汽車電工電子技術(shù)教案

汽車電工電子技術(shù)教案LTPAGEPAGE3《汽車電工電子技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程性質(zhì)與作用《汽車電工電子技術(shù)》是汽車類專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，作為一門考試課，一般開設(shè)在大一的第2學(xué)期。課程總學(xué)時為70～72學(xué)時，其中理論62學(xué)時，實踐8±2學(xué)時（根據(jù)學(xué)校的實際設(shè)備和課時要求去安排理論學(xué)時和實驗學(xué)時）。它的前導(dǎo)課程是《高等數(shù)學(xué)》、《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》，它的后續(xù)專業(yè)課程是《汽車電氣設(shè)備與維修》、《汽車電子控制技術(shù)》、《汽車電路分析》。通過對《汽車電工電子技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握必需的直流電路、正弦交流電路的理論知識和運算基礎(chǔ)，掌握磁路和電磁理論的知識，熟悉并掌握汽車常用儀器儀表的使用，能掌握基本半導(dǎo)體元件的特點，了解三極管放大電路、開關(guān)電路的特點及在汽車上的應(yīng)用，了解邏輯代數(shù)和運算，掌握數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識等。通過課程教學(xué)，要讓學(xué)生樹立理論聯(lián)系實際的觀點，培養(yǎng)學(xué)生的電路分析和計算能力、實踐能力，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下必要的理論與實踐基礎(chǔ)。該課程教學(xué)質(zhì)量與效果對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)風(fēng)有著至關(guān)重要的作用和影響。二、教學(xué)內(nèi)容組織安排（建議學(xué)時分配）學(xué)習(xí)單元教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)單元一直流電路課題一電路及基本物理量課題二電路的工作狀態(tài)及電器設(shè)備的額定值212課題三常用的電路元件2課題四基爾霍夫定律2分組實驗基爾霍夫定律的驗證2課題五惠斯通電橋電路2課題六特殊電阻在汽車上的應(yīng)用2單元二正弦交流電路課題一交流電的基本概念214課題二正弦交流電的表示2課題三單一參數(shù)的正弦交流電路的計算2課題四RLC串聯(lián)電路的諧振2課題五三相電路交流電源2課題六三相負(fù)載的連接2（兩個節(jié)點、2個網(wǎng)孔、3條支路）的計算。了解惠斯通電橋電路的平衡條件及測量電阻和溫度的方法。了解幾種特殊電阻的特點及其在汽車上的應(yīng)用。（2）認(rèn)識正弦交流電的基本概念，了解正弦交流電的表示方法，掌握單相交流電路的計算。了解RLC串聯(lián)電路的串聯(lián)諧振條件及諧振特征。了解三相四線制供電的特點，熟悉三相交流電源、三相負(fù)載的星形和三角形連接，掌握三相交流電路的簡單計算。（3）了解磁場及磁路的知識，掌握變壓器的變壓、變流原理、阻抗變換原理及其應(yīng)用。了解幾種特殊變壓器的特點及使用。掌握直流電磁鐵及繼電器的特點及在汽車上應(yīng)用。（4）熟悉直流電動機的構(gòu)造、工作原理、工作特性。知道如何進(jìn)行直流電動機的啟動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速。了解反應(yīng)式步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理。（5）了解并掌握兆歐表、汽車專用數(shù)字表、汽車專用示波器的使用。（6）了解半導(dǎo)體的基本知識，掌握二極管、三極管的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用、檢測方法。掌握特殊二極管的結(jié)構(gòu)和原理及在汽車上的應(yīng)用。了解整流、濾波電路的原理，掌握三極管放大電路的特點及應(yīng)用，了解三極管的開關(guān)作用及開關(guān)電路在汽車上的應(yīng)用。了解集成運算放大器的作用、基本組成、電路特點。了解電壓比較器的特點及應(yīng)用。（7）了解數(shù)字電路的基本概念，熟悉邏輯代數(shù)和普通代數(shù)的區(qū)別，熟悉邏輯運算法則，掌握基本門電路的結(jié)構(gòu)、功能及在汽車上的應(yīng)用。了解TTL與非門電路、CMOS門電路的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。2．技能目標(biāo)學(xué)生學(xué)習(xí)完本課程后，應(yīng)當(dāng)具有以下能力：（1）能通過識讀電路圖，分析并解釋直流電路、正弦交流電路；能進(jìn)行直流電路、復(fù)雜直流電路、單相交流電路、三相交流電路等電路的計算。（2）能診斷電阻類、電感類、電容類部件的性能，能夠正確識別電路基本元件的型號。（3）能分析、掌握直流電動機的工作原理，能夠正確完成直流電動機的啟動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速過程。（4）能夠進(jìn)行變壓器的計算，熟悉幾種特殊變壓器的使用。（5）能夠熟練的使用兆歐表、萬用表、示波器，能正確使用這些儀器進(jìn)行汽車電路和電器設(shè)備的檢測。（6）能夠?qū)ΧO管進(jìn)行好壞的判別、極性的判別。會繪制硅穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路，能分析其穩(wěn)壓過程。（7）學(xué)會分析集成運算放大器，熟悉集成運放在汽車上的具體應(yīng)用。（8）能夠正確區(qū)分三極管的幾種狀態(tài)，會分析三極管的放大電路和開關(guān)電路（9）能使用電工電子手冊、半導(dǎo)體手冊等工具書，查找電氣元件的參數(shù)，正確選擇并更換電氣元件。3．情感目標(biāo)（1）具有自主學(xué)習(xí)能力，具有效獲取所需信息和制定和安排計劃并有效實施工作任務(wù)的能力。（2）學(xué)會總結(jié)和評價，達(dá)到舉一反三，建構(gòu)自己學(xué)習(xí)策略和方法的能力。（3）形成安全用電意識，嚴(yán)格執(zhí)行安全用電操作規(guī)范的能力。（4）在解決實際電路等問題的過程中，善于科學(xué)思維，從戰(zhàn)勝困難、實現(xiàn)目標(biāo)、完善成果中體驗喜悅。（5）具有團結(jié)協(xié)作、踏實、誠實、苦干的素質(zhì)。四、教材及參考書推薦使用教材：《汽車電工電子技術(shù)》陳昌建主編大連理工大學(xué)出版社2009.10推薦參考書目：①《汽車電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》馮淵主編機械工業(yè)出版社2002②《汽車電工電子基礎(chǔ)》劉皓宇主編高等教育出版社2005五、教學(xué)方法建議本課程宜采用的教學(xué)方法有：講授法、示范教學(xué)法、四步教學(xué)法、小組討論法等?！镀囯姽る娮蛹夹g(shù)》電子教案單元一直流電路（共12學(xué)時）課題一電路及基本物理量一、電路的組成電路就是電流所通過的路徑。它有兩個方面的作用：一是實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；二是實現(xiàn)電信號的處理與傳遞。電路也稱為電網(wǎng)絡(luò)。電路都由三個基本部分組成：電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)。1．電源電源是將非電能轉(zhuǎn)換成電能、并向外提供電能的裝置。例如汽車上有兩個電源：蓄電池、硅整流發(fā)電機。2．負(fù)載用電設(shè)備是將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的裝置，也稱為負(fù)載。3．中間環(huán)節(jié)主要是指把電源和負(fù)載聯(lián)接起來的部分，構(gòu)成電流通路，起著傳遞和控制電能的作用。二、電路模型1．電原理圖用規(guī)定的圖形符號表示實際電路中的各器件聯(lián)結(jié)關(guān)系的原理圖稱為電原理圖。2．理想電路元件及電路模型用理想電路元件及其組合來代替實際電路元件構(gòu)成的電路稱為電路模型?！鞠胍幌搿磕闼赖钠囯娐穲D中常用到的圖形符號有哪些？（可查閱“汽車電器設(shè)備”書籍）三、電路中的幾個基本物理量1．電流電流指帶電粒子在電路中的定向移動。電流可分為兩類：恒定電流、變動電流。其中隨時間按正弦函數(shù)變化的（一個周期內(nèi)電流的平均值為零）的變動電流則稱為正弦交變電流，簡稱交流，簡寫作AC。對于直流電流，對于交流電流，（1）電流的正方向規(guī)定正電荷定向運動的方向為電路中電流的正方向。（2）電流的參考方向?qū)τ趶?fù)雜電路，當(dāng)某支路的電流實際方向難以判斷時，可假定其電流的參考方向。當(dāng)電流為正值時，說明實際電流方向與選取的參考方向相同；當(dāng)電流為負(fù)值時，說明實際電流方向與選取的參考方向相反。2．電壓電場力把單位正電荷從a點移到b點所做的功稱為a、b兩點之間的電壓（a、b是電場中的任意兩點），記為Uab。電壓它總是和電路中的兩個點有關(guān)?！鞠胍幌搿寇囉眯铍姵氐恼?fù)極樁之間的電壓是多少？每個單格電池電壓是多少？【課堂互動】什么電壓正方向？在事先難以判斷元件兩端電壓或電路中兩點間電壓的真實極性時怎么辦？（1）電壓的正方向。電壓的正方向由高電位（“+”極性）指向低電位（“－”極性），即表示電位降落的方向。（2）電壓的參考方向。在分析復(fù)雜電路時，往往事先難以判斷元件兩端電壓的真實極性，這時，可以任意選取電壓的參考方向，并以此計算。3．電位（1）定義在電路中任選一點為參考點0，該電路中某一點a到參考點0的電壓就稱為a點的電位。（2）參考點（也叫零電位點）V0=0V。Va=Ua0=Va—V0某點a的電位數(shù)值上就等于點a與零電位點之間的電壓。（3）電位是相對值電路中某點的電位是相對于參考點的選擇而改變的。【討論】電位和電壓有什么異同點？4．電動勢電動勢只存在于電源內(nèi)部，它表示電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的能力，用E表示，單位是伏特。電動勢的正方向：由電源的負(fù)極→電源正極，即從低電位點→高電位點。【討論】電源的端電壓和電動勢的關(guān)系？5．電能和電功率（1）電功W=UIt（J）電阻元件在t秒內(nèi)所消耗（或吸收）的電能為（J）（2）電功率P，單位瓦特（W）。1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J※舉例，如【例題1-1】【想一想】例1-1中，若讓a點接地，那么圖中a、b、c各點的電位如何？Ubd間的電壓值變不變？電阻R1消耗的電功率如何？【例1-2】課題二電路的工作狀態(tài)及電氣設(shè)備額定值一、電路的三種工作狀態(tài)1.負(fù)載狀態(tài)負(fù)載狀態(tài)即電源的帶載狀態(tài)，或稱作一般的有載工作狀態(tài)。此時電路特征：（1）電路中的電流（2）電源的端電壓U1=E—IR0U1總是小于電源的電動勢。若忽略線路上的壓降，則負(fù)載的端電壓與電源的端電壓相等，U2=U1。（3）電源的輸出功率若不計線路損失，則有P1=U1I=U2I=P2，即電源的輸出功率等于負(fù)載的消耗功率?！菊n堂互動】當(dāng)電源E和內(nèi)阻R0一定時，負(fù)載電阻R為多少時，電源的輸出功率（負(fù)載的消耗功率）最大？2.短路狀態(tài)由于電源線絕緣損壞或操作不當(dāng)?shù)纫痣娫吹膬奢敵龆讼嘟佑|，造成電源被直接短路的情況，是電路的一種極端運行狀態(tài)。（1）電源中的電流IS最大，但對外輸出電流I為零（最?。?。IS=E/R0，（2）電源和負(fù)載的端電壓均為零，即U1=E—ISR0=0，U2=0。表明電源的電動勢全部降落在電源的內(nèi)阻上，因而無輸出電壓。（3）電源的輸出功率P1=U1I=0，負(fù)載所消耗的功率P2=U2I=0。3.空載狀態(tài)空載狀態(tài)又稱為斷路或開路狀態(tài)。（1）電路中的電流為零，即I=0。（2）電源的端電壓（又稱為開路電壓或空載電壓）等于電源的電動勢，用U0表示，即U1=U0=E—IR0=E。（3）因為空載時電源對外不輸出電流，故電源的輸出功率（P1=U1I）和負(fù)載所消耗的功率（P2=U2I）均為零?！鞠胍幌搿恳陨线@三種狀態(tài)，哪種應(yīng)是電路的正常工作狀態(tài)？二、電氣設(shè)備的額定值各種電氣設(shè)備的電壓、電流及功率都有一個額定值，該值是為了使電氣設(shè)備能在給定的工作條件下正常運行而規(guī)定的正常允許值，分別用UN、IN、PN來表示。本課小結(jié)：（1）電路及組成；電壓和電位的區(qū)別；電壓、電流、電動勢的正方向。（2）電路通常有三種工作狀態(tài)：負(fù)載狀態(tài)、短路狀態(tài)、空載狀態(tài)。各種電氣設(shè)備的電壓、電流及功率都有一個額定值，電氣設(shè)備在實際運行時，應(yīng)嚴(yán)格遵守各有關(guān)額定值的規(guī)定。作業(yè)：同步訓(xùn)練1-1～1-6題。課題三常用的電路元件復(fù)習(xí)：1、簡述電流及電壓參考方向的含義2、電壓與電位有何區(qū)別？你知道電路中有哪些電路元件呢？理想電路元件（簡稱元件）是組成電路的基本單元，了解電路基本元件的基本性質(zhì)對分析電路有著重要的意義，這里主要討論電阻、電感、電容等基本元件。一、電阻元件（一）電阻及分類1．電阻的定義物體對電流通過時的阻礙作用稱為“電阻”。2．電阻R與什么有關(guān)電阻定律表達(dá)式為：R=ρL/S。3．電阻的分類（二）認(rèn)識固定電阻1．固定電阻的命名方法如：RJ73中，R——第一部分主稱，電阻器；J——第二部分表示材料，金屬膜；7——第三部分表示類別，精密電阻；3——表示設(shè)計序號。2．電阻值的標(biāo)識（1）直標(biāo)法也有采用習(xí)慣標(biāo)記法的，例如：5M6Ⅱ，表示電阻值為5.6MΩ，Ⅱ——表示允許誤差為±10%。（2）色標(biāo)法例如：電阻的四色環(huán)顏色為：紅紅棕金，紅——第一位數(shù)是2，紅——第二位數(shù)是2，棕——倍乘數(shù)為10，金——允許誤差為±5%。即電阻值為220Ω，其誤差為±5%。【想一想】電阻的五色環(huán)為：棕紫綠金棕，它表示的電阻值和允許誤差分別是多少？（3）文字符號法例如：3M9K，表示3.9MΩ，K表示允許誤差為±10%。3．電阻額定功率的識別有兩種標(biāo)志方法：2W以上的電阻，直接用數(shù)字印在電阻體上；2W以下的電阻，以自身體積大小來表示功率。4．電阻允許誤差標(biāo)志符號【課堂互動】學(xué)習(xí)了電阻標(biāo)識后，用固定電阻實物訓(xùn)練學(xué)生讀取電阻數(shù)值及誤差。（三）可變電阻電位器的電阻值隨旋轉(zhuǎn)角度而變。其變化規(guī)律有三種不同形式：①X型：直線型。②Z型：指數(shù)型。③D型：對數(shù)型。（四）電阻的測量電阻的大小可用歐姆表進(jìn)行測量，測量時應(yīng)注意的事項?！居懻摗咳绻话匆?guī)定方式測量電阻，會產(chǎn)生什么情況呢？二、電感元件【課?；印靠梢杂酶黝愲姼袑嵨?，讓學(xué)生識別和檢測。1．電感器的分類電感器按電感量是否可調(diào)分為：固定電感器和可變電感器。按磁心材料可以分為：空心電感器、鐵心電感器、磁心電感器。按照其作用可分為：具有自感作用的線圈、具有互感作用的變壓器線圈。2．電感器的命名3．固定電感器的識別方法（1）直標(biāo)法。（2）色環(huán)標(biāo)法。【想一想】某一電感器的色環(huán)標(biāo)志依次是：棕紅紅銀，它表示的電感量和允許誤差分別是多少？4．電感器的檢查與測試（1）電感器的檢查包括外觀檢查和絕緣檢查。（2）測量其電阻?！居懻摗孔寣W(xué)生分析教材中電感測試方法的理論依據(jù)是什么？三、電容元件【課?；印靠梢韵茸寣W(xué)生識別和檢測各類電容器的實物。電容也是組成電子電路的基本元件，它在電路中主要功能：可用于穩(wěn)定電壓；可用于隔離直流；與電阻或電感形成諧振電路；可用于控制時間；用于交流通路可起到耦合作用。1．電容的基本性質(zhì)電容器有兩個重要的特性：（1）阻隔直流電通過、而允許交流電通過的特性。（2）充電特性、放電特性。2．電容器的型號命名方法3．電容的單位和符號電容：C=q/U，單位：法拉（F）電容電路中電壓和電流的關(guān)系：4．電容的主要參數(shù)（1）電容器的標(biāo)稱容量和偏差（2）電容的額定直流工作電壓（3）電容器的誤差電容器的誤差通常分為三個等級：Ⅰ級（±5%）、Ⅱ（±10%）、Ⅲ（±20%）。5．電容器的主要種類和特點電容器按有無極性可分為無極性電容器和有極性電容器。按電容量是否可變可分為固定電容器和可變電容器。有極性電容器指電容器的兩極有正、負(fù)極性之分，使用時一定要正極性端連接電路的高電位，負(fù)極性端連接電路的低電位；否則會引起電容器的損壞。6.電容器的檢測（1）測電容的漏電阻（適用于0.1μF以上容量的電容）（2）判斷電解電容的極性【課堂互動】讓學(xué)生總結(jié)電容器測量的步驟。7.介紹電容器在汽車電路中的典型應(yīng)用課堂小結(jié)：電阻值的標(biāo)識方法有：直標(biāo)法、色標(biāo)法、文字符號法等?？勺冸娮璋雌渥柚底兓?guī)律有三種不同形式：直線型、指數(shù)型、對數(shù)型。測量電阻時，要斷開電路上的電源，并使被測電阻的一端斷開。電感器的標(biāo)識方法有直標(biāo)法、色環(huán)標(biāo)注法?？梢杂萌f用表測量線圈阻值來判斷其好壞。電容器的幾個主要參數(shù)。作業(yè)：1-7～1-9題課題四基爾霍夫定律重點：理解支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔的概念；正確認(rèn)識基爾霍夫電流定律和電壓定律內(nèi)容及推廣應(yīng)用。難點：學(xué)會用基爾霍夫定律列方程，會求電路中任一點的電位和任意兩點之間的電壓；學(xué)會用“支路電流法”求具有2個節(jié)點、3條支路的雙電源供電電路的各支路電流。問題引入：由書上圖1-23復(fù)雜電路，若已知各電動勢和電阻的數(shù)值，怎樣求各電流的大小和方向呢？導(dǎo)入新課。在介紹定律之前，先來說明電路中的幾個術(shù)語（以圖1-23為例講解）。圖1-23復(fù)雜電路示例（1）支路；（2）節(jié)點；（3）回路(4)網(wǎng)孔。應(yīng)當(dāng)注意的是：網(wǎng)孔和回路是有區(qū)別的，網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定就是網(wǎng)孔?！菊n堂互動】由學(xué)生指出圖1-23中的節(jié)點、支路、回路、網(wǎng)孔的數(shù)目。一、基爾霍夫電流定律（KCL）1．基爾霍夫電流定律也稱為節(jié)點電流定律，敘述（略），公式：∑I入=∑I出或者說：流過電路中任一節(jié)點的各支路電流的代數(shù)和恒等于0。即∑I=0該定律體現(xiàn)了什么原理？與支路上是什么元件有關(guān)嗎？針對圖1-23列方程：I1+I2=I3或I1+I2+（－I3）=02．基爾霍夫電流定律的推廣由一個節(jié)點擴展到一個任意一個假想的封閉面（或封閉網(wǎng)絡(luò)）?！纠?-3】（略）【想一想】求出I5電流后，將A-B-F-E-A電路看成一個廣義節(jié)點，可以求出I6嗎？二、基爾霍夫電壓定律（KVL）1．基爾霍夫電壓定律也稱為回路電壓定律，它反映的是電路中任一回路各元件的電壓和電動勢之間的關(guān)系。該定律內(nèi)容是（略）：公式：∑E=∑IR該定律也可表述為：∑U=0。它體現(xiàn)了什么定律？與路徑的選擇方向有關(guān)嗎？應(yīng)用該定律列方程時應(yīng)注意以下幾點：①在列方程時，必須首先選取回路的繞行方向，假定各支路的電流方向。②電阻電壓降的正、負(fù)號的確定；③電動勢的正、負(fù)號的確定。2．基爾霍夫電壓定律推廣該定律的使用可以由一個閉合的真實路徑推廣到一個不完全由實際元件組成的假想的回路。如圖1-26所示的abdca回路。圖1-27例1-4圖【例1-4】如圖1-27所示，R1=R2=15Ω，E1=E2=E3=12V，E4=E5=3V，求電路中的電流的大小和方向?！窘狻浚裕鞠胍幌搿咳粼O(shè)電路中的電流方向為順時針方向，結(jié)果如何？三、基爾霍夫定律的應(yīng)用1．用支路電流法求解復(fù)雜電路支路電流法概念：應(yīng)用支路電流法解題的方法步驟（假定某電路有n條支路、m個節(jié)點）：（1）首先標(biāo)定各待求支路的電流參考正方向及回路繞行方向；（2）應(yīng)用基爾霍夫電流定律可列出（m－1）個節(jié)點方程；（3）應(yīng)用基爾霍夫電壓定律可列出［n－（m－1）］個獨立的回路電壓方程；（4）由電流定律和電壓定律聯(lián)立方程組來求解各支路的電流。（5）根據(jù)求出結(jié)果的正負(fù)，確定支路中實際的電流方向?！纠?-5】如圖1-28所示，E1=10V，R1=6Ω，E2=26V，R2=2Ω，R3=4Ω，求各支路電流的大小和方向。圖1-28例1-5圖【解】假定各支路電流方向如圖1-28所示，對于節(jié)點A有：I1+I2=I3設(shè)圖中兩個閉合回路的繞行方向為順時針方向（見圖），對于回路I有E1—E2=I1R1—I2R2對于回路Ⅱ有E2=I2R2+I3R3聯(lián)立方程組I1+I2=I310－26=6I1－2I226=2I2+4I3解方程組得I1=－1A，I2=5AI3=4AI1為負(fù)值，說明實際方向與假定方向相反，同時說明E1此時相當(dāng)于負(fù)載?！居懻摗勘绢}中若選擇不同的回路繞向，結(jié)果如何？若選擇E1-R1-R3-E1回路和分別和回路Ⅰ或Ⅱ列電壓方程，如果如何？若假設(shè)圖中相反電流方向，結(jié)果會如何？通過這些問題，就會明確結(jié)果與實際方向、參考方向的關(guān)系，熟悉支路電流法解題步驟。2．應(yīng)用基爾霍夫定律進(jìn)行電位的計算在電路中要想求出某點的電位值，也必須在電路中選擇一個參考點（零電位點）。零電位點可以任意選擇。汽車電路中常用搭鐵表示零電位。電路中某點的電位，就是從該點出發(fā)，沿任選的一條路徑“走”到參考點所經(jīng)過的全部電位降的代數(shù)和。▲強調(diào)計算電路中某點A電位的方法和步驟：下面以圖1-29電路為例說明計算電位的方法、步驟。圖1-29電位的計算以圖中的點D為參考點，各電源的極性和電流I的方向如圖1-29所示，求點A的電位時有三條路徑：沿AE1D路徑：VA=E1沿ABD路徑：VA=I1R1+I3R3+E3沿ABCD路徑：VA=I1R1+I2R2－E2顯然，沿AE1D路徑計算點A電位最簡單，但三種計算方法的結(jié)果是完全相同的。【例1-6】（略）【想一想】你能從該例題中各點的電位及UCD的數(shù)值中得出什么結(jié)論？課堂小結(jié)：基爾霍夫電流定律反映了復(fù)雜電路中任意一個節(jié)點的各支路電流之間關(guān)系?；鶢柣舴螂妷憾煞从车氖请娐分腥我换芈犯髟碾妷汉碗妱觿葜g的關(guān)系。作業(yè)：1-10，1-12題課題五惠斯通電橋電路重點：認(rèn)識電橋電路的連接特點，掌握電橋平衡狀態(tài)及處于平衡狀態(tài)的條件難點：能夠運用電橋電路，學(xué)會分析汽車上某些傳感器的工作原理復(fù)習(xí)：基爾霍夫定律的內(nèi)容及推廣？一、惠斯通電橋圖1-31是用比較法測量電阻的電路，又叫單臂電橋。電阻R1、R2、R3、R4為四個橋臂的電阻，靈惠斯通電敏電流計（也稱為檢流計）好像在c、d兩點間架設(shè)的一道橋。圖1-31惠斯通電橋電路電橋有兩種應(yīng)用方式：平衡方式；不平衡方式。1．電橋平衡的必要條件調(diào)節(jié)R3、R4的比值,使電流計中電流為零，這時電橋處于平衡狀態(tài)，c、d兩點的電位相等(Uc=Ud，即Ucd=0)，c、d之間無電流，Ig=0，可以得到或R1R4=R2R32．電橋平衡時測量電阻若選用三個（R1、R2、R3的數(shù)值）很精確的定值電阻，再采用高靈敏度的檢流計組成上面的電橋電路，調(diào)節(jié)電橋使其處于平衡狀態(tài)，這樣就可測得另外一個橋臂R4的電阻。即通過R4=R2R3/R1從而求出R4。3．電橋的不平衡電橋不平衡是指c、d中有電流通過。這時，也可以測量電阻，但它和電橋平衡時測電阻有原則上的區(qū)別，將圖中的檢流計G改為使用電流計，它的作用不是檢測該支路有無電流，而是測量該支路電流的大小?！⒒菟雇姌虻膽?yīng)用【例1-7】圖1-32為一個測量技術(shù)中常用的可以測量溫度的電橋電路。已知：E=4V，R1=R3=R4=400Ω，R2=347Ω，儀表電阻Rg=600Ω。Rt為銅熱電阻，0℃時，Rt=53Ω，放在需要測量溫度的地方，用導(dǎo)線把它接到電橋的一個橋臂中。求：溫度為0℃、100℃時，儀表中通過的電流Ig及其兩端電壓Ug。圖1-32例1-7圖【課堂互動】讓學(xué)生分析該電路的特點（即節(jié)點數(shù)、支路數(shù)、網(wǎng)孔數(shù)）。【解】分析圖1-32電路可知：電路共有6條支路，若用支路電流法解題，需要列6個方程。但實際上由基爾霍夫電流定律可得I2=I—I1；I3=I1—IgI4=I—I1+Ig這樣就把支路未知電流的數(shù)目由6個簡化為3個。即，只要將I、I1、Ig三個電流求出來，就可以將I2、I3、I4求出。根據(jù)基爾霍夫電壓定律列方程如下：由回路ABCA列方程：I1R1+IgRg—（I—I1）（R2+Rt）=0由回路BDCB列方程：（I1—Ig）R3—（I—I1+Ig）R4—IgRg=0由回路ABDA列方程：I1R1+（I1—Ig）R3=E將已知數(shù)據(jù)代入上面式子，可求出（1）當(dāng)溫度為0℃時，由于（R2+Rt）=R3=R1=R4=400Ω，滿足電橋平衡條件，此時Ig=0，Ug=0。（2）當(dāng)溫度為100℃時，R2+Rt=422Ω，不滿足電橋平衡條件，Ig≠0，代入上面方程式得：Ig=0.053mA，Ug=IgRg=31.8mV。當(dāng)其中一個橋臂溫度變化時→電阻變化→電橋不平衡→Ig變化→Ug變化。若將B、C作為輸出端，這樣，對應(yīng)一個溫度，就會有一個對應(yīng)的輸出電壓Ug。反過來，通過儀表所指出的不同的毫伏數(shù)，就可以知道Ig，可以求出Rt，從而便測出與此相對應(yīng)的溫度值?！菊n堂互動】由學(xué)生通過本例題的計算，總結(jié)出電橋電路測溫度的原理?！纠?-8】圖1-33所示為上海桑塔納轎車電控燃油噴射系統(tǒng)的熱線式空氣流量計的電橋電路。圖1-33熱線式空氣流量計其實，在汽車的傳感器中還有許多電橋電路，如半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器電路和電阻應(yīng)變計式碰撞傳感器的電路都是采用了電橋電路。課題六特殊電阻在汽車上的應(yīng)用一、特殊電阻1．熱敏電阻（RT）熱敏電阻可以分為三種：（1）正溫度系數(shù)熱敏電阻（簡稱PTC）這種電阻，隨溫度升高，電阻值會大幅增加。（2）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（簡稱NTC）指隨溫度升高，電阻值會大幅度減小的電阻（溫度每升高1℃，阻值約比冷態(tài)時減小4%左右）。（3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）當(dāng)半導(dǎo)體材料未達(dá)到某一臨界溫度時，有一個穩(wěn)定的電阻值，達(dá)到某一臨界溫度后，電阻值驟然變化到另外一個數(shù)值?！菊n堂互動】不同溫度下，測量水溫傳感器的電阻。2．壓敏電阻汽車上有的傳感器是利用壓敏元件元件制成的。例如：半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器、電阻應(yīng)變計式碰撞傳感器等。3．光敏電阻器按所用半導(dǎo)體材料不同可分為：單晶光敏電阻器、多晶光敏電阻器。按光敏電阻的光譜特性可分為：紅外光光敏電阻器、可見光光敏電阻器、紫外光光敏電阻器。光電式光量傳感器可以用于汽車上各種燈具的自動點亮控制，也可用于控制前大燈調(diào)節(jié)繼電器的自動控制。4．氣敏電阻器氣敏電阻器是一種新型氣——電轉(zhuǎn)換元件，它利用金屬氧化物半導(dǎo)體表面吸收某種氣體分子時，會發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)而使用電阻值改變的特性制成的。氣敏電阻器可分為：N型、P型、結(jié)合型。其中，N型采用N型半導(dǎo)體材料制成，遇到還原性氣體時阻值減小，遇到氧化性氣體時阻值增大；P型采用P型半導(dǎo)體材料制成，遇到還原性氣體時阻值增大，遇到氧化性氣體時阻值減小。二、霍爾元件霍爾元件是一種半導(dǎo)體磁——電傳感器，是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的。圖1-34霍爾效應(yīng)的原理霍爾效應(yīng)：將一小塊N型鍺晶片（也稱半導(dǎo)體基片）兩端通以電流，放置在磁場（磁場方向垂直于電流方向）中，則在垂直于I和B的方向上將產(chǎn)生一個與I和B的乘積成正比的電壓UH（見圖1-34），UH=KHIB其中KH為霍爾元件靈敏度參數(shù)。從上式可知，當(dāng)通過基片（基片的厚度一定）的電流I為定值時，霍爾電壓只與磁感應(yīng)強度B成正比?；魻栐奶攸c：【想一想】汽車上哪些電器設(shè)備中用到了霍爾元件？小結(jié)：作業(yè)：11～15題。單元二正弦交流電路（共14學(xué)時）引入：在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所用的電一般都是正弦交流電，現(xiàn)在汽車上的直流電都是由交流發(fā)電機產(chǎn)生后整流獲得的。那么什么是交流電呢？它有哪些特征？如何進(jìn)行計算？課題一交流電的基本概念一、交流電的基本概念1．什么是交流電我們把大小和方向都隨時間作周期性變化的電動勢、電壓和電流分別稱為交變電動勢、交變電壓、交變電流，統(tǒng)稱為交流電。如圖2-1（b）、（c）、（d）所示為交流電。圖2-1幾種常見電壓、電流隨時間變化的波形圖（a）直流量（b）正弦波（c）矩形波（d)鋸齒波【想一想】圖2-1（b）的曲線與（c）、（d）的曲線有什么不同？※2．正弦交流電的產(chǎn)生e=Emsin（ωt+φ）式中Em=BmlV，稱為感應(yīng)電動勢最大值。【課堂互動】由學(xué)生總結(jié)產(chǎn)生正弦交變電動勢的原理。二、表示交流電特征的幾個物理量1．頻率、周期和角頻率我們把正弦交流電變化一周所需的時間叫周期，用T表示。交流電在1秒內(nèi)變化的周數(shù)，稱為交流電的頻率，用f表示。周期和頻率的關(guān)系是：T=1/f1Hz=1s-1。把發(fā)電機線圈每秒鐘經(jīng)過的電角度叫角頻率，用ω表示。ω=α/t角頻率與頻率、周期之間，顯然有：ω=2π/T=2πf【課堂互動】我國工業(yè)用電的頻率為50HZ，周期和角頻率是多少？你了解其他國家工業(yè)用電的頻率嗎？2．瞬時值、最大值、有效值（1）瞬時值規(guī)定用小寫字母e、u、i表示。（2）最大值（幅值）規(guī)定用大寫字母加腳標(biāo)m表示，如用Im、Em、Um等來表示交變電流、電動勢、電壓的最大值。（3）有效值交變電流的有效值：即在相同的電阻中，分別通入直流電和交流電，在經(jīng)過一個交流周期時間內(nèi)，如果它們在電阻上產(chǎn)生的熱量相等，則用此直流電的數(shù)值表示交流電的有效值。有效值規(guī)定用大寫字母E、I、U表示。根據(jù)有效值的定義，可得再將i=Imsinωt代入上式，積分可得同理可得到正弦電壓和電動勢的有效值【課堂互動】讓學(xué)生從有效值的定義通過推導(dǎo)得出結(jié)論：正弦交流電的有效值=最大值的×0.707?！纠?-1】某電容器的耐壓值為250V，問能否將其用在220V的單相交流電源上？3．相位電角度（ωt+φ）叫做正弦交流電的相位。4．初相角φ（初相位）我們把t=0時刻正弦量的相位叫做“初相”，用“φ”表示。規(guī)定|φ|≤180°?！鞠胍幌搿吭鯓訌牟ㄐ螆D上看出初相角的正、負(fù)？怎樣通過初相角為零的波形畫出初相角為θ的交流電的波形圖？5．兩個同頻率的正弦交流電的相位差兩個同頻率的正弦交流電的相位角之差叫相位差。用Δφ表示。例如，已知則i1和i2的相位差為Δφ=(ωt+φ1)－(ωt+φ2)=φ1－φ2這表明兩個同頻率的正弦交流電的相位差等于它們的初相之差。①若相位差△φ=φ1－φ2＞0，且|φ|＜π弧度，稱“i1的相位超前于i2的相位”；②若△φ=φ1－φ2＜0，且|φ|＜π弧度，稱“i1滯后于i2”；③若△φ=φ1－φ2=0，稱“i1和i2同相位”（圖2-6中的u和i也是同相位）；④若相位差△φ=φ1－φ2=±180°，則稱“i1和i2反相位”（圖2-6中的u和e是反相位）。這里必須指出的是，在比較兩個正弦交流電之間的相位順序時，兩個正弦量一定要同頻率才有意義。圖2-6同相與反相【課堂互動】以上講的這些基本物理量，知道了哪幾個量就可以完整地描述一個正弦交流電了？由此引出三要素。三、正弦交流電的三要素我們把正弦交流電的最大值、角頻率和初相角叫做正弦交流電的三要素。交流電動勢、交變電壓、交變電流的表達(dá)式分別為上述表達(dá)式的含義是：表示了任意時刻交流電的瞬時值。【例2-2】如圖2-7所示的正弦交流電的角頻率為ω，請寫出它們的瞬時值表達(dá)式。【例2-3】一個正弦電壓的初相為60°，U=100V，T=0.02s，求它的瞬時值表達(dá)式?！居懻摗繉懗鼋涣麟姷乃矔r值表達(dá)式的關(guān)鍵是什么？【例2-4】已知正弦交流電：i1=5sinωtAi2=10sin（ωt+45°）Ai3=50sin(3ωt-45°)A求：i1和i2相位差。【討論】求i2、i3的相位差有意義嗎？【想一想】怎么求i=i1+i2的表達(dá)式？怎么求i=i1－i2的表達(dá)式？用什么方法？小結(jié)：作業(yè)：1～5題課題二正弦交流電的相量表示法一、正弦交流電的表示方法正弦交流電常用的幾種表示方法為：解析法、波形圖法（即曲線法）、相量圖（即矢量圖）、復(fù)數(shù)表示法（即相量表達(dá)式或稱極坐標(biāo)表示）。二、正弦交流電的相量表示正弦交流電的相量圖表示方法分為：旋轉(zhuǎn)矢量（最大值矢量）法和有效值矢量法。1．正弦交流電的相量圖（1）旋轉(zhuǎn)矢量表示法：▲啟發(fā)問：用矢量表示一個正弦交流電時，應(yīng)怎么賦予他才能表達(dá)出這個交流電來呢？通常只用初始位置（t=0）的有向線段Ｉm（或有效值I）來表示一個旋轉(zhuǎn)正弦量。將表示隨時間而在平面上旋轉(zhuǎn)的這一有向線段稱為相量，用大寫字母上加“·”或加“→”符號來表示。如、、分別表示電動勢、電壓、電流的最大值相量。（2）有效值矢量法有效值矢量用、、表示。有效值相量也只畫矢量的起始位置。（3）相量圖相量圖是指在一個復(fù)平面上表示幾個同頻率正弦量的相量整體時，構(gòu)成了相量圖。【討論】正弦交流電本身是矢量嗎？它和矢量之間是什么對應(yīng)關(guān)系？注意：只有正弦量才能用相量表示，只有頻率相同的正弦量才能畫在同一相量圖上，可以用平行四邊形法則進(jìn)行“和”與“差”的計算。兩個同頻率正弦交流電的“和”與“差”頻率不變。不同頻率的正弦量不能畫在一個相量圖上進(jìn)行比較、計算。【課堂互動】畫出前面【例2-4】中交流電的相量圖。2．相量式=U∠φ=100∠60°（V），讀作“相量U”，用有效值和初相角表示。U的最大值相量式為（V）同理：可以將正弦電動勢寫成相量式：由于兩個同頻率正弦交流電的“和”與“差”頻率不變，所以在相量表達(dá)式中只寫有效值E和初相角φ?！纠?-5】已知求：總電流的瞬時值表達(dá)式?！窘狻糠椒ㄒ唬焊鶕?jù)i1、i2的有效值相量可以求出“和相量”的表達(dá)式總電流為：方法二：i1、i2的相量圖如圖2-9所示，用平行四邊行法則求得同樣可以求得上述的“和”的表達(dá)式?！鞠胍幌搿咳粢蟮谋磉_(dá)式，又該如何求呢？作業(yè)：6題課題三單一參數(shù)的正弦交流電路一、純電阻R電路1．電阻元件上電流和電壓關(guān)系（1）電阻元件上電流和電壓的數(shù)值關(guān)系①瞬時值關(guān)系②最大值符合歐姆定律若設(shè)電流為參考正弦量，即i=Imsinωt則u=Ri=RImsinωt=Umsinωt可見Um=RIm③有效值符合歐姆定律U=IR（2）電壓和電流的頻率相同（3）電壓和電流的相位相同（4）電壓和電流的相量關(guān)系式，相量圖如圖2-10（c）所示。2．電阻元件的功率（1）瞬時功率即p=ui=Umsinωt·Imsinωt=UI（1－cos2ωt）（2）有功功率從前面電壓和電流的數(shù)值關(guān)系還可以得出：【想一想】交流電路中P的公式與直流電中電阻的功率式中物理量的含義相同嗎？【例2-6】已知一個白熾燈泡，工作時的電阻為484Ω，其兩端的正弦電壓u=311sin（314t－60°）V，求：（1）通過燈的電流相量及瞬時值表達(dá)式i；（2）燈工作時的平均功率。解：（略）【想一想】若把電壓的頻率提高到原來的2倍，結(jié)果如何？二、純電感L電路1．電感元件上電壓和電流的關(guān)系由電磁感應(yīng)定律可以得出電感元件的電壓和電流的相互關(guān)系式若設(shè)i為參考量，即將電流代入電壓表達(dá)式得到：由此可見：（1）電壓、電流的頻率相同（2）電壓和電流的相位不同電流滯后電壓90°。（3）電壓和電流的數(shù)值關(guān)系：只有最大值和有效值符合歐姆定律。Um=ωLImU=ωLI=XLI式中XL稱為感抗，單位為歐姆（Ω），且XL=ωL=2πfL電感具有“通直流隔交流”的作用。（4）電壓和電流的相量關(guān)系式，相量圖如圖2-11（c）所示?！居懻摗扛锌沟膯挝慌c電阻單位相同，但兩者對于電流的阻礙作用的本質(zhì)區(qū)別是有的，是什么呢？2．電感電路的功率（1）瞬時功率p=ui=Umsin(ωt+90°)×Imsinωt=UIsin2ωt。（2）有功功率這說明純電感元件不消耗有功功率，但是純電感與電源之間存在著能量交換。電感元件儲存的磁場能大小為：（3）無功功率QL只反映電感中能量互換的功率，并不是消耗的功率，單位是乏爾（var）。無功的含義是“交換”，并不是“無用”?！鞠胍幌搿磕軓淖置嫔习褵o功功率理解為“無用”之功嗎？無功的真正含義是什么？【例2-7】（略）【想一想】電感的有功功率P=？若把此電源的頻率提高到原來的2倍，結(jié)果如何？【課堂互動】若這個電感線圈的直流電阻不可忽略，其值為R=100Ω，此交流電路還是純電感電路嗎？是不是可以看成是純電阻和純電感的串聯(lián)電路呢？電壓和電流的相位差還是90°嗎？有功功率是多少？這個電感線圈對交流電的總的阻礙作用是多少？三、純電容C電路1．電壓和電流的關(guān)系（1）電壓和電流的數(shù)值關(guān)系電容元件具有“隔直流通交流”作用。電壓和電流的最大值和有效值均符合歐姆定律，即但（2）電壓和電流的頻率相同。（3）電壓和電流的相位關(guān)系即電流總是比電壓超前90°（圖2-12（c））。（4）電壓和電流的相量關(guān)系電壓和電流的相量關(guān)系2．電容電路的功率（1）瞬時功率p=ui=Umsinωt×Imsin(ωt+90°)=UIsin2ωt（2）有功功率有功（平均）功率P=0。電容元件儲存的電場能為：（3）無功功率【想一想】在電容電路中無功的真正含義又是什么？【例2-8】【想一想】當(dāng)電源電壓不變，而頻率變?yōu)?000Hz時無功功率變化嗎？【課堂互動】根據(jù)以上的教學(xué)內(nèi)容，讓同學(xué)們自己設(shè)計一個“單一參數(shù)正弦交流電路的電壓、電流、功率等分析小結(jié)表”，將三種純電路的電壓、電流等做一個對比?！鞠胍幌搿恳粋€電阻為R的電感線圈和C串聯(lián)，相當(dāng)于一個什么電路呢？作業(yè)：7～9題。課題四RLC串聯(lián)電路及串聯(lián)諧振本課題討論的R、L、C的串聯(lián)電路就是一種正弦交流電路中的典型電路，單一參數(shù)的電路、RL串聯(lián)電路、RC串聯(lián)電路則可以看成是RLC電路的特例。一、RLC串聯(lián)電路1．電路總電壓u與電流i之間的關(guān)系若令Z的單位也是歐姆Ω，表明了串聯(lián)電路對交流電總的阻礙作用，稱為電路的阻抗模。（1）串聯(lián)電路的總電壓U和電流I頻率相同。（2）總電壓和電流數(shù)值關(guān)系：U=|Z|IUm=|Z|Im（3）總電壓u與電流i的相位差由于以電流為參考相量，φi=0，所以u、i的相位差φ=φu-φi=φu，當(dāng)電源的頻率一定時，總電壓u與電流i的相位關(guān)系和有效值關(guān)系都取決于電路參數(shù)R、L、C。①當(dāng)X=XL—XC＞0時，φ＞0，若說明電壓超前電流φ角，電路呈現(xiàn)感性；②當(dāng)X=XL—XC＜0時，φ＜0，說明電壓滯后于電流φ角，電路呈現(xiàn)容性；③當(dāng)X=XL—XC=0時，φ=0，說明電壓與電流同相位，電路呈現(xiàn)電阻性。（4）總電壓u與電流i的相量關(guān)系其中Z=R+j（XL－XC）2．RLC串聯(lián)電路的功率（1）有功功率（2）無功功率Q（3）視在功率S把電路中電流和總電壓有效值的乘積定義為電路的視在功率，用S表示，即S=UI。單位用伏安（VA）作單位，1VA=1W。圖2-14電壓、阻抗及功率三角形（a）電壓三角形（b）阻抗三角形（c）功率三角形P、Q、S三者也構(gòu)成直角三角形，稱為功率三角形，如圖2-14（c）所示。（4）功率因數(shù)有功功率與電源視在功率的比值稱為功率因數(shù)，用cosφ表示。額定視在功率SN為電氣設(shè)備的容量，即SN=UNINP=UNINcosφ【想一想】當(dāng)cosφ為多少時，P=S？此時，電路呈現(xiàn)什么性質(zhì)？【例2-9】已知一個線圈的參數(shù)為R=6Ω和XL＝8Ω，與XC＝2Ω的電容器串聯(lián)后接在220V的正弦交流電源上。求：（1）電路中的電流I；（2）電流與電源電壓的相位差；（3）線圈上的電壓是多少？【解】（略）【課堂互動】題中電路呈現(xiàn)什么性質(zhì)？電路的P=？Q=？S=？cosφ=？采用什么方法能使該電路呈現(xiàn)出電阻性質(zhì)呢？二、串聯(lián)諧振1．串聯(lián)諧振的條件從RLC電路的分析可知：當(dāng)X=XL—XC=0時，電路相當(dāng)于“純電阻”電路，其總電壓U和總電流I同相，電路出現(xiàn)“諧振”。即：φ=0。f0稱為串聯(lián)電路的諧振頻率。與什么有關(guān)？【課堂互動】某收音機的輸入調(diào)諧電路中L=260μH，若要收聽頻率為828kHZ（該頻率就是串聯(lián)諧振頻率f0）的北京廣播電臺的新聞廣播，應(yīng)將調(diào)諧電容調(diào)整為多大？2．串聯(lián)諧振的特征（1）電流與電壓同相位，電路呈電阻性。（2）電路的阻抗Z最小，Z=R，而電流I最大，即I=I0=U/R。（3）串聯(lián)諧振時此時【課堂互動】對于含有一定電阻的感性負(fù)載和電容器的并聯(lián)電路，你能根據(jù)串聯(lián)諧振的推導(dǎo)過程，推導(dǎo)出并聯(lián)諧振的條件和諧振頻率嗎？試試看！作業(yè)：10題課題五三相交流電源一、交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理1．交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)2．三相電動勢的產(chǎn)生三相繞組中產(chǎn)生的三相對稱電動勢的瞬時值分別表示為規(guī)定：三相電動勢的正方向是從繞組的末端→首端。若某一時刻e的數(shù)值為負(fù)，則說明其方向是從首端→末端。它們的波形圖及相量圖如圖2-16所示。圖2-16三相對稱電動勢的波形圖和相量圖（a）波形圖（b）相量圖【課堂互動】三相電動勢對稱的特征是什么？寫出三相電動勢的相量式？3．相序通常把三相交流電到達(dá)正的最大值（或負(fù)最大）的先后次序稱為相序。例如上述的三相電動勢依次滯后120°，其相序為U→V→W（順相序）；反之為逆相序。二、三相電源的連接星形（Y）連接和三角形（△）連接。1．星形連接的特點介紹圖2-17中星形連接的特點圖2-17三相電源的星形連接（a）電源的星形連接電路（b）三相四線制2．三相四線制三相四線制供電系統(tǒng)可輸送兩種電壓：①相電壓UP：是指相線與中線之間的電壓，用UU、UV、UW表示；②線電壓UL：是指相線與相線之間的電壓，用UUV、UVW、UWU表示。通常規(guī)定各相電動勢的參考方向為從繞組的末端指向始端。相電壓的參考方向：線電壓的參考方向：線電壓與相電壓的相量圖如圖2-18所示。由于三相電動勢是對稱的，故相電壓也是對稱的，相電壓的相量式為圖2-18線電壓與相電壓的相量圖【課堂互動】在相電壓已知的情況下，你能根據(jù)uuv=uu－uv，寫出UUV的相量式嗎？能求出線電壓UUV和UU的相位關(guān)系和數(shù)值關(guān)系嗎？③線電壓和相電壓的關(guān)系：由圖2-18可知，線電壓也是對稱的，在相位上比相應(yīng)的相電壓超前30°。一般低壓供電系統(tǒng)的線電壓是380V，它的相電壓是220V?！居懻摗可钪心男╇娖饔孟嚯妷?，哪些電器用線電壓？家庭中的插座是什么樣子？知道每個插孔代表什么嗎？作業(yè)：預(yù)習(xí)下一節(jié)，并復(fù)習(xí)。課題六三相負(fù)載的連接三相交流電路中，負(fù)載的連接方式有兩種：星形連接和三角形連接。一、三相負(fù)載的星形連接1．負(fù)載的相電壓和線電壓負(fù)載的相電壓UY：負(fù)載作Y形接法時，加在負(fù)載兩端的電壓稱為負(fù)載的相電壓。每相負(fù)載的相電壓有效值都等于電源的相電壓，即：UY=UP，但各相的相電壓的相位各差了120°。負(fù)載的線電壓：就是電源的線電壓UL。各線電壓大小相等，相位各差120°，且超前相應(yīng)的相電壓30°。2．負(fù)載的相電流IP、線電流IL（1）相電流。相電流指流過每一相負(fù)載的電流，用IP表示若三相負(fù)載是對稱的，ZU=ZV=ZW=Z，則相電流也對稱（即大小相等，頻率相同，相位各差120°），其相量式為：，如圖2-20（b）所示。每一相的相電流有效值均為（2）Y形連接的線電流IL。線電流指流過火線中的電流（IU、IV、IW）。IP=IL，可以看出，三相負(fù)載對稱時，線電流也是對稱的，相電壓和相電流的數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系見圖2-20（b）所示?！居懻摗磕隳芨鶕?jù)基爾霍夫電流定律計算出流過中線電流嗎？當(dāng)負(fù)載對稱時，中線上有電流嗎？中線可以去掉嗎？當(dāng)負(fù)載不對稱時，中線上有無電流？中線的作用是什么？3．中線的電流及作用中線電流為（1）當(dāng)負(fù)載對稱（如三相電機、三相電爐）時，負(fù)載的相電流是對稱的，中線電流IN=0，三相四制可以取消中線變成三相三線制。（2）當(dāng)負(fù)載不對稱時，三個負(fù)載的相電流則不再對稱，見圖2-20（a）所示，三個相電流的“和矢量”不為零，即中線電流IN≠0，此時，中線是必需的。中線的作用是保證星形連接負(fù)載的相電壓等于電源的相電壓。【課堂互動】由學(xué)生總結(jié)負(fù)載不對時中線所起的作用。二、三相負(fù)載的三角形連接1．負(fù)載的相電壓負(fù)載的相電壓與電源的線電壓相等。因此，無論負(fù)載對稱與否，其相電壓總是對稱的，圖2-21負(fù)載的三角形連接2．負(fù)載的相電流和線電流（1）三角形連接時，流過每一相負(fù)載的電流叫相電流IP（IUV、IVW、IWU）。當(dāng)三相負(fù)載對稱時，相電流也是對稱的，即IP=IUV=IVW=IWU=UL/Z（2）線電流。流過火線的電流稱為線電流，用IL（IU、IV、IW）表示，假設(shè)三相負(fù)載為對稱性的感性負(fù)載，每相負(fù)載上的電流均滯后對應(yīng)的電壓φ角，三個線電流也是對稱的，線電流相位滯后于相應(yīng)的相電流30°，數(shù)值上【討論】線電流與相電流的數(shù)值和相位關(guān)系怎樣導(dǎo)出的？【例2-10】如圖2-21所示的三相三線制電路，各相負(fù)載的復(fù)阻抗Z=3+j4Ω，電源線電壓為380V，試求（1）負(fù)載的相電流和線電流及它們間的相位差。（2）相電流和相電壓的相位差?！窘狻浚裕居懻摗咳舭杨}中負(fù)載作星形連接，接在該電源上，相電流和線電流又是多少呢？若每相負(fù)載換成5Ω的電阻，結(jié)果會如何？三、三相電路的功率1．三相負(fù)載的總的有功功率如果三相負(fù)載對稱，則不論負(fù)載為星形連接還是三角形連接，2．三相負(fù)載總的無功功率總無功功率也等于三相負(fù)載的無功功率之和，如果三相負(fù)載對稱，則不論負(fù)載為星形連接還是三角形連接，總無功功率3．三相電路的視在功率應(yīng)當(dāng)注意：在電源電壓不變的情況下，同一個負(fù)載星形連接和三角形連接時所消耗的功率是不同的，三角形連接時的功率是星形連接時的三倍，即【課堂互動】若一臺三相電動機額定電壓為220V，電源的線電壓為380V，電機繞組應(yīng)作什么形式的連接？若電動機的額定電壓為380V，對該電源又該作何種連接？作業(yè)：11～14題單元三磁路及電磁器件（共8學(xué)時）導(dǎo)入新課：常用的電動機、變壓器，以及在汽車上用到的電磁鐵、繼電器、各種電磁閥，都是有鐵芯的線圈，所以在這些電氣設(shè)備中不僅存在電路問題，也存在著磁路問題。比如電氣設(shè)備內(nèi)部的電與磁的相互作用、相互轉(zhuǎn)換等。本單元就來學(xué)習(xí)磁路及電磁器件的知識?！n題一磁場與電磁感應(yīng)一、磁場的基本物理量1．磁感應(yīng)強度B2．磁通量Φ若磁場為均勻磁場，Φ的大小可用Φ=BS公式計算。3．磁導(dǎo)率μ圖3-1直導(dǎo)體周圍的磁場磁導(dǎo)率μ用來衡量磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。如圖3-1所示的直導(dǎo)體，在導(dǎo)體附近X點處的磁感應(yīng)強度Bx磁導(dǎo)率μ的單位：亨每米(H／m)。不同的介質(zhì)，磁導(dǎo)率μ也不同。例如真空的磁導(dǎo)率μ0＝4π×10-7H／m，一般磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率μ與真空中磁導(dǎo)率μ0的比值，稱為相對磁導(dǎo)率，用μr表示，即相對磁導(dǎo)率μr的物理意義：根據(jù)磁介質(zhì)相對磁導(dǎo)率的不同，材料分成三大類：第一類μr略小于1，稱為逆磁（反磁）材料；第二類μr略大于1，順磁材料。這兩類統(tǒng)稱為非鐵磁性材料。第三類為鐵磁性材料。4．磁場強度H磁場強度H也是磁場的—個基本物理量。上式中，H為磁場強度，單位為安每米(A／m)。由圖3-1可知，磁場中X點的磁場強度Hx為由此可見，磁場強度的大小取決于電流的大小、載流導(dǎo)體的形狀及幾何位置，而與磁介質(zhì)無關(guān)（而B與磁介質(zhì)有關(guān)，使磁場的計算變得復(fù)雜）。H和B同為矢量。H的方向就是該點B的方向。二、電磁感應(yīng)1．電磁感應(yīng)定律在電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢上式中的負(fù)號表明：感生電動勢的方向總是阻礙原磁通量的變化趨勢。2．自感和互感(1)自感（2）互感我們把一個線圈的電流變化在緊靠它的另一個線圈中產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象叫做互感。課題二鐵磁材料的磁性能一、鐵磁材料的磁性能鐵磁材料的磁性能主要包括高導(dǎo)磁性、磁飽和性和磁滯性。1.高導(dǎo)磁性2．磁飽和性當(dāng)外磁場（或勵磁電流）增大到一定數(shù)值時，其內(nèi)部所有的磁疇已基本上都轉(zhuǎn)向與外磁場方向一致的方向上，因而即便再增大勵磁電流，其磁性也不能繼續(xù)增強，這就是鐵磁材料的磁飽和性。3．磁滯性當(dāng)給鐵磁材料加上一個交變的外磁場時，鐵磁材料在磁場中反復(fù)磁化，在反復(fù)磁化過程中，磁感應(yīng)強度B的變化總是滯后于磁場強度H的變化，這種特性稱為鐵磁材料的磁滯性。二、鐵磁材料的分類鐵磁材料按其磁性能可分為軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料三種類型。1．軟磁材料2．硬磁材料3．矩磁材料【想一想】還有哪些地方用到上述鐵磁材料？三、磁滯損耗和渦流損耗1．磁滯損耗鐵磁材料在反復(fù)磁化過程中的能量損失為磁滯損耗。2．渦流損耗鐵磁材料導(dǎo)磁，同時也導(dǎo)電，因而在交變磁通的作用下鐵芯內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在垂直于磁通的鐵芯平面內(nèi)圍繞磁力線呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流損耗用ΔPe表示。減小渦流的方法是：彼此相互絕緣的硅鋼片疊合，做成電器設(shè)備的鐵芯【課堂互動】變壓器和電動機、三相硅整流發(fā)電機所用的鐵芯是什么樣子？為什么不用一整塊鐵芯呢？課題三磁路及磁路歐姆定律一、磁路、磁動勢、磁阻1．磁路由鐵芯所限定的磁場稱為磁路。介紹常見的幾種電氣設(shè)備的磁路。2．磁動勢把NI乘積稱作磁路的磁動勢，簡稱磁勢，用F表示，單位是安·匝。F=N·I3．磁阻磁阻用來表示磁路對磁動勢建立磁通所呈現(xiàn)的阻力，用Rm表示。式中——磁路的長度（m）；S——磁路的截面積（m2）；μ——磁路材料的磁導(dǎo)率。磁阻的單位是：１／Ｈ(亨-1)。二、磁路歐姆定律在磁路中，磁通Φ與磁動勢NI成正比，與磁阻Rm成反比，這就是磁路歐姆定律，它的表示式為比較磁路歐姆定律和電路歐姆定律：對于鐵磁材料，由于μ不是常數(shù)，故Rm也不是常數(shù)。因此，上式主要被用來定性分析磁路，一般不能直接用于磁路計算?！菊n堂互動】磁路歐姆定律與電路歐姆定律相比存在什么對應(yīng)關(guān)系？列出對應(yīng)表。作業(yè)：1～4題課題四變壓器導(dǎo)入：【想一想】我們生活中使用的三相照明用電是怎樣傳輸過來的？中間經(jīng)過什么環(huán)節(jié)？變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止的電氣設(shè)備，它具有變電壓、變電流和變阻抗的作用。變壓器種類很多，按其用途不同，有電源變壓器、控制變壓器、電焊變壓器、自耦變壓器、儀用互感器等。一、單相變壓器的結(jié)構(gòu)單相變壓器由閉合鐵芯和兩個繞組及輔助設(shè)備等組成。變壓器從結(jié)構(gòu)可分為兩種：芯式和殼式。二、變壓器的工作原理1．變壓器的空載運行變壓器原線圈接上額定的交變電壓u1，副線圈開路不接負(fù)載（開路i2=0），這種狀態(tài)稱為空載運行。K稱為變壓比或變比。當(dāng)K＞1時,變壓器為降壓變壓器；當(dāng)K＜1時，為升壓變壓器。【想一想】學(xué)生總結(jié)變壓器的工作原理實質(zhì)是什么？【例3-1】某單相變壓器接到電壓U1=380V的電源上，已知副邊空載電壓U20=19V，副繞組匝數(shù)N2=100匝，求變壓器變比K及N1。2．變壓器負(fù)載運行（1）變壓器負(fù)載運行時初、次級的電壓關(guān)系變壓器的原繞組接交流電壓u1，副繞組接負(fù)載Z2，變壓器向負(fù)載供電，這種運行狀態(tài)稱為負(fù)載運行（2）變壓器負(fù)載運行時初、次級的電流關(guān)系【課堂互動】變壓器能變換功率嗎？3.變壓器的阻抗變換作用可見，接在變壓器副邊的負(fù)載阻抗|Z2|反映到變壓器原邊的等效阻抗Z1是|Z2|的K2倍，這就是變壓器的阻抗變換作用。當(dāng)匝數(shù)比K不同時，同樣的副邊負(fù)載阻抗值反映到原邊的等效阻值Z1也不同?！菊n堂互動】喇叭的電阻為8Ω，功率放大器輸出端的輸出電阻為288Ω，要使喇叭接入放大器輸出端，得到最大功率，問喇叭能否直接接入功率放大器的輸出端？怎樣接入才能使喇叭發(fā)出最大聲音？【例3-2】有一臺機床控制變壓器，初級電壓為220V，次級電壓為36V，如果次級接入一個100W/36V的燈泡，若不考慮變壓器繞組的阻抗，問：（1）初、次級的電流是多少？（2）當(dāng)次級接入兩個這樣的燈泡（也能正常運行）時，初、次級的電流又是多少？【解】（略）三、變壓器的額定值額定值通常標(biāo)注在變壓器的銘牌上，又稱銘牌值。變壓器的額定值主要包括額定電壓、額定電流、額定容量、阻抗電壓和額定頻率。1．額定電壓U1N、U2N2．額定電流I1N、I2N3．額定容量SN4．額定頻率fN5．變壓器的損耗和效率（1）變壓器的損耗變壓器主要有兩部分損耗：鐵損耗ΔPFe和銅損耗ΔPCu。（2）變壓器的效率η變壓器的效率比較高，一般小容量變壓器的效率都在70%～80%左右，大型供電變壓器在額定負(fù)載時的效率可達(dá)到99%?！纠?-3】某照明變壓器的額定容量SN=600VA，額定電壓為220V/36V。試求：（1）原、副邊的額定電流I1N、I2N；（2）在副邊最多可以接幾盞36V、50W的燈泡？【解】（略）【討論】在副邊只接一盞36V/50W的燈泡時，原、副邊的電流還與額定電流相等嗎？作業(yè)：5～8題課題五幾種特殊的變壓器一、自耦變壓器普通變壓器的初級繞組和次級繞組是互相分開的。而自耦變壓器的原邊電路與副邊電路共用一部分線圈。原、副邊之間除了有磁的聯(lián)系之外，還有直接電的聯(lián)系。在自耦變壓器中，原來的變壓公式仍可以運用，式中K為自耦變壓器的變壓比。當(dāng)自耦變壓器接上負(fù)載，副邊有電流i2輸出時，有電流表達(dá)式表明，自耦變壓器中原、副邊電流的大小與線圈匝數(shù)成反比。使用自耦調(diào)壓器時應(yīng)注意兩點：二、電流互感器1．電流互感器結(jié)構(gòu)和原理電流互感器實際就是利用變壓器的原理，將大電流變換成小電流（實際為升壓變壓器）。2．使用電流互感器時的注意事項（1）電流互感器在運行中不允許副邊開路。（2）電流互感器的鐵芯和副邊繞組的一端也必須接地。3．鉗形電流表（電流互感器的一種變形）電流互感器的副繞組繞在鐵芯上并與電流表接成閉合回路，可從電流表上直接讀出被測電流的大小。鉗形電流表用來測量正在運行中的設(shè)備的電流，不用斷開設(shè)備。4．脈沖變壓器脈沖變壓器是用來變換脈沖電壓的，其作用是將輸入的脈沖電壓（不連續(xù)變化的電壓）經(jīng)變壓器變換后，輸出的脈沖電壓波形失真盡可能地小，這是其最基本的要求。三、汽車上使用的變壓器1．點火線圈就是一臺升壓變壓器，它能將汽車電源系統(tǒng)提供的12V的低電壓，變?yōu)楦哌_(dá)15千伏甚至以上的高壓，用于點燃發(fā)動機內(nèi)的可燃混合氣。點火線圈有開磁路、閉磁路兩種形式。2．基于變壓器原理的傳感器壓力傳感器在汽車上有兩個方面的作用：一是用于氣壓的檢測，包括進(jìn)氣真空度、大氣壓力、氣缸內(nèi)的氣壓及輪胎氣壓等；二是用于油壓的檢測，包括變速箱油壓、制動閥油壓等。3．脈沖變壓器在汽車上應(yīng)用作業(yè)：8～13題課題六電磁鐵及繼電器一、電磁鐵1．電磁鐵的結(jié)構(gòu)常見的電磁鐵結(jié)構(gòu)形式有馬蹄式、拍合式和螺管式。它們都是由鐵芯、線圈和銜鐵三個基本部分組成的。電磁鐵線圈通電后，鐵芯吸引銜鐵的力稱為電磁吸力。電磁吸力的計算公式為2．直流電磁鐵及其在汽車上的應(yīng)用直流電磁鐵的勵磁電流是恒定不變的，其磁動勢I·N也是恒定不變的。但隨著銜鐵的吸合，空氣氣隙變小，吸合后空氣氣隙將消失，磁路的磁阻會顯著減小，因而磁通Φ要增大。由上式可知，吸合后的電磁力要比吸合前大得多。電磁鐵的特點應(yīng)用到汽車上：（1）觸點式電壓調(diào)節(jié)器；（2）電喇叭【討論】汽車上還有哪些形式的電壓調(diào)節(jié)器和電喇叭？二、繼電器【課堂互動】準(zhǔn)備幾個不同的汽車?yán)^電器，讓學(xué)生認(rèn)識。汽車上安裝了許多繼電器，如：起動繼電器、喇叭繼電器、前照燈繼電器等等，繼電器是自動控制電路中常用的一種元件，它是用較小的電流來控制較大的電流的一種自動開關(guān)，在電路中起著自動操作、自動調(diào)節(jié)、安全保護等作用。1．繼電器的類型2．繼電器的結(jié)構(gòu)（1）電磁式繼電器；（2）干簧式繼電器3．常用繼電器的符號4．選用繼電器時的注意事項：5．繼電器在汽車上的典型應(yīng)用【課堂互動】準(zhǔn)備兩個汽車用常開、常閉繼電器和萬用表，用萬用表怎樣檢測一個常開繼電器的好壞？單元四電動機（共6學(xué)時）本單元主要討論直流電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理、起動、調(diào)速和反轉(zhuǎn)；步進(jìn)電動機的工作原理等。課題一直流電動機的結(jié)構(gòu)、原理、特性一、直流電動機的結(jié)構(gòu)1．直流電動機的結(jié)構(gòu)直流電動機主要由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部分組成，定子與轉(zhuǎn)子之間有很小的氣隙。（1）定子定子由機座、主磁極、換向磁極、端蓋和電刷裝置等部分構(gòu)成。（2）轉(zhuǎn)子直流電動機的轉(zhuǎn)子習(xí)慣上稱為電樞，由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。二、直流電動機的工作原理【想一想】通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力的方向如何判定？受力的大小如何計算？直流電動機與交流電動機原理大致相似，都是基于電磁感應(yīng)的原理，使得轉(zhuǎn)軸受到一個力偶的作用旋轉(zhuǎn)起來。1．轉(zhuǎn)動原理以最簡單的電動機模型來說明電動機的轉(zhuǎn)動原理?！鞠胍幌搿苛氐挠嬎愎?？2．電磁轉(zhuǎn)矩直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M可以用下式來表示M=KTΦIa式中，KT為電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)，與電機的結(jié)構(gòu)有關(guān)，它是個常數(shù)；Φ為每極磁通，單位是Wb；Ia為電樞電流，單位為A；M的單位為N·m。3．電樞電動勢和電樞電流所以電動機電樞總的電動勢為Ef=KeΦn式中，Ke為電樞電動勢系數(shù)，與電動機的結(jié)構(gòu)有關(guān)，是個常數(shù)；n為電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，由圖4-5可以得出直流電機的電壓平衡關(guān)系式：U=Ef+IaRa即：外加電壓U一部分用來抵消反電動勢，另一部分降在電樞的電阻上。Ra為電樞回路的總電阻。電樞電流的關(guān)系式【想一想】如何判斷圖4-4中ab邊和cd邊產(chǎn)生的感生電動勢的方向？三、直流電動機的分類直流電動機的磁場有兩種產(chǎn)生方式：一種由永久磁鐵產(chǎn)生磁場；一種是給定子鐵心上的勵磁繞組通直流電而產(chǎn)生磁場。按照不同的勵磁方式，直流電動機可以分為：他勵式、并勵式、串勵式和復(fù)勵式四種。1．他勵式直流電動機2．并勵式直流電動機3．串勵直流電動機勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)之后，外接一個直流電源，由一個開關(guān)控制。其特點是勵磁電流If與電樞電流Ia相同。4．復(fù)勵直流電動機【討論】四種勵磁方式的電機的用途和各自特點。汽車上有哪些地方用直流電動機？四、串勵式直流電動機的工作特性M=KTΦIa=KKTIa2=K′Ia2上式中K為比例系數(shù)，K′=KKT（1）說明主磁通若不考慮飽和時，M與電樞電流的平方成正比。由電壓平衡方程：U=Ef+（Ra+Rf）Ia=KeΦn+（Ra+Rf）Ia可得由M=KTΦIa可以得出：，將其代入上式后得到：（2）該曲線表明，當(dāng)電機處于輕載或空載（Ia=0）時，轉(zhuǎn)速很高，容易發(fā)生飛車事故；當(dāng)負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)速下降很快，說明特性很軟，因此串勵式直流電動機不允許在輕載或空載狀態(tài)下運行。由于串勵式直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比，因此起動轉(zhuǎn)矩較大，過載能力較強，汽車上的起動機采用的就是串勵式直流電動機，在電動門窗系統(tǒng)中也有使用串勵式直流電動機?！鞠胍幌搿科嚻饎訖C的主要作用是什么？作業(yè)：1～3題課題二直流電動機的起動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速一、起動直流電動機的起動方法有：直接起動、降壓起動。其中降壓起動又有兩種方法：一是降低電樞的端電壓；二是在電樞回路中串聯(lián)電阻。1．直接起動2．降壓起動（1）降低電樞電壓起動（2）電樞回路串電阻起動【例4-1】一臺并勵式直流電動機，PN=10kW，IN=54.8A，UN=220V，電樞電阻Ra=0.4Ω。若采用直接起動方法，起動電流為多少？若采用電樞回路串電阻的起動方法，將起動電流降為額定值的1.5倍，則應(yīng)該串多大的起動電阻？【解】直接起動時，起動電流為在電樞回路串電阻起動時，起動電流為則起動電阻二、制動直流電動機的制動方式有：機械制動、電氣制動。電氣制動是指通過某種方法，讓電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電機的轉(zhuǎn)動方向相反，從而形成制動轉(zhuǎn)矩的一種方法，它又分為能耗制動、反接制動和回饋制動三種方法。三、反轉(zhuǎn)【想一想】當(dāng)要改變通電的直導(dǎo)體在磁場中受到的電磁力方向或改變通電線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)方向時，可以通過什么途徑？由電磁轉(zhuǎn)矩公式可知，改變電磁轉(zhuǎn)矩方向的方法有兩種：①保持電樞電流方向不變，改變勵磁電流的方向（換接電源線）。②保持勵磁電流的方向不變，改變電樞電流的方向?！居懻摗科嚿想妱娱T窗、電動后視鏡、電動座椅中使用的電動機是如何實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的呢？四、直流電動機的調(diào)速根據(jù)直流電機的機械特性表達(dá)式：從上式可知，直流電動機的調(diào)速方法有三種：（以并勵式電機為例說明）第一種：當(dāng)負(fù)載不變時，通過改變電源電壓U進(jìn)行調(diào)速；第二種：通過改變電樞電路中的電阻Ra來調(diào)速；第三種：通過改變勵磁磁通Φ進(jìn)行調(diào)速。1．改變電源電壓U調(diào)速2．在電樞電路中串聯(lián)電阻調(diào)速圖4-10在電樞電路中串聯(lián)電阻調(diào)速（空調(diào)鼓風(fēng)電機調(diào)速電路）1—鼓風(fēng)機開關(guān)；2—調(diào)速電阻；3—限溫開關(guān)；4—鼓風(fēng)機例如汽車上的空調(diào)鼓風(fēng)電機調(diào)速就采用了這種方法。3．改變勵磁磁通調(diào)速在勵磁電路中串聯(lián)一個勵磁變阻器Rf，保持電樞電壓及電樞電阻不變，通過改變勵磁回路中串聯(lián)的勵磁變阻Rf，從而改變勵磁電流和勵磁磁通，實現(xiàn)調(diào)速。隨著Rf增大→勵磁電流減弱→磁通Φ變小→轉(zhuǎn)速上升；反之，勵磁變阻值Rf減小，則電動機轉(zhuǎn)速降低。圖4-12可反映出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系?！菊n堂互動】由學(xué)生總結(jié)三種調(diào)速方法的特點。作業(yè)：4～6課題三步進(jìn)電動機在汽車上，常用它作為執(zhí)行元件，如怠速控制系統(tǒng)中以及電子車速里程表（如奧迪100型轎車）中都使用了步進(jìn)電動機。步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)角與輸入的脈沖數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，而且不受電壓波動、負(fù)載變化和外界環(huán)境等影響。每輸入一個電脈沖，步進(jìn)電動機就轉(zhuǎn)過一個固定的角度，而它的旋轉(zhuǎn)方向是隨著輸入脈沖相序的改變而改變的。步進(jìn)電動機可以分為：反應(yīng)式步進(jìn)電機、激磁式步進(jìn)電機兩種。一、簡單的反應(yīng)式步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)和原理1．單三拍通電方式的步進(jìn)電機結(jié)論：①如果改變通入的電脈沖順序（不再按A—B—C—A……順序）通電，轉(zhuǎn)子就會反方向（逆時針）一步步地轉(zhuǎn)動。②改變通入的電脈沖頻率，就會改變電動機的轉(zhuǎn)速。頻率越高，步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速就越快。步進(jìn)角θ：我們把轉(zhuǎn)子在空間每旋轉(zhuǎn)一個角度，稱為前進(jìn)了一步，這個角度稱為步進(jìn)角θ。單三拍：把從一相繞組A通入脈沖信號轉(zhuǎn)換到另一相繞組B通電稱為一拍，象這種反應(yīng)式步進(jìn)電動機每經(jīng)過一拍，轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步的通電方式就稱為“單三拍”（轉(zhuǎn)子回到A—A′軸線的位置通電需要轉(zhuǎn)換三次）。所謂“單”是指每次只有一個繞組單獨通電。2．六拍如果在A相不斷電的情況下又接通B相（不是單獨通電），此時，定子A相繞組產(chǎn)生的磁場和B相繞組產(chǎn)生的磁場共同作用，使轉(zhuǎn)子不能順時針旋轉(zhuǎn)60°，只能轉(zhuǎn)30°，這時步進(jìn)角將會減小一半。此時如果按A—AB—B—BC—C—CA方式順序通電、斷電，則轉(zhuǎn)子將按θ/2步進(jìn)角以順時針旋轉(zhuǎn)。這種通電方式稱為“六拍”?！菊n堂互動】讓學(xué)生總結(jié)，通過什么改變步進(jìn)電動機的旋轉(zhuǎn)方向？步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率是什么關(guān)系？二、實際反應(yīng)式步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)示意圖在定子繞組磁場作用下，步進(jìn)電機每運行一拍，轉(zhuǎn)子則轉(zhuǎn)過相當(dāng)于t/m齒距的角度θ，即有上式中，Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距的運行節(jié)拍數(shù)。因此，步進(jìn)電機通電N拍，轉(zhuǎn)子則轉(zhuǎn)過N·θ的角度，相當(dāng)于一個齒距。目前常見的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機定子有6個磁極，每個磁極上有5個齒，轉(zhuǎn)子上有40個齒（Z=40），這種電機若按單三拍通電（N=3），則θ=3°；若按六拍通電（N=6），則θ=1.5°?！鞠胍幌搿繉嶋H的脈沖頻率如果過高，可能會出現(xiàn)什么后果？作業(yè)：總結(jié)本章內(nèi)容，預(yù)習(xí)下一章單元五汽車常用儀器儀表的使用（共4學(xué)時）本單元主要介紹兆歐表、汽車萬用表、汽車專用示波器的使用方法。課題一兆歐表兆歐表又稱搖表，它是專門用于檢查和測量電機、電器或供電線路的絕緣電阻的一種可攜帶式儀表。一、兆歐表的結(jié)構(gòu)及測量原理1．兆歐表的結(jié)構(gòu)常用兆歐表包括比率表型的磁電系測量機構(gòu)和手搖直流發(fā)電機兩個部分。2．兆歐表的工作原理圖5-2兆歐表的工作原理【想一想】已知并聯(lián)電壓的情況下，怎么求一條支路上的電流？兆歐表的電路原理如圖5-2所示。兩個線圈上電流分別為兩式相除可得在電流的比例式中，只有RX為變量，所以改變RX的數(shù)值，就會引起I1/I2的變化。當(dāng)M1≠M2時，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直到M1=M2時，指針停止。指針偏轉(zhuǎn)的角度只決定于I1和I2的比值，此時指針?biāo)傅氖强潭缺P上顯示的被測設(shè)備的絕緣電阻值。當(dāng)E端與L端短接時，I1為最大，指針順時針方向偏轉(zhuǎn)到最大位置，即“0”位置；當(dāng)E、L端未接被測電阻時，RX→∞，I1=0，指針逆時針方向轉(zhuǎn)到“∞”的位置。二、兆歐表的使用1．正確使用兆歐表（1）選用兆歐表時，其額定電壓一定要與被測的電器或線路的工作電壓相對應(yīng)。（2）使用前檢查兆歐表是否完好，要先校表。（3）正確接線。（4）由慢到快搖動手柄，直到轉(zhuǎn)速達(dá)120r/min左右，保持手柄的轉(zhuǎn)速均勻、穩(wěn)定，一般1分鐘穩(wěn)定后，讀數(shù)即可。（5）測量完畢，待兆歐表停止轉(zhuǎn)動，被測物體接地放電以后，才能拆除連接導(dǎo)線。2．使用注意事項【課堂互動】不同型號兆歐表對同一被測試品的測量結(jié)果會存在差異嗎？由學(xué)生測量發(fā)電機勵磁繞組和爪形磁級的絕緣電阻或測量一臺三相異步電機對地的絕緣電阻。課題二汽車用數(shù)字萬用表一、汽車用數(shù)字萬用表的測量功能數(shù)字式萬用表按量程轉(zhuǎn)換方式分為：手動轉(zhuǎn)換式、自動轉(zhuǎn)換式、自動與手動綜合式三種。一般的數(shù)字式萬用表只能測量電壓、電流、電阻、二極管、晶體管和電路的通斷等。而汽車用數(shù)字萬用表功能特別強大，它除了具有數(shù)字式萬和表的功能外，還具有一些汽車專用測試功能，一般還可以測量：溫度、電容、傳感器輸出的電信號頻率、閉合角、占空比、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等項目，并具有峰值保持、讀數(shù)保持（數(shù)據(jù)鎖定）等功能。1．測量直流電壓【課堂互動】讓學(xué)生測量干電池、蓄電池的電壓，掌握測量直流電壓的測量方法。2．測量直流電流【課堂互動】由蓄電池、前照燈、開關(guān)等元件連接閉合電路，讓學(xué)生學(xué)會測量燈泡電路中的電流。3．測量電阻【課堂互動】準(zhǔn)備點火系統(tǒng)的高壓導(dǎo)線、冷卻水溫度傳感器、噴油器、點火線圈等電器設(shè)備，通過測量以上這些設(shè)備的電阻，掌握測量電阻的方法。4．測量溫度【課堂互動】用萬用表測量室內(nèi)的溫度和一杯熱水的溫度。5．測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速6．測量觸點閉合角KM300型汽車萬用表還能進(jìn)行二極管、頻率、和占空比等項目的測試。7.檢測二極管的好壞【課堂互動】準(zhǔn)備一個六管發(fā)電機，由學(xué)生測量整流器上每個二極管的好壞，掌握用萬用表檢測二極管好壞的方法。二、汽車專用數(shù)字表測量注意事項課題三汽車專用示波器一、示波器1.示波器概述示波器：用來顯示和記錄隨時間變化的電量（如電壓、電流等）的儀器稱為示波器。示波器的組成：一般由傳感器（包括夾持器、測試探頭和測針等）、中間處理環(huán)節(jié)和顯示器組成。示波器的分類：2.電控系統(tǒng)輸入信號與輸出信號的種類電控系統(tǒng)部件輸入信號與輸出信號的種類，基本上可分為模擬信號和數(shù)字信號兩種。這些模擬信號和數(shù)字信號可分為直流信號、交流信號、頻率調(diào)制信號、脈寬調(diào)制信號和串行數(shù)據(jù)信號。(1)直流信號波形(2)交流信號波形(3)頻率調(diào)制信號波形(4)脈寬調(diào)制信號波形(5)串行數(shù)據(jù)信號波形3.分析示波器波形的重要參數(shù)(1)幅值(2)頻率(3)形狀(4)脈沖寬度(5)陣列4.示波器波形的識別(1)波形的峰值A(chǔ)(2)波形的頻率f(3)波形的脈沖寬度(4)波形的占空比5.汽車專用示波器的的基本功能汽車專用示波器的基本功能就是對汽車電控系統(tǒng)中的模擬信號和數(shù)字信號進(jìn)行波形顯示；除此之外，還有附加功能，它包括萬用表功能和發(fā)動機性能測試功能。二、VANTAGE—MT2400汽車示波器的使用1．儀器簡介2．使用方法作業(yè)：1～6題單元六模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（共18學(xué)時）課題一半導(dǎo)體知識簡介一、半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性1．半導(dǎo)體及其導(dǎo)電特性純凈的半導(dǎo)體具有晶體結(jié)構(gòu)，所以半導(dǎo)體又稱為晶體。硅和鍺的結(jié)晶純度必須高于99.999999999999%（12個9）時，這樣提純后的單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體是共價鍵結(jié)構(gòu)。本征半導(dǎo)體在絕對零度（－273℃）時，等同于絕緣體。當(dāng)溫度升高（如常