《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

1概論和安全用電常識

一、課程簡介

1.課程性質(zhì)及重要性

1）電力工業(yè)（能源、電力、電工制造）

2）基礎(chǔ)工業(yè)（運輸、鐵路、冶金、化工、機械）

3）高新技術(shù)

（生物、光學、半導體、衛(wèi)星、空間站、核彈、導彈等）

2.教學安排

1）時間

2）內(nèi)容及主要參考書

3）考試方式及成績評定

3.基本要求

1）認真聽課積極參與課堂討論

2）按時交作業(yè)

3）注意學習方法

預習一一聽課一一作業(yè)一一實驗

4）重視實驗

希望師生互動，營造一個輕松愉快的學習氛圍。

4.主要內(nèi)容

二、安全用電

1.觸電

人體因觸及高電壓的帶電體而承受過大的電流，以致引起死亡或局部受傷的現(xiàn)象

稱為觸電。觸電對人體的傷害程度，與流過人體電流的頻率、大小、通電時間的長短、

電流流過人體的途徑、以及觸電者本人的情況有關(guān)。人體的電阻為800。至幾萬歐不

等，36V以下的電壓對人體安全不構(gòu)成威脅。通常規(guī)定36V以下的電壓為安全電壓。

觸電事故表明，頻率為50^1001Iz的電流最危險，通過人體的電流超過50mA（I

頻）時，就會產(chǎn)生呼吸困難、肌肉痙攣、中樞神經(jīng)遭受損害從而使心臟停止跳動以至

死亡；電流流過大腦或心臟時，最容易造成死亡事故。

2.安全措施

為防止發(fā)生觸電事故，除應(yīng)注意開關(guān)必須安裝在火線上以及合理選擇導線與熔絲

外，還必須采取必要的防護措施：

1）正確安裝用電設(shè)備電氣設(shè)備要根據(jù)說明和要求正確安裝，不可馬虎。帶電部分

必須有防護罩或放到不易接觸到的高處，以防觸電。

2）電氣設(shè)備的保護接地把電氣設(shè)備的金屬外殼用導線和埋在地中的接地裝置連

接起來，叫做保護接地，適用于中性點不接地的低壓系統(tǒng)中。電氣設(shè)備采用保護接地

以后，即使外殼因絕緣不好而帶電，這時工作人員碰到機殼就相當于人體和接地電阻

并聯(lián)，而人體的電阻遠比接地電阻大，因此流過人體的電流就很微小，保證了人身安

全。

3）電氣設(shè)備的保護接零保護接零就是在電源中性點接地的三相四線制中，把電氣

設(shè)備的金屬外殼與中性線連接起來。這時，如果電氣設(shè)備的絕緣損壞而碰殼，由于中

性線的電阻很小，所以短路電流很大，立即使電路中的熔絲燒斷，切斷電源，從而消

除觸電危險。

4）使用漏電保護裝置漏電保護裝置的作用主要是防止由漏電引起的觸電事故和

單相觸電事故；其次是防止由漏電引起火災(zāi)事故以及監(jiān)視或切除一相接地故障。有的

漏電保護裝置還能切除三相電動機的斷相運行故障。

2電路的基本概念

一、電路的基本知識

1.電路的基本物理量

1）電流

電荷的定向移動形成電流

電流的方向是指正電荷移動的方向

電流的大小用電流強度來表示，簡稱電流。其單位是安培，A、mA、口A

直流電流I=Q/t

交流電流'"）=詈

2）電壓

電壓是指電路中兩點A、B之間的電位差（簡稱為電壓，又稱電壓降），其大小等

于單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電

位指向低電位的方向。單位：V、KV、mV、MV

U=W/Q

直流電壓用U表示，交流電壓用u表示

電位：某點到參考點的電壓

3）電功率

電功率是電流在單位時間內(nèi)所做的功，又稱電功，單位：叭KW

P=W/t=UI

4）電能

電能是指電流所做的功。單位：焦爾（J）、kW.h（度）

W=Pt

2.電路的基本組成

1）電源：產(chǎn)生電能的裝置，將其它能

轉(zhuǎn)換為電能

2）中間環(huán)節(jié)：導線、開關(guān)等

3）用電設(shè)備（負載）：將電能轉(zhuǎn)換為其

它能的器件或裝置

3.電路的功能

1）實現(xiàn)能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換

2）實現(xiàn)電信號的傳遞、變換和存儲

4.電路的工作狀態(tài)

1）通路：有載工作狀態(tài)，符合歐姆定律。

E=I（Ro+Ri.）=IR（,+Ui,

2）斷路：斷路工作狀態(tài)，是指開關(guān)斷開或電路斷路時電路的工作狀態(tài)。

1=0Uo=ERi=無窮大

3）短路：短路工作狀態(tài)，是指電源兩輸出端或負載由于某種原因接觸時電路的

工作狀態(tài)。一般電路中加裝熔斷器等進行短路保護

I=E/Ro=無窮大

Uo=Ui.=0

5.電路模型（電路圖）

由理想元件構(gòu)成的電路叫做實際電路的電路模型，也叫做實際電路的電路原理

圖，簡稱為電路圖。例如，圖12所示的手電筒電路。

理想元件：電路是由電特性相當復雜的元器件組成的，為了便

于使用數(shù)學方法對電路進行分析,可將電路實體中的各種電器

設(shè)備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的理想元件口A

（模型）來代替，而對它的實際上的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁

特性不予考慮。

二、串并聯(lián)電路的特點

1.串聯(lián)電路：

電阻一個接一個，首尾連接組成的電路。如：

2.串聯(lián)電路的特點：

1）電路中各處的電流強度相等

2）電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和

3）電路的總電阻等于各個電阻之和

3.并聯(lián)電路：

電阻首與首相接、尾與尾（并列）相接組成的電路。如:

4.并聯(lián)電路的特點：

1）各支路兩端的電壓相等

2）電路中的總電流等于各支路電流之和

3）電路的總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和

5.混聯(lián)電路：

由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路混合組成的電路。如：

三、歐姆定律

通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比。

電流單位：安培（AmAUA）

I=U/R電壓單位：伏（KVVmV）

電阻單位：歐姆（MQKQQ）

電導：1/R單位為西門子，S

3實驗一：數(shù)字萬用表的認識實驗

1.熟悉數(shù)字萬用表組件

數(shù)字萬用表

紅、黑表筆

溫度測量頭

感應(yīng)夾

充電器

用戶手冊

2.熟悉數(shù)字萬用表的面板

頻率/占空比選擇按鈕：Hz/DUTY

功能選擇按鈕：select

量程選擇按鈕：Rang。自動量程/手動量程轉(zhuǎn)換

相對測量功能按鈕：REL

數(shù)據(jù)保持和背光選擇按鈕：Datellold

功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)：

OFF：關(guān)

V：電壓。交(AC)、直(DC)流轉(zhuǎn)換、自動量程(AUTO)

///CAP：電阻/二極管/通斷/電容自動量程

mA/lOA：電流。交(AC)、直(DC)流轉(zhuǎn)換、自動量程(AUTO)

Hz/Duty：頻率/占空比

ms-PULSE：脈沖寬度

RPM、*10RPM：轉(zhuǎn)速

4CYL(5CYL,6CYL、8CYL)：(缸數(shù))閉合角

C/F：溫度

插孔：COM：

10A、15A：測量大電流“+”

mA/K-：測量小電流“+”/

V/Q/RPM/K+：測量電壓/電阻/轉(zhuǎn)速/“+”

溫度專用插孔（黃色）

3.熟悉功能

測量電流、電壓、電阻、轉(zhuǎn)速、閉合角、頻率、占空比、二極管、電容

4.熟悉使用方法

（1）測量直流/交流電流

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至10A或uA/mA；

2）按下功能選擇按鈕select至屏上顯示：AC（交流）、DC（直流）；

3）將紅表筆插入uA/mA或10A插孔，將黑表筆插入COM插孔：

4）將紅、黑表筆串入被測電路；

5）接通電路電源，讀數(shù)并記錄。

（2）測量直流/交流電壓

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至V；

2）按下功能選擇按鈕select至屏上顯示：AC（交流）、DC（直流）；

3）按量程選擇按鈕Rang選擇量程：默認為自動量程,按下一次轉(zhuǎn)換為手動

量程，從手動量程按下2s以上轉(zhuǎn)換為自動量程；

4）將紅表筆插入V插孔，將黑表筆插入COM插孔；

5）接通電路電源；

6）將紅、黑表筆并入被測電路，讀數(shù)并記錄。

（3）測試電阻/二極管/電路通斷/電容

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至Q〃/CAP；

2）按下功能選擇按鈕select至屏上顯示：Q電阻/二極管/電路通斷/CAP

電容自動量程；

3）按量程選擇按鈕Rang選擇量程：默認為自動量程,按下一次轉(zhuǎn)換為手動

量程，從手動量程按下2s以上轉(zhuǎn)換為自動量程；

4）將紅表筆插入C插孔，將黑表筆插入COM插孔；

5）斷開電路電源；

6）將紅、黑表筆并入被測電路，讀數(shù)并記錄。

（4）測量轉(zhuǎn)速

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至RPM/RPM*10；

2）將感應(yīng)夾的紅色導線插入V/Q插孔，將黑色導線插入COM插孔;

3）將感應(yīng)夾夾在分缸線上，感應(yīng)夾箭頭方向指向火花塞；

4）按下轉(zhuǎn)速按鈕,并選擇“4”（四沖程）或"2/DIS"（二沖程）；

5）起動發(fā)動機，讀數(shù)并記錄。

（5）測量閉合角

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至4CYL（5CYL、6CYL、8CYL）；

2）將紅表筆插入V/Q插孔，將黑表筆插入COM插孔；

3）起動發(fā)動機，將紅、黑表筆并入被測電路，讀數(shù)并記錄。

（6）測量溫度

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至。C；

2）將溫度測量頭的專用插頭插入黃色插孔；

3）將溫度測量頭接觸被測部位，讀數(shù)并記錄。

（7）測量頻率/占空比

1）轉(zhuǎn)動功能選擇旋轉(zhuǎn)開關(guān)至Hz/DUTY；

2）按動頻率/占空比選擇按鈕選擇：Hz（頻率）、DUTY（占空比）；

3）將紅表筆插入V/Q/Hz//插孔，將黑表筆插入COM插孔；

4）起動發(fā)動機，將紅、黑表筆并入被測電路，讀數(shù)并記錄。

4電路基本元件

一、電阻元件

1.電阻及作用

電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。

電阻具有限流和分壓作用。/

電阻定律：R=p—

S

P——制成電阻的材料電阻率，國際單位制為歐姆?米g?m)；

I——繞制成電阻的導線長度，國際單位制為米(m)：

S一一繞制成電阻的導線橫截面積，國際單位制為平方米(n?)；

R——電阻值，國際單位制為歐姆(夏)。

經(jīng)常用的電阻單位還有千歐(k。)、兆歐(MC),采用千進制

2.電阻的類型

固定電阻：

可變電阻：

變阻器

電位計

熱敏電阻：正溫度系數(shù)電阻、負溫度系數(shù)電阻

光敏電阻

磁敏電阻

二、電容器

1.結(jié)構(gòu)

兩個彼此靠近又相互絕緣的導體，就構(gòu)成了一個電容器。這對導體叫電容器的兩

個極板。

2.種類

電容器按其電容量是否可變，可分為固定電容器和可變電容器，可變電容器還包

括半可變電容器

固定電容器的電容量是固定不變的，它的性能和用途與兩極板間的介質(zhì)有關(guān)。一

般常用的介質(zhì)有云母、陶瓷、金屬氧化膜、紙介質(zhì)、鋁電解質(zhì)等。

電解電容器是有正負極之分的，使用時不可將極性接反或接到交流電路中，否則

會將電解電容器擊穿。

電容量在一定范圍內(nèi)可調(diào)的電容器叫可變電容器。半可變電容器又叫微調(diào)電容。

3.作用

電容器是儲存和容納電荷的裝置，也是儲存電場能量的裝置。電容器每個極板上

所儲存的電荷的量叫電容器的電量。用于''通交流、隔直流”的電容叫做隔直電容器;

用于“通高頻、阻低頻”將高頻電流成分濾除的電容叫做高頻旁路電容器。

4.電容C

如圖4-2所示，當電容器極板上所帶的電量Q增加或減少時，兩極板間的電壓U

也隨之增加或減少，但Q與U的比值是一個恒量，不同的電容器，Q/U的值不同。

電容器所帶電量與兩極板間電壓之比，稱為

電容器的電容。

電容反映了電容器儲存電荷能力的大小，它只與電容本

身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電

壓無關(guān)。

圖4-2平行板電容器

電容的單位有法拉(F)、微法3F)、皮法(pF),它們之間

的關(guān)系為lF=10'HF=10'2pF

5.平行板電容器的電容

由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，叫平行板電容

器。是一種最簡單的電容器。圖4-2給出了平板電容器的示意圖。

圖4-2所示的平行板電容器的電容C,跟介電常數(shù)￡成正比，跟兩極板正對的面積

S成正比，跟極板間的距離成d反比，即

d

式中介電常數(shù)￡由介質(zhì)的性質(zhì)決定，單位是F/m。真空介電常數(shù)為

￡0=8.86xlO-12F/m?

6.電容器的串聯(lián)

把幾個電容器首尾相接連成一個無分支的電路，稱為電容器的串聯(lián)，如圖4-3所

示。

串聯(lián)時每個極板上的電荷量都是q。

總電壓u等于各個電容器上的電壓之和U=U]+U2+U3

串聯(lián)總電容'

cG5C3

即：串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)之和。

7.電容器的并聯(lián)

如圖4-5所示，把幾個電容器的一端連在一起，另一端也連在一起的連接方式，

叫電容器的并聯(lián)。

電容器并聯(lián)時，加在每個電容器上的電壓都相等。

電容器組儲存的總電量q

%+Q2+Q3=（G+。2+03）U

并聯(lián)電容器的總電容

C—G+。2+^3

8.電容器的充放電

充電過程中，隨著電容器兩極板上所帶的電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增

大，充電電流逐漸減小，當充電結(jié)束時，電流為零，電容器兩端電壓

UC=E

放電過程中，隨著電容器極板上電量的減少，電容器兩端電壓逐漸減小，放電電

流也逐漸減小直至為零，此時放電過程結(jié)束。

充放電過程中，電容器極板上儲存的電荷發(fā)生了變化，電路中有電流產(chǎn)生。其

電流大小為

△t

由q=a，c,可得△q=8"c。所以

.Aq小6

△tbt

需要說明的是，電路中的電流是由于電容器充放電形成的，并非電荷直接通過了

介質(zhì)。

7.電容器質(zhì)量的判別

利用電容器的充放電作用，可用萬用表的電阻檔來判別較大容量電容器的質(zhì)量。

將萬用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，若指針偏轉(zhuǎn)后又很快回到接近于起始

位置的地方，則說明電容器的質(zhì)量很好，漏電很?。蝗糁羔樆夭坏狡鹗嘉恢?，停在標

度盤某處，說明電容器漏電嚴重，這時指針所指處的電阻數(shù)值即表示該電容的漏電阻

值；若指針偏轉(zhuǎn)到零歐位置后不再回去，說明電容器內(nèi)部短路；若指針根本不偏轉(zhuǎn)，

則說明電容器內(nèi)部可能斷路。

三、電感

1.電感的作用

將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存，與電容、電阻、晶體管等元件組合構(gòu)成各種功能的電

子電路，如調(diào)諧、振蕩、耦合、匹配、濾波等電路，用于“通直流、阻交流”的電感

線圈叫做低頻扼流圈，用于“通低頻、阻高頻”的電感線圈叫做高頻扼流圈。

2.電感的類型

按作用分為：

電感線圈（自感作用）

變壓器線圈（互感作用）

按工作特征分為：

固定電感器：

小型固定電感器

空心線圈

扼流圈

可變電感器：

可變電感線圈

微調(diào)電感線圈

3.電感的符號及單位

/-Zk

TI=N<D,L-

電感符號：L

電感單位:亨（H）、毫亨（mH）、微亨（uH）,他們的換算關(guān)系為lH=1000mH=1000

OOOuH

電感量的標稱：直標式、色環(huán)標式、無標式

電感方向性：無方向

5實驗二：電路基本元件認識實驗

6電路的基本定律

一、常用電路名詞

以右圖所示電路為例說明常用

電路名詞。

1）支路：電路中具有兩個端鈕

且通過同一電流的無分支電路。如圖

3-1電路中的ED、AB、FC均為支路，

該電路的支路數(shù)目為b=3。

2）節(jié)點：電路中三條或三條以

上支路的聯(lián)接點。如圖3-1電路的節(jié)

點為A、B兩點，該電路的節(jié)點數(shù)目

為n=2o

3）回路：電路中任一閉合的路徑。如圖3T電路中的CDEFC、AFCBA、

EABDE路徑均為回路，該電路的回路數(shù)目為1=3。

4）網(wǎng)孔：不含有分支的閉合回路。如圖3-1電路中的AFCBA、EABDE

回路均為網(wǎng)孔，該電路的網(wǎng)孔數(shù)目為m=2。

5.網(wǎng)絡(luò)：在電路分析范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)是指包含較多元件的電路。

二、基爾霍夫電流定律（節(jié)點電流定律）

1.電流定律（KCL）內(nèi)容

電流定律的第一種表述：在任何時刻,

電路中流入任一節(jié)點中的電流之和，恒等

于從該節(jié)點流出的/=>*/

電流之和，即乙一乙

例如圖3-2中，在節(jié)點A上：圖3-2電流定律的舉例說明

11+13=12+14+15

電流定律的第二種表述：在任何時刻,電路中任一節(jié)點上的各支路電

流代數(shù)和恒等于零，即

￡[=0

一般可在流入節(jié)點的電流前面取“+”號，在流出節(jié)點的電流前面取“-”

號，反之亦可。例如圖3-2中，在節(jié)點A上：

11-12+13-14-15=0

在使用電流定律時，必須注意：

⑴對于含有n個節(jié)點的電路，只能列出（n-l）個獨立的電流方程。

（2）列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流

的數(shù)值。

為分析電路的方便,通常需要在所研究的一段電路中事先選定（即假定）

電流流動的方向，叫做電流的參考方向，通常用“一”號表示。

電流的實際方向可根據(jù)數(shù)值的正、負來判斷，當1>0時，表明電流的實際方向與所標

定的參考方向一致；當1<0時，則表明電流的實際方向與所標定的參考方向相反。

2.KCL的應(yīng)用舉例

1）對于電路中任意假設(shè)

的封閉面來說，電流定律仍

然成立。如圖3-3中，對于

封閉面S來說，有11+12=13。

2）對于網(wǎng)絡(luò)（電路）之間

的電流關(guān)系，仍然可由電流

定律判定。如圖3-4中，流圖3-3電流定律的應(yīng)用舉例（1）

入電路B中的電流必等于從

該電路中流出的電流。

3）若兩個網(wǎng)絡(luò)之間只有一

根導線相連，那么這根導線中

一定沒有電流通過。

4）若一個網(wǎng)絡(luò)只有一根導線與

地相連，那么這根導線中一定沒有

電流通過。

三、基夫爾霍電壓定律（回路電壓定律）

1.電壓定律（KVL）內(nèi)容

在任何時刻，沿著電路中的任

一回路繞行方向，回路中各段電壓

的代數(shù)和恒等于零，即

>=0

對于電阻電路來說，任何時

刻，在任一閉合回路中，各段電阻圖3-6電壓定律的舉例說明

上的電壓降代數(shù)和等于各電源電

動勢的代數(shù)和，即：

2.利用2RI=EE列回路電壓方程的原則

1）標出各支路電流的參考方向并選擇回路繞行方向（既可沿著順時針

方向繞行，也可沿著反時針方向繞行）；

2）電阻元件的端電壓為土RI,當電流I的參考方向與回路繞行方向

一致時，選取“+”號；反之，選取“-”號；

3）電源電動勢為E,當電源電動勢的標定方向與回路繞行方向一致時,

選取“+”號，反之應(yīng)選取“-”號。

四、支路電流法

以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點電流方程和回路

電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路（或各元件）的電壓及功率,

這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。

對于具有b條支路、n個節(jié)點的電路，可列出（n-1）個獨立的電流方程

和b-（n-l）個獨立的電壓方程。

作業(yè)：

1.基爾霍夫電流定律的內(nèi)容是什么？舉例說明。

2.基爾霍夫電壓定律的內(nèi)容是什么？舉例說明。

7實驗三：線路的連接和焊接實驗

8電路的基本計算

例1：如圖3-5所示電橋電路,已知Il=25mA,I3=16mA,I4=12A,試

求其余電阻中的電流12、15、I6o

解:在節(jié)點a上:11=12+13

則12=11-13=25-16=9mA

在節(jié)點d上:11=14+15,

則15=11-14=25-12=13mA

在節(jié)點b上：12=16+15,

貝D16=12-15=9-13=-4向1

電流12與15均為正數(shù)，表明

它們的實際方向與圖中所標定的參考方向相同，16為負數(shù)，表明它的實際

方向與圖中所標定的參考方向相反。

例2：如圖所示電路，已知E1=42V,E2=21V,R1=12Q,R2=3。，R3=6Q,

試求：各支路電流H、12、I3o

解：該電路支路數(shù)b=3、節(jié)點數(shù)n=2,

所以應(yīng)列出1個節(jié)點電流方程和2個回

路電壓方程，并按照ZRI=E列回路電壓

方程的方法：

（1）11=12+13

（任一節(jié)點）

（2）R1I1+R2I2=E1+E2（網(wǎng)孔1）

（3）R3I3-R2I2=-E2（網(wǎng)孔2）

代入已知數(shù)據(jù)，解得：

I1=4A,I2=5A,I3=-1A

電流II與12均為正數(shù)，表明它們的實際方向與圖中所標定的參考方

向相同，13為負數(shù)，表明它們的實際方向與圖中所標定的參考方向相反。

五.疊加定理

當線性電路中有幾個電源共同作用時，各支路的電流（或電壓）等于各

個電源分別單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和（疊加）。

在使用疊加定理分析計算電路應(yīng)注意以下幾點：

（1）疊加定理只能用于計算線性電路（即電路中的元件均為線性元件）

的支路電流或電壓（不能直接進行功率的疊加計算）；

（2）電壓源不作用時應(yīng)視為短路，電流源不作用時應(yīng)視為開路；

（3）疊加時要注意電流或電壓的參考方向，正確選取各分量的正負號。

作業(yè)：

9實驗四：電阻、直流電壓測試實驗

10復習與測驗

測驗采用抽簽口答的形式進行

口答試題：

1.安全電壓是多少？通過人體的電流超過多少時有危險？

2.電路的基本物理量有哪些？

3.電流是怎樣形成的？其方向是怎樣規(guī)定的？其單位有哪些？

4.什么是電壓？其方向是怎樣規(guī)定的？其單位有哪些？

5.電功率和電能的單位分別有哪些？

6.電路的基本組成有哪些？

7.電路的功能有哪些？

8.電路的工作狀態(tài)有哪些？

9.什么是串聯(lián)電路？其特點有哪些？

10.什么是并聯(lián)電路？其特點有哪些？

11.什么是歐姆定律？寫出其表達式。

12.模擬萬用表和數(shù)字萬用表有何區(qū)別？

13.數(shù)字萬用表有哪些基本功能？

14.怎樣測試電阻為800歐姆的電阻？

15.怎樣測試電壓為12V的直流電壓？

16.電路基本元件有哪些？各有什么作用？

17.電阻元件的電阻與哪些因素有關(guān)？與通過電阻的電流和電壓是否有

關(guān)？若有是什么關(guān)系？

18.電容器的電容與哪些因素有關(guān)？與通過電阻的電流和電壓是否有關(guān)？

若有是什么關(guān)系？

19.線圈的電感與通過電阻的電流和電壓是否有關(guān)？若有是什么關(guān)系？

20.純電容并聯(lián)電路的特點有哪些？

21.純電容串聯(lián)電路的特點有哪些？

22.什么是支路？圖中有幾條支路？

23.什么是節(jié)點？圖中有幾個節(jié)點？

24.什么是回路？圖中有幾個回路？

25.基爾霍夫電流定律內(nèi)容是什么？舉例說明。

26.基爾霍夫電壓定律內(nèi)容是什么？舉例說明。

27.如圖，可列出多少個獨立的電流方程，多少個獨立的電壓方程？

28.列出圖中節(jié)點A的電流方程。

29.列出圖中指定回路的電壓方程。

11實驗五：汽車專用示波器的認識實驗

1.汽車專用示波器組件

主機

次級點火測試夾：信號線、搭鐵端口

萬用/示波測試表筆

萬用/示波測試夾

爆振/磁電傳感器濾波線

搭鐵線

電瓶轉(zhuǎn)接夾

表筆轉(zhuǎn)換線：信號線、搭鐵端口

PC連接線

2.主機面板及接線端口

CH1：示波通道1/次級點火通道1

CM2：示波通道2/次級點火通道2

CH3-6：次級點火通道3-6（未用）

LINK：外接電源聯(lián)機通信

F1-F4：對應(yīng)屏幕功能

POWER（ON/OFF）：電源開關(guān)。按下1s以上

LIGHT：顯示屏背景燈光

HELP：幫助（未用）

INSERT：插入文本

DELETE：刪除文本

SAVE：保存測試數(shù)據(jù)和波形

HOLD：鎖定數(shù)據(jù)或波形

NO：退出當前操作

YES：確定當前操作

箭頭為選擇鍵

3.汽車專用示波器的功能

1）次級點火分析功能

2）簡易示波器功能

3）專用示波器功能

4）數(shù)字電壓表功能

5）元件測試功能

6）其它功能：波形回放、屏幕抓取、文件等

4.汽車專用示波器的使用方法

（1）次級點火分析測試

1）將搭鐵線連接在次級點火測試夾的搭鐵端口，另一端搭鐵；并將次級點

火測試夾連接到CH1-CH6上，將另一端依次夾在1-6分缸線上

2）按POWER（ON/OFF）1s以上，打開電源，啟動儀器

3）通過上下鍵移動光標至“次級點火波形測試”，并按YES確認

4）按MENU鍵顯示菜單

5）通過Fl、F2、F3、F4分別選擇單缸、多缸、條形圖、效能，并按YES

確認

6）通過左右鍵移動光標選擇量程設(shè)置、缸位設(shè)置、視角設(shè)置、時基設(shè)置、

項目設(shè)置等，并按YES確認

7）通過上下鍵移動光標選擇量程、缸位、視角、時基、項目等，，并按YES

確認

8）觀察并分析，通過NO鍵退出當前操作

9）按POWER（ON/OFF）Is以上，關(guān)閉電源

（2）簡易示波器功能

1）將搭鐵線連接在萬用/示波測試表筆的搭鐵端口，另一端搭鐵；并將萬

用/示波測試表筆連接到CI11或CII2上，將另一端連接到被測信號線上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打開電源，啟動儀器

3）通過上下鍵移動光標至“簡易示波器”，并按YES確認

4）按MENU鍵顯示菜單，選擇觸發(fā)條件、保存等

5）通過Fl、F2、F3、F4分別選擇1通道、2通道、雙通道、分析，并按

YES確認

6）通過左右鍵移動光標選擇游標A、游標B、顯示結(jié)果等，并按YES確認

7）通過上下左右鍵移動光標選擇設(shè)置最大顯示電壓、最小顯示電壓、觸發(fā)

設(shè)置和時間設(shè)置等，并按YES確認

8）觀察并分析，通過NO鍵退出當前操作

9）按POWER（ON/OFF）Is以上，關(guān)閉電源

（3）專用示波器功能

1）將搭鐵線連接在萬用/示波測試表筆的搭鐵端口，另一端搭鐵；并將萬

用/示波測試表筆連接到CH1或CH2上，將另一端連接到被測信號線上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打開電源，啟動儀器

3）通過上下鍵移動光標至“專用示波器”，并按YES確認

4）按MENU鍵顯示菜單，選擇觸發(fā)條件、保存等

5）通過Fl、F2、F3、F4分別選擇量程、零點、觸發(fā)、分析，并按YES確

認

6）通過左右鍵移動光標選擇通道1量程設(shè)置、時基設(shè)置、通道2量程設(shè)置、

1通道零點、2通道零點、觸發(fā)沿設(shè)置、觸發(fā)通道設(shè)置、觸發(fā)電平設(shè)置、峰值捕捉設(shè)

置、分析游標設(shè)置、結(jié)果等，并按YES確認

7）通過上下左右鍵移動光標選擇設(shè)置通道1量程、時基、通道2量程、1

通道零點、2通道零點、觸發(fā)沿、觸發(fā)通道、觸發(fā)電平置、峰值捕捉、分析游標等，

并按YES確認

8）觀察并分析，通過NO鍵退出當前操作

9）按POWER（ON/OFF）Is以上，關(guān)閉電源

（4）數(shù)字電表功能

1）將搭鐵線連接在萬用/示波測試表筆的搭鐵端口，另一端搭鐵；并將萬

用/示波測試表筆連接到CH1或CH2上，將另一端連接到被測信號線上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打開電源，啟動儀器

3）通過上下鍵移動光標至“數(shù)字電表”，并按YES確認

4）按MENU鍵顯示菜單，選擇直流電壓、交流電壓、峰值電壓、頻率、周

期、占空比、正脈寬、負脈寬等測試項目，并按YES確認

5）通過Fl、F2、F3、F4分別選擇通道1、通道2、雙通道、計時，并按

YES確認

6）通過上下鍵移動光標選擇直流電壓、交流電壓、峰值電壓、頻率、周期、

占空比、正脈寬、負脈寬等測試項目，并按YES確認

7）觀察并分析，通過NO犍退出當前操作

8）按POWER（ON/OFF）1s以上，關(guān)閉電源

（5）元件測試功能

1）將搭鐵線連接在萬用/示波測試表筆的搭鐵端口，另一端搭鐵；并將萬

用/示波測試表筆連接到CH1或CH2上（必要時連接濾波線），將另一端連接到被測信

號線上

2）按POWER（ON/OFF）Is以上，打開電源，啟動儀器

3）通過上下鍵移動光標至“元件測試”，并按YES確認

4）通過Fl、F2、F3、F4分別選擇測試項、提示、示波器、數(shù)字表，并按

YES確認

6）通過上下鍵和YES鍵移動光標選擇測試器件、量程、時基、測試通道等

7）觀察并分析，通過NO鍵退出當前操作

8）按POWER（ON/OFF）Is以上，關(guān)閉電源

（6）其它功能：波形回放、屏幕抓取、文件等

14正弦交流電路

一、正弦交流量的表示方法

1.概念

正弦交流電路是指含有正弦交流電源，其產(chǎn)生的電壓和電流均隨時間

按正弦規(guī)律變化的電路

2、正弦交流量的基本特征

瞬時值：某時刻對應(yīng)的正弦交流量。i、u、e

i(t)=Imsin(cot+(pO)

u(t)=Umsin(cot+(pO)

e(t)=Emsin(cot+(pO)

式中，Im、Um、Em分別叫做交流電流、電壓、電動勢的振幅(也叫做

峰值或最大值)，電流的單位為安培(A),電壓和電動勢的單位為伏特(V)；

(0叫做交流電的角頻率，單位為弧度/秒(rad/s),它表征正弦交流電流每

秒內(nèi)變化的電角度；(piO、(puO、(peO分別叫做電流、電壓、電動勢的初相

位或初相，單位為弧度rad或度(。)，它表示初始時刻(t=0時)正弦交流電

所處的電角度。

最大值：正弦交流量最大的瞬時值。Im、Um、Em

有效值：根據(jù)交、直流電流熱效應(yīng)相等而確定的值。I、U、E

=0.7077

正m

U=^=0J07Um

V2

E

E=-^=0.707Em

A/2

3、正弦交流量的三要素

1）頻率：正弦交流量一秒鐘內(nèi)重復變化的次數(shù)。f、赫茲（Hz）我國

50Hz、日本60Hz

T2兀

1=----

CO

周期：是指正弦交流量變化一次所用的時間。T、秒（s）

角頻率是指正弦交流量一秒鐘內(nèi)變化的相位角。3、（弧度）rad/s

w=2Jif=2JI/T

2）最大值:

3）初相位：在t=0時，正弦交流量所對應(yīng)的相位角。（P，-180＜（p＜=180,

t=0正弦交流量為正時（p為正，t=0正弦交流量為負時＜p為負

相位：正弦量任意時刻所對應(yīng)的電位角

相位差：兩個正弦量某時刻的相位之差

4.正弦交流量的表示法

1)解析式表示法

i(t)=Imsin(cot+(pio)

u(t)=Umsin(cot+(pu0)

e(t)=Emsin(cot+(pP0)

例如已知某正弦交流電流的最大值是2A,頻率為100Hz,設(shè)初相位為

60°,則該電流的瞬時表達式為

i（t）=2sin（628t+60°）

2）波形圖表示法

圖7-2給出了不同初相角的正弦交

流電的波形圖。

3）相量圖表示法

圖7-3正弦量的振幅相量圖舉例

正弦量可以用振幅相量或有效值相量表示，但通常用有效值相量表示。

（1）振幅（最大值）相量表示法

振幅相量表示法是用正弦量的振幅值做為相量的模（大?。?、用初相角

做為相量的幅角，例如有三個正弦量為

e=60sin(wt+60°)V

u=30sin(wt+30°)V

i=5sin(cot-300)A

則它們的振幅相量圖如圖7-3所

（2）有效值相量表示法

有效值相量表示法是用正弦量的

有效值做為相量的模（長度大?。?、仍用初相角做為相量的幅角，例如

u=22（x/2sin@f+530）V,i=0.4172sin@f）A

則它們的有效值相量圖如圖7-4所示。

二、單一參數(shù)的交流電路

1.純電阻電路

只含有電阻元件的交流電路叫做純電阻電

路。

U

i=V2Isin（cot+（p）

u=V2Usin(cot+(p)

U_

不U=RI

這說明，正弦交流電壓和電流的有效值之圖8T電阻電壓”與電流/的

間也滿足歐姆定律。波形圖和相量圖

電阻的兩端電壓u與通過它的電流/同相

2.純電感電路

只含直流電阻和分布電容可以忽略的電感線圈的交流電路叫做純電感

電路。

反映電感對交流電流阻礙作用程度的參數(shù)叫做感抗。歐姆(Q)

XHOL=271fL

自感系數(shù)L的國際單位制是亨利(H),常用的單位還有毫亨(mH)、微亨

(RH),納亨(nH)等，采用千進制。用于''通直流、阻交流”的電感線圈叫

做低頻扼流圈，用于“通低頻、阻高頻”的電感線圈叫做高頻扼流圈。

1=42Isincot+（p）

u=后Usin[①t+（cp+90°）]

電感電壓比

電流超前90。(或

71/2),即電感電

流比電壓滯后

90°

3.純電容電

路

只含介質(zhì)耗

損和分布電感可

以忽略的電容的交流電路叫做純電容電路。

反映電容對交流電流阻礙作用程度的參數(shù)叫做容抗。歐姆(Q)

用于“通交流、隔直流”的電容叫做隔直電容器；用于“通高頻、阻

低頻”將高頻電流成分濾除的電容叫做高頻旁路電容器。

在電路中的交流電流與電容兩端電壓的

變化率成正比。Xc=]=—!—

i=Cdu/dt6yo2穴奠

u=V2Usin（cot+（p）U

i=V2Isin[cot+（（p+90°）]

電容電流比電壓超前90°(或兀/2)，即電容電壓比電流滯后90°

三、RLC串聯(lián)交流電路

設(shè)電路中電流為

i=Imsin(cot)

則根據(jù)R、L、c的基本特性可得各

元件的兩端電壓：

uR=RImsin(cot),

0

uL=XLImsin(cot+90),

uc=XcImsin(cot-90°)

根據(jù)基爾霍夫電壓定律(KVL)，在任一時刻總電壓u的瞬時值為

u=uR+uL+uC

作出相量圖，如圖8-5所示，并得到各電壓之間的大小關(guān)系為

上式U=4UK（U「Uc）2又稱為電壓三角形關(guān)系式。

由于UR=RI,UL=XLI,UC=XCI,

可得

u=』UK(U「Uc)2="R2+(XL-XC)2

2222

|z|=y=yjR+(XL-Xc)=-JR+X

上式稱為阻抗三角形關(guān)系式，|z|叫做R-L-C

串聯(lián)電路的阻抗，其中X=XL-XC叫做電抗。阻抗和

電抗的單位均是歐姆9）。阻抗三角形的關(guān)系如圖

8-6所示。由相量圖可以看出總電壓與電流的相位

差（阻抗角）為

X

。二arcta匹/二arcta店主=arctan—

3RR

根據(jù)總電壓與電流的相位差（即阻抗角（P）不同，將電路分為三種性質(zhì)。

1）感性電路：當X〉0時，即XL>XC,（p>0,電壓u比電流i超前1p,稱

電路呈感性；

2）容性電路：當X<0時，即XIXXC,（p<0,電壓u比電流i滯后|（p|,

稱電路呈容性；

3）諧振電路：當X=0時，即XL=XC,（p=0,電壓u與電流i同相，稱

電路呈電阻性，電路處于這種狀態(tài)時，叫做諧振狀態(tài)，此時：

諧振頻率為]

2H4LC

諧振頻率fo只由電路中的電感L與電容C決定，是電路中的固有參數(shù),

所以通常將諧振頻率fO叫做固有頻率。

串聯(lián)諧振電路的特點

(1)電路的阻抗最小，電路呈電阻性

|Z|二R

(2)電流呈現(xiàn)最大_Us

(3)電感L與電容C上的電壓大小相等，方向相反。

4.串聯(lián)諧振電路的功率

(1)瞬時功率P

(2)有功功率P與功率因數(shù)入

瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值叫做平均功率，它反映了交流電路中

實際消耗的功率，所以又叫做有功功率，用P表示，單位是瓦特(W)。

P=UIcos(p=UIZZ=cos(p

(3)無功功率Q

在交流電路中，將電能轉(zhuǎn)換成電場能和磁場能所消耗的功率，它不對

外做功，所以叫做無功功率，用Q表示，單位是乏(var.kvar)

Q=Ulsincp

(4)視在功率s

在交流電路中，電源電壓有效值與總電流有效值的乘積(ui)叫做視在

功率，用S表示，單位是伏安(VA)。S代表了交流電源可以向電路提供的

最大功率，又稱為電源的功率容量。

S=UI九=P/S

電路的功率因數(shù)能夠表示出電路實際消耗功率占電源總功率的多少。

特性名稱電阻R電感L電容C

⑴

①阻抗電阻R感抗XL=O)L容抗VI/(coC)

阻

②直流呈現(xiàn)一定的通直流隔直流

抗

特特性阻礙作用(相當于短路)(相當于開路)

性③交流呈現(xiàn)一定的

通低頻，阻高頻通高頻，阻低頻

特性阻礙作用

①大小

UR-RIRUL-XLIL

⑵關(guān)系k=xed

伏②相位

安關(guān)系

關(guān)(電壓與

系(pui=O°(pui=90°(pui—-90°

電

流相位

差)

儲能元件

耗能元件，儲能元件(R=0),

(Pc=o),存在無

⑶功率存在有功功率存在無功功率

功功率

情況

PR=URIR(W)Q,=ULIL(Var)

Qc=UcIc(Var)

內(nèi)容R-L-C串聯(lián)電路R-L-C并聯(lián)電路

|z|=/i

|z|=7/?2+X27G2+B2

阻抗1

22

等效阻大小=ylR+(XL-XC)

抗

NR2XcXL

阻抗角(p=arctan(X/R)(p=-arctan(B/G)

電壓或

大小

電流關(guān)U=ylui+(U-U)2

關(guān)系Lc

系

感性

X>X,IPUC,(p>0X<Xc,(p>0

電路LCLIL>IC,

電路性容性

X,.<Xc,UKUc,(p<0X>Xc,I/Ic,(p<0

質(zhì)電路L

諧振

Xj-Xc,U二Uc,(p=0Xi-Xc,L=Ic,(=o

電路P

有功

功

率P=『R=UIcos(p(W)P=U2G=UIcos(p(W)

無功

功率功率Q=rX=UIsin(p(Var)Q=U2B=UIsincp(Var)

在

視

222

功率S=U/=/iZ]=^P+Q

R-L-C串聯(lián)諧振電路R-L-C并聯(lián)諧振電路

諧振條件XL=XCXgXc

.1

諧振頻率"—2ny[LC

諧振阻抗|Z（）|=R（最?。﹟Z0|=Q3R=￡(最大)

CA

=§（最大），。面最?。?/p>

諧振電流K

皿=1皿=1

品質(zhì)因數(shù)

Ra)oCRRg)CR

元件上電壓

UL=UC=QU,UR=UI|~Ic?QIo

或電流

通頻帶B=吟B=f-H

失諧時f>f0時，呈感性；f>f。時，呈容性;

阻抗性質(zhì)時,呈容性。f〈f。時，呈感性。

對電源的要求適用于低內(nèi)阻的信號源適用于高內(nèi)阻的信號源

提高感性負載（7?Y）功率因數(shù)的方法，是用適當容量的電容器與感性負

載并聯(lián)。對于額定電壓為U、額定功率為P、工作頻率為f的感性負載來說,

將功率因數(shù)從/I產(chǎn)COS?提高到/U=COS0,所需并聯(lián)的電容為

P

C=w而5（tan@-tan%）

其中（pl=arccos入1,（p2=arccosA,2,且（pl>（p2，入1〈入2。

15三相交流電路

1.概念

由三個頻率、幅值相等，彼此相位互差120度的單相交流電源構(gòu)成的

電路。

第一相（U相）電動勢：el=Emsin（（ot）

第二相（V相）電動勢：e2=E?,sin（cot-1200）

第三相（W相）電動勢：e3=Emsin（wt+120°）

顯然,有el+e2+e3=0

2.三相電源的連接

方法

1）星形（Y）連接

三根相線（火線）U1、

VI、W1,一根中線（零線）

N（U2、V2、W2連在一起）。

由三根相線和一根中線

組成的輸電方式叫做'圖10-2三相繞組的星形接法

相四線制（通常在低壓配

電中采用）

相電壓：相線與中線的電壓。

有效值Up

Ul=U2=U3=Up

線電壓：相線與相線的電壓。

有效值UL

U12=U23=U31=UL

=^Up

線電壓比相應(yīng)的相電壓

超前30。

2）三角形（△形）連接

三根相線（火線），將VI與U2、W1與V2、U1與W2相連，并從三個始

端U1、VI、W1引出三根導線向外送電，沒有中線（零線）。

相電壓與線電壓相等

UL=Up

這種沒有中線、只有三根相線的輸電方式叫做三相三線制。

3、三相負載的連接方法

1）星形（Y）連接

將三相負載分別接在三

相電源的一根相線（火線和

中線（零線）之間。

相電壓：Up

線電壓：U]

UL=^Up

U

相電流：有效值Ip

線電流：有效值IL

Ip二IL

中線電流：o

對于對稱負載星形（Y）連接可省略中線

2）三角形連接

將三相負載分別

接在三相電源的二根

相線之間

相電壓:Up

線電壓：uL

UL=UP

相電流:

線電流：

對于對稱負載星形（Y）連接：H二右Ip,相位滯后300

3）三相電路的功率

三相負載的等于各相功率之和，即

P=P1+P2+P3

在對稱三相電路中，無論負載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，由于各相

負載相同、各相電壓大小相等、各相電流也相等，所以總有功功率為

P=3Up/pcos（p=cos夕

其中夕為對稱負載的阻抗角，也是負載相電壓與相電流之間的相位

差。

三相電路的視在功率為

S=3Up/p=CUJL

三相電路的無功功率為

Q=3Up/psin(p=CUJLsin(P

三相電路的功率因數(shù)為

S

16實驗六：交流電壓測試實驗

17二極管整流電路和濾波電路

一、二極管的作用及特性

1.半導體：

導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。如硅、楮

N型半導體：在硅或錯的基片中摻入少量的神、睇或磷等后具備很多

自由電子

P型半導體：在硅或錯的基片中摻入少量的保、錮或鋁等后原子周圍

存在很多電子脫離后形成的空穴。

2.PN結(jié)

將N型半導體和P型半導體連接起來就形成了二極管，N型半導體和P

型半導體的連接處稱為PN結(jié)

3.二極管的作用

單向?qū)щ娦?，常用于檢波、整流和數(shù)字電路中

4.分類、符號

按材料分為：硅管、錯管