣壓力傳感器等效電路圖(c)等效電路圖當硅膜片不受壓力時，調至電橋平衡。當進氣歧管壓力變化時，硅膜片變形，其阻值變化。電橋失去平衡，AB輸出電壓信號。+-150V+-20V例1、用戴維寧定理求圖中電流I。+-120V10Ω10Ω10Ω4ΩI解：斷開待求支路Uab=20－150+120=－10VRo＝0UabI＝Uab/(Ro+10)＝－1A+-2V例2、用戴維寧定理求圖中電流I。-+12VI解：斷開待求支路abUab＝－2×3+8

+2＝4VR0＝6//3+3＝5ΩI＝Uab/(R0+5)＝4/10＝6Ω3Ω5Ω3Ω2AUabU1舊穩(wěn)態(tài)

新穩(wěn)態(tài)

暫態(tài)過程:C電路處于舊穩(wěn)態(tài)KRU+_開關K閉合電路處于新穩(wěn)態(tài)RU+_“穩(wěn)態(tài)”與“暫態(tài)”的概念:

1.6電路的暫態(tài)分析1.6.1暫態(tài)分析的基本概念與換路定律

吉林大學汽車電工電子技術返回

產生暫態(tài)過程的電路及原因?

無過渡過程I電阻電路t=0UR+_IK電阻是耗能元件，其上電流隨電壓比例變化，不存在過渡過程。

吉林大學汽車電工電子技術返回

電容為儲能元件，它儲存的能量為電場能量，其大小為：

R-C電路

因為能量的存儲和釋放需要一個過程，所以有電容的電路存在過渡過程。UKR+_CuC吉林大學汽車電工電子技術返回R-L電路

電感為儲能元件，它儲存的能量為磁場能量，其大小為：

因為能量的存儲和釋放需要一個過程，所以有電感的電路存在過渡過程。KRU+_t=0iL吉林大學汽車電工電子技術返回結論：

1)穩(wěn)態(tài)：電路中的電流，電壓穩(wěn)定不變或者是時間上的周期函數(shù)，稱為電路處于穩(wěn)態(tài)。

2)暫態(tài)：電路由一個穩(wěn)態(tài)到另一個穩(wěn)態(tài)所經歷的中間過程。吉林大學汽車電工電子技術3)產生暫態(tài)過程的原因：內因：電路中存在儲能元件（C、L）外因：換路→電路狀態(tài)的改變。如：(1)電路接通、斷開電源(2)電路中電源的升高或降低(3)電路中元件參數(shù)的改變…………..返回換路定理:在換路瞬間，電容上的電壓、電感中的電流不能躍變。設：t=0時換路---換路前瞬間---換路后瞬間吉林大學