汽車電工電子技術1

汽車電工電子技術汽車直流電路項目一任務一

汽車電路認知一、汽車電路的組成（一）電路概述簡單地講，電路就是電流流過的路徑，它是由各種電子元件和設備以一定方式組成的系統(tǒng)網(wǎng)絡。電路規(guī)?？梢韵嗖詈艽螅〉焦杵系募呻娐?，大到高壓輸電網(wǎng)，如圖1-1所示。電路有三種工作狀態(tài)：通路、開路、短路。

（a）集成電路

（b）高壓輸電網(wǎng)

圖1-1

電路的規(guī)模（二）電路的組成1．一般電路任何一個完整的電路，無論其具體用途和功能怎樣，也不管其復雜程度如何，一般都可以看成是由電源、負載、連接導線和輔助設備這四大部分組成的。如圖1-2所示，在這個簡單的手電筒電路中，干電池是電源，燈泡是負載，而有些手電筒的外殼起到連接導線的作用，其上的推鈕開關則是輔助設備。它可以畫成如圖1-2（c）所示右邊的電路模型圖，簡稱電路圖。

（a）手電筒外觀

（b）手電筒結構（c）手電筒電路

圖1-2簡單的手電筒電路及電路模型電源分為交流電源和直流電源。交流電源的電動勢和電流的大小與方向隨時間在變化，如水電站、火電站、風力發(fā)電站發(fā)出來的電等，由交流電源組成的電路稱為交流電路；而直流電源的電動勢和電流的大小與方向是不變的，如蓄電池、干電池等，由直流電源組成的電路稱為直流電路。

1）電源電源是為電路提供電能的裝置，它把其他形式的能源轉化為電能。例如，將化學能轉換為電能的蓄電池、干電池和鋰電池；將機械能轉換為電能的發(fā)電機。因為非電能的種類很多，所以轉變電能的方式也很多。（a）

（b）

（c）

圖1-3電壓源和電流源

電源也可分為電壓源和電流源，如圖1-3所示。電壓源在其兩端總能保持一定的電壓而不論流過的電流為多大，它不能短路。圖1-3（a）既可表示直流電壓源，也可表示交流電壓源，而圖1-3（b）僅可表示直流電壓源。電流源則總能向外部提供一定的電流而不論其兩端的電壓為多少，它不能斷路，其符號如圖1-3（c）所示。2）負載負載是各種用電設備的總稱，它是將電能或電信號轉換成所需要能量的裝置。例如，電燈泡將電能轉換為光能，汽車燃油泵控制電路中的繼電器將電能轉換為觸點開閉的機械能，電爐將電能轉換為熱能，電視機將電信號轉換成圖像和聲音等。3）連接導線連接導線將電源、負載荷輔助設備連接成一個閉合回路，起傳輸電能的作用。4）輔助設備輔助設備可實現(xiàn)對電路的控制、分配、保護及測量，包括各種開關、按鈕、電流表、電壓表和測量儀等。

2．汽車電路汽車電路一般由相對獨立的系統(tǒng)組成。如表1-1所示為常見汽車電路名稱及其組成。電路名稱電路組成電源電路蓄電池、發(fā)電機、調(diào)節(jié)器及工作狀況指示燈等啟動電路啟動電機、啟動繼電器、啟動開關及啟動保護裝置等點火電路點火線圈、分電器、電子點火器、火花塞、點火開關等照明與信號電路前照燈、霧燈、示寬燈、轉向燈、制動燈、倒車燈、電喇叭及其控制繼電器和開關等儀表與報警電路儀表、傳感器、各種報警指示燈及控制器等電子控制裝置電路電控燃油噴射（EFI）系統(tǒng)、自動變速器（ECT）系統(tǒng)、防抱死制動（ABS）系統(tǒng)、恒速控制及懸架平衡控制等輔助裝置電路風窗刮水器、風窗除霜、啟動預熱裝置、音響裝置、車窗電動升降裝置、電動座椅調(diào)節(jié)裝置及中央電控門鎖裝置等表1-1常見汽車電路二、汽車電路的特點

①低壓直流供電。汽車電氣設備一般采用低壓直流供電，結構越簡化越能保證行駛過程中汽車的安全。低壓供電來源于蓄電池或發(fā)電機，兩者的電壓保持一致。柴油車采用24V低壓直流供電，由兩節(jié)12V蓄電池串聯(lián)后提供；汽油車常采用12V低壓直流供電，由一節(jié)蓄電池或兩節(jié)蓄電池并聯(lián)（要求較大電流的情況）后提供。

圖1-4燈光保護電路工作原理圖1—熔斷絲；2—燈光繼電器；3—車燈總開關；4—電源總開關

②單線制。單線制是指利用汽車發(fā)動機的底盤、車身等金屬機件作為各種電氣設備的公用連線（又稱搭鐵或接地），從而只需要一根導線連接設備與電源。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)，流經(jīng)電氣設備后，再由公共連線流回電源負極而形成回路。如圖1-4所示為汽車燈光保護電路的工作原理圖，該圖即采用單線制。

圖1-5負極搭鐵的位置參考

③負極搭鐵。采用單線制時，電源的一端必須接到車架上，即搭鐵，用符號“⊥”表示。按照電源搭鐵的極性，可分為正極搭鐵和負極搭鐵，包括我國在內(nèi)的絕大多數(shù)國家的汽車都采用負極搭鐵，其參考位置如圖1-5所示。

④用電設備并聯(lián)。用電設備并聯(lián)是指汽車上的各種用電設備都采用并聯(lián)方式與電源連接，每個用電設備都由各自串聯(lián)在其中支路中的專用開關控制，互不產(chǎn)生干擾。⑤設有保險裝置。為了防止因短路或搭鐵而燒壞電路，電路中一般設置有保險裝置，如熔斷器、保險絲等。⑥汽車線路有顏色和編號特征。為方便區(qū)分，汽車所有低壓導線必須選用不同顏色的單色線或雙色線，并根據(jù)廠家的規(guī)定在導線上分別編號。⑦汽車電路由相對獨立的分系統(tǒng)組成。三、汽車電路的基本物理量

（一）電流導體內(nèi)帶電粒子（電子）的定向運動形成電流。在導體中自由電子帶負電，它在電場力的作用下，沿著與電場相反的方向移動形成電流。大小和方向均不隨時間變化的電流稱恒定電流，簡稱直流。電流的產(chǎn)生有兩個條件：一是要有電源提供電能；二是要形成閉合回路。

電流的大小用電流強度來衡量。電流強度是單位時間內(nèi)通過導體單位橫截面的電荷量，用I表示，即（1-1）式中：——電流，單位為A（安［培］）；——電荷量，單位為C（庫［侖］）；——時間，單位為s（秒）。（a），參考方向與實際方向一致（b），參考方向與實際方向相反圖1-6電流的實際方向與參考方向的關系

人們規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，但實際上自由電子移動的方向與規(guī)定相反。對于較復雜的電路，如果一時難以確定電流方向，可以先假設一個方向，稱為參考方向（可用實箭頭表示）。若此后計算出的結果為正值，說明參考方向與電流實際方向一致；若計算結果為負值，說明參考方向與實際方向相反，將方向改過來就行，如圖1-6所示。

（二）電位在電場的不同位置，電荷所具有的電勢能是不相同的。電位就好像水位一樣，高處與低處的能量大小各異。在相同電路中，電子的流動在各個位置的能量大小也不相同。為了表示這種勢能的不同，把單位正電荷在電路中某一點所具有的位能稱為電位，其數(shù)學表達式為（1-2）式中：V——電路中某點的電位，單位為V（伏［特］）；W——電路中某點的電位能，單位是J（焦［耳］）。

在工程實際中，常以地球作為零電位點，用符號“⊥”表示；而對于外殼接地的用電設備，由于已和大地相連，故其電位也為零。如果設備或儀器并未接地，通常將許多元件的連接點作為零電位參考點，這都是為了電位計算的方便。零電位參考點一旦選定，一般是不能隨意改變的。這樣在電路分析時，凡是比參考電位高的點其電位是正電位，比參考電位低的點其電位是負電位?；颍滁c到參考點的電壓：VA=UAO

、VB=U

BO

例1-1

求圖1-7所示中各點的電位。

（a）

（b）

圖1-7例1-1圖解如圖1-7（a）所示，a點的電位,b點的電位如圖1-7（b）所示，a點的電位,b點的電位

（三）電壓

電壓即電路中兩點之間的電位差。電流和水流一樣，只有在兩點中存在著電位或水位差時，電或水才能流動。電路中a，b兩點之間的電位差（即電壓）可表示為（1-3）也可用下式表示為（1-4）式（1-4）表示的的物理含義為：電路中a，b兩點間的電壓在數(shù)值上等于電場力把電荷由a移動到b所做的功W與被移動電荷的電量Q的比值。

電壓的單位為V（伏［特］），常用的電壓單位還有kV（千伏）、mV（毫伏）和μV（微伏），它們之間的換算關系為

電壓的方向規(guī)定為從高電位到低電位，即電位降低的方向。在電路圖中可以用箭頭來表示電壓的指向，即從高電位指向低電位，也可以把高電位用“＋”，低電位用“－”來表示。（a），參考方向與實際方向一致（b），參考方向與實際方向相反圖1-8

電壓的方向

如果一時判斷不出電位的高低，可以先任意畫出一個參考方向，若按這個方向計算的結果為正值，則說明參考方向與實際電壓方向相同，否則相反，如圖1-8所示。一般規(guī)定同一個元件的電壓和電流的參考方向相同，即電流的參考方向為從電壓的正極性端流入該元件，而從它的負極性端流出。此時稱該元件的電壓、電流參考方向為關聯(lián)參考方向；反之，則稱為非關聯(lián)參考方向。

（四）電動勢

為了保證電路中有持續(xù)不斷的電流，在電源內(nèi)部就要有一種力將正電荷從低電位處移到高電位處（電源內(nèi)部帶動單位正電荷從負極到正極所做的功）。這樣在外部電路中，才能使電流再從高電位回到低電位，形成連續(xù)不斷的流動，即電源要能使電路兩端維持一定的電位差。這種在電源內(nèi)部使電路兩端產(chǎn)生和維持電位差的能力稱為電源電動勢。電動勢用字母E表示，單位也是V。理想電源的電動勢與其兩端輸出電壓之間的關系為（1-5）

實際方向：規(guī)定為從電源負極（低電位端）經(jīng)電源內(nèi)部指向電源正極（高電位端），即與電源電壓的方向相反（電位升高的方向），用“+”“-”極性表示。

（五）電功率

在一段時間內(nèi)，電流通過負載時所做的功，稱為電功，用W表示。在電路中電功的計算公式為：單位時間內(nèi)電流所做的功稱為電功率。其中，時間為秒（s），電功率用字母P表示，它是描述電流做功快慢程度的物理量，用公式表示為即（1-6）式中：

P—負載消耗的電功率，單位為W（瓦）U—電路兩端的電壓；I—電路中的電流。

電功的常用單位為kW﹒h，也就是我們常說的“度”。

1kW﹒h（度）=3.6×106J（焦耳）。例題：一臺電視機額定功率是120W，若平均每天使用6小時，每度電的費用為0.5元，求每月（以30天計）應付電費多少？解：每月用電時間是：

t=30*6=180h

每月消耗的電能是：

W=Pt=0.12KW*180h=21.6度每月應付的電費：

0.5元*21.6度=10.3元

任務二

汽車基本電氣元件認知一、電阻（一）電阻的概念

電荷在導體內(nèi)做定向移動會遇到阻礙作用，這種阻礙稱為電阻。具有一定電阻數(shù)值的元器件稱為電阻器，簡稱電阻。電阻一般用字母R表示，單位為（歐［姆］）。

實驗證明，當溫度不變時，一定材料制成的均勻?qū)w，其電阻跟它的長度成正比，跟它的截面積成反比。這個實驗規(guī)律稱為電阻定律，用公式表示為（1-7）式中：R——電阻；——導體的電阻率，單位為（歐米）；——導體的長度，單位為m（米）；S——導體的橫截面面積，單位為m2（米2）。（二）電阻與溫度的關系

一個導體的電阻不僅取決于導體的性質(zhì)，還與工作點的溫度有關。溫度對電阻也有較大的影響。一般來說，溫度越高，金屬導體的電阻會越大。各種材料隨著溫度升高而引起的電阻變化是不相同的。為便于比較，通過實驗測定了不同材料在溫度上升1℃時的電阻變化值，這個數(shù)據(jù)稱為電阻溫度系數(shù)，它的單位是1/℃。

（三）電阻的分類

①電阻按阻值特性可分為固定電阻、可調(diào)電阻和特種電阻等。不能調(diào)節(jié)的稱為定值電阻或固定電阻；可以調(diào)節(jié)的稱為可調(diào)電阻。常見的可調(diào)電阻是滑動變阻器，例如收音機音量調(diào)節(jié)的裝置就是個圓形的滑動變阻器。主要應用于電壓分配的可調(diào)電阻，稱為電位器。②電阻按制造材料可分為碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻、無感電阻和薄膜電阻等。③電阻按安裝方式可分為插件電阻和貼片電阻。④電阻按功能可分為負載電阻、采樣電阻、分流電阻和保護電阻等。

（四）電阻的特性1．歐姆定律歐姆定律的簡述是：通過電阻R的電流I與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻R成反比。歐姆定律用公式表示為或（1-8）例1-2如圖1-9所示，已知：，，電源內(nèi)阻忽略不計；，，，求各點的電位。圖1-9例1-2圖解

選擇電路中的a點為電位參考點（零電位點），設電流方向為順時針方向，則各點的電位如下：a點的電位

b點的電位

c點的電位

e點的電位d點的電位

2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)1）電阻的串聯(lián)兩個或兩個以上的電阻首尾依次相連，中間無任何分支的連接稱為電阻的串聯(lián)。在這種連接方式中，相鄰電阻之間的電流只有一條通路，如圖1-10所示。此電路稱為串聯(lián)電路。在串聯(lián)電路中，一個用電器失靈則總電流將被切斷。圖1-10串聯(lián)電路電阻的串聯(lián)時，有以下幾點特性：串聯(lián)電路各處的電流強度都相同，即；總電壓等于各部分電路的電壓之和，即；總電阻等于各個電阻之和，即。

2）電阻的并聯(lián)將幾個電阻元件的頭和頭相連，尾和尾相連，然后都接在兩個共同端點之間的連接方式稱為電阻的并聯(lián)。在并聯(lián)連接方式中，每個電阻的電流各有一條通路，如圖1-11所示。這種電路稱為并聯(lián)電路。并聯(lián)電路總電阻總是小于阻值最小的單個電阻。在并聯(lián)電路中，一個用電器失靈時不影響其他用電器的功能。大多數(shù)汽車電氣系統(tǒng)接線是并聯(lián)的。實際上，由若干串聯(lián)電路組成的系統(tǒng)的接線是并聯(lián)的。這樣可使每一個組件能獨立于其他組件工作。當某個組件開啟或斷開時，其他組件的操作不應受到影響。圖1-11并聯(lián)電路

電阻的并聯(lián)時，有以下幾點特性：并聯(lián)電路的總電流等于各個電阻上的電流之和，即；并聯(lián)電路上各電阻的電壓都相同，即；總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，即。3．電阻的功率在如圖1-12所示的純電阻電路中，當電流、電壓參考方向一致時，電阻元件的功率為（1-9）由式（1-9）可知：電阻總是消耗能量的。圖1-12純電阻電路

（五）電阻器的標稱方法電阻器的主要參數(shù)包括標稱阻值、允許偏差和額定功率等。電阻器的標稱阻值和允許偏差一般標記在電阻體上，而在電路圖上只標出標稱阻值。電阻器的標稱方法主要有直標法、文字符號法和色標法。①直標法是指用阿拉伯數(shù)字和單位符號在電阻器的外表面直接標出電阻值和允許偏差的方法，如圖1-13（a）所示。②文字符號法是指用阿拉伯數(shù)字和字母按照一定的規(guī)律排列來表示電阻器的電阻值的方法，如將電阻器標成2K7，其中K既做單位，又做小數(shù)點。文字符號法中，偏差通常用百分數(shù)表示，如圖1-13（b）所示，該電阻器的阻值為，允許偏差為。如圖1-13（c）所示為碳膜電阻，阻值為，允許偏差為，其中用級別符號表示允許偏差。

（a）直標法

（b）文字符號法

（c）文字符號法圖1-13電阻器的直標法和文字符號法③色標法是指用不同顏色的色環(huán)來表示電阻器的電阻值和允許偏差的方法。常用的色標法有四環(huán)標注法和五環(huán)標注法。四環(huán)標注法：主要用于表示普通電阻的阻值，標注法如圖1-14所示。例如，某電阻器的色環(huán)顏色依次是黃、紫、橙、金，則此電阻器的電阻值為，允許偏差為。五環(huán)標注法：主要用于表示精密電阻的阻值，標注法如圖1-15所示。例如，某電阻器的色環(huán)顏色依次是紅、紫、黑、銀、棕，則其標稱阻值為，允許誤差為。

圖1-14四環(huán)標注法圖1-15五環(huán)標注法（六）特殊電阻器及其在汽車上的應用1．光敏電阻光敏電阻是利用半導體光電導效應制成的一種特殊電阻，對光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強弱的變化而變化。在無光照射時，其阻值呈高阻狀態(tài)；當有光照射時，其電阻值迅速減小。汽車中的光敏電阻式環(huán)境光傳感器就采用了光敏電阻——硫化鎘（CdS）光導電元件。

硫化鎘的特性是：若周圍環(huán)境較暗，則電阻值大；若周圍環(huán)境較亮，電阻值則變小。光敏電阻式環(huán)境光傳感器通過硫化鎘光導電元件，將周圍光照的變化轉換為電阻值的變化，并以電信號的形式輸入給控制器，其結構如圖1-16所示。圖1-16光敏電阻式環(huán)境光傳感器的結構

2．熱敏電阻熱敏電阻是一種用陶瓷半導體制成的溫度系數(shù)很大的電阻體，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）。熱敏電阻的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。

正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）廣泛應用在汽車發(fā)動機、儀器、儀表等測溫、感溫部件中，它的主要成分為鈦酸鋇，并混合其他金屬氧化物燒結而成，其溫度特性如圖1-17中曲線1所示。

圖1-17熱敏電阻的溫度特性1—正溫度系數(shù)（PTC）；2—負溫度系數(shù)（NTC）

負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）廣泛應用在汽車發(fā)動機冷卻水溫度傳感器、進氣溫度傳感器、機油溫度傳感器和空調(diào)用溫度傳感器中，其外形如圖1-18所示。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質(zhì)，在導電方式上完全類似硅、鍺等半導體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，電阻值降低，如圖1-18中曲線2所示。圖1-18負溫度系數(shù)熱敏電阻的外形

二、電容（一）電容器電容器是一種儲存電場能的元件，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體，都可以看成是一個電容器，這兩個導體稱為電容器的極板，極板之間的物質(zhì)稱為電介質(zhì)，如圖1-19所示。圖1-19電容器的結構（a）充電

（b）放電圖1-20充電和放電

電容器的基本作用是充電和放電。如果將電容器串聯(lián)在直流電路中并合上開關，則電容器的兩個極板將會分別聚集等量的異種電荷，如圖1-20（a）所示。其中，與電源正極相連的A極板帶正電荷，與電源負極相連的B極板則帶負電荷，此過程稱為電容器的充電。若將充電后的電容器用導線短接，則極板上的正、負電荷便會相互中和，電容器恢復到不帶電的狀態(tài)，如圖1-20（b）所示，此過程稱為電容器的放電。名稱無極性電容器有極性電容器可變電容器半可變電容器圖形符號表1-5電容器的圖形符號

電容器按結構可分為固定電容、可變電容和微調(diào)電容；按介質(zhì)材料可分為氣體介質(zhì)電容、液體介質(zhì)電容、無機固體介質(zhì)電容、有機固體介質(zhì)電容和電解電容；按極性分為有極性電容和無極性電容。日常見到的電容器大多為電解電容。

（二）電容的概念加在電容器極板兩端的電壓U越高，其極板上帶的電荷量Q就越多，且電荷量與電壓的比值為常數(shù)，我們把這個比值稱為電容器的電容，用符號C表示，用公式表示為（1-10）式中：C——電容器的電容，單位為F（法［拉］）；——一個極板上的電荷量，單位為C（庫［侖］）；

U——兩極板間的電壓。

（三）電容的特性①阻隔直流電通過，而允許交流電通過，即“隔直流，通交流”。②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，當充電結束時，電流為零，電容器兩端電壓等于電源電壓；放電過程中，電路中的電流從最大逐漸變成零，電容器兩端的電壓從最大慢慢變成零。因此，電容元件不消耗能量，是儲能元件。

（四）電容器的標稱方法電容器的主要參數(shù)包括標稱容量、允許偏差和額定電壓。其中，額定電壓是指電容器在規(guī)定的溫度內(nèi)，可以連續(xù)加在電容器上而不損壞電容器的最大直流電壓，使用時須要選用額定電壓有足夠容量的電容。電容器的標注方法主要有直標法、數(shù)字表示法、文字符號法和數(shù)碼法。①直標法是指在電容器的外殼上直接標出標稱容量、允許偏差和額定電壓等的標注方法。如圖1-21所示，此電容器的標稱容量為，額定電壓為80V。

圖1-21直標法

②數(shù)字表示法是指在電容器上只標有數(shù)字而沒有標記單位的標注方法。如果數(shù)字是整數(shù)，則單位為；如果數(shù)字是小數(shù)，則單位為。例如，數(shù)字5，47，100和0.03分別表示，，和。③文字符號法是指在電容器外殼上用數(shù)字和字母標注出電容器的標稱容量及允許偏差的標注方法。標稱容量用數(shù)字及小寫字母表示，數(shù)值的識讀示例如表1-6所示；允許偏差用大寫字母C，D，F(xiàn)，G，J，K，M和N表示，識讀示例如表1-7所示。例如，一電容器外殼上標注的文字符號為3n9J，則其標稱容量為3900pF，允許偏差為。

如果電容器標有數(shù)字473，則其標稱容量為47000pF（3表示）；如果電容器標有數(shù)字794，則其標稱容量為790000pF。

④數(shù)碼法一般用3位數(shù)字表示電容量大小，單位為pF。其中前兩位為有效數(shù)字，第三位為倍率，如圖1-22所示，電容器的標稱容量為圖1-22數(shù)碼法

（五）電容器在汽車上的應用如圖1-23所示為電容式中控門鎖的電路圖，其工作原理如下。圖1-23電容式中控門鎖電路1—接蓄電池；2—熔斷器；3—熱敏斷電器；4—門鎖開關；5—鎖門繼電器；6—開門繼電器；7—接其他門鎖（關）；8—接其他門鎖（開）；9—門鎖執(zhí)行器

三、電感電感是電路的基本元件之一，同電阻、電容一樣廣泛應用在各種電氣設備中。電感也常應用在汽車的點火線圈、電磁閥和濾波電路之中。（一）電感器如圖1-24所示為最簡單的電感器，它是用導線繞制的線圈，稱為電感線圈。電感器在電路中常與電容器構成選頻回路，具有調(diào)諧選頻的功能。圖1-24電感線圈

（二）電感的概念將電感器中通入電流，每匝線圈產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。線圈的結構不同，產(chǎn)生自感磁通的能力也就不同，為了衡量這種能力的大小，引入自感系數(shù)（簡稱電感）這一物理量，用大寫字母L表示。自感系數(shù)的計算公式為（1-11）式中：L——線圈的自感系數(shù)，單位為H（亨［利］）；——每匝線圈的磁通，是一個標量，單位為Wb（韋［伯］）；N——線圈的匝數(shù)；I——線圈中通過的電流。

（三）電感的特性①當有交變電流通過電感元件時，根據(jù)電磁感應定律，其會產(chǎn)生自感電動勢。電流變化越快，電感元件產(chǎn)生的自感電動勢也就越大，與其平衡的電壓也就越大。若電感元件中流過穩(wěn)定的直流電，則其可以看作是短路。所以，電感元件阻隔交流電通過，而允許直流電通過，即“通直流，隔交流”。②電感元件同電容元件一樣不消耗能量，它是以磁場方式將電能儲存起來，是儲能元件。（四）電感器的標稱方法電感器的主要參數(shù)包括電感量、允許偏差、額定電流和品質(zhì)因數(shù)。其中，品質(zhì)因數(shù)又稱Q值，是衡量電感器質(zhì)量的主要參數(shù)。Q值越高，損耗越小，效率越高，品質(zhì)也就越好。電感器的標注方法主要有直標法、文字符號法、數(shù)碼法和色標法。

①直標法是指在電感器的外殼上直接標出電感器的電感量、允許偏差和額定電流等參數(shù)，如圖1-25所示。圖1-25電感器的直標法②文字符號法是指將電感器的標稱值和允許偏差用數(shù)字和文字按一定的規(guī)律組合標示在電感體上。③數(shù)碼法的標記方法與電容器相同，單位為。

④色標法是指在電感器表面涂上不同的色環(huán)來表示電感量（與電阻器類似），通常用四色環(huán)表示。緊靠電感體一端的色環(huán)為第一環(huán)，露著電感體本色較多的另一端為第四環(huán)。其第一色環(huán)是十位數(shù)，第二色環(huán)為個位數(shù)，第三色環(huán)為應乘的倍數(shù)（單位為），第四色環(huán)為誤差色環(huán)。（五）電感器在汽車上的應用在車內(nèi)，尾燈、停車燈的燈絲是否斷開是無法確認的，而電流傳感器就可用于檢測這類燈具的燈絲是否斷開。舌簧開關式電流傳感器的電路如圖1-26所示，在電流線圈的周圍繞有電壓線圈，在線圈的中央設置舌簧開關。電壓線圈的功能是防止電壓變化時引起傳感器的誤動作。

圖1-26舌簧開關式電流傳感器當開關閉合時，因為電流線圈3中有規(guī)定的電流流過，所以在電流線圈所形成的電磁力的作用下，舌簧開關閉合；當有燈絲斷開時，電流線圈中的電流減小，電磁力減弱，舌簧開關打開，報警處于異常狀態(tài)。這樣，利用舌簧開關的通斷就可以發(fā)出燈絲是否正常的信號。

任務三

簡單電路的分析與計算一、支路、結點、回路和網(wǎng)孔（一）支路由一個或幾個元件組成的任何一段無分支的電路稱為支路。支路有以下性質(zhì)：①支路至少包含一個以上的電器元件，若有幾個元件時，這些元件必須是串聯(lián)。若是并聯(lián)，就變成了分叉，那就不是支路。②在同一支路上，電流處處相等。

如圖1-27所示電路中，有三條支路：bafe，be和bcde。圖1-27汽車的等效電路圖（二）結點電路中由三條或三條以上的支路組成的交點稱為結點。如圖1-27所示電路中，有兩個結點：b和e。

（三）回路電路中的任何一條閉合路徑稱為回路。如圖1-27所示電路中，有三個回路：abefa，bcdeb和abcdefa。（四）網(wǎng)孔內(nèi)部不含有支路的回路稱為網(wǎng)孔。如圖1-27所示電路中，三個回路只有兩個是網(wǎng)孔，即：abefa和bcdeb，而abcdefa中包含有一個支路be，所以不是網(wǎng)孔。

二、基爾霍夫定律基爾霍夫定律（Kirchhoff'sLaws）包括基爾霍夫電流定律（Kirchhoff’sCurrentLaw，簡稱KCL）和基爾霍夫電壓定律（Kirchhoff'sVoltageLaw，簡稱KVL）。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析復雜電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c電子元件特性一起構成了電路分析的基礎。

（一）基爾霍夫電流定律（KCL）如圖1-28所示，在電路中任一瞬時，流入某一結點的電流之和等于流出該結點的電流之和，這就是基爾霍夫電流定律，又稱為結點電流定律，縮寫為KCL。用公式表示為（1-12）式中：——流入結點的電流之和；——流出結點的電流之和。圖1-28結點電流圖

推廣應用：下面通過簡單電路模型了解KCL的具體應用。如圖1-29所示，若假定流入結點的電流為正，流出結點的電流為負，則有圖1-29KCL應用圖結點a：結點b：結點c：上述三式相加，得解根據(jù)圖中各電流的方向，應用基爾霍夫電流定律得代入數(shù)據(jù)得則發(fā)射極電流為

例1-3在圖1-30所示的三極管中，已知基極電流，集電極電流，求發(fā)射極電流。圖1-30例1-3圖

解

先標出圖中未知支路的電流方向，如圖1-31（b）所示。對結點a，應用KCL可列出方程為故例1-4

某電橋電路如圖1-31（a）所示，已知，，，求其余各支路的電流。（a）

（b）

圖1-31例1-4圖

同理，對結點c，有得對結點b，可列出方程為所以

（二）基爾霍夫電壓定律（KVL）

基爾霍夫電壓定律又稱回路電壓定律，縮寫為KVL。它是確定一個回路內(nèi)各部分電壓之間關系的定律。KVL表示為：在任一瞬時，沿任一閉合回路繞行一周，回路中各支路（或各元件）上電壓的代數(shù)和等于零。用公式表示為（1-13）或按電流寫成如下形式如圖1-32所示，若取圖中順時針方向循環(huán)一周，則根據(jù)電壓和電流的參考方向可列出圖1-32KVL應用圖U的正方向和繞行方向相同取正，反之取負

以上是把沿假定順時針繞行方向的電壓取正號，反之取負號。這一結論適用于直流電路的任何閉合回路，當然也適應于在任何時候任意波形的交流電路。同KCL一樣，基爾霍夫電壓定律也可以推廣到一段假想的閉合電路。如圖1-33所示，只要把a，b兩點間的壓降同電阻上的壓降一樣看待即可。若取順時針方向，則圖1-33假想閉合回路解假想a，b之間用一條虛線連接形成一閉合回路，按照從a到b的順時針方向，當電壓升時為負，電壓降時為正的原則，應用基爾霍夫電壓定律可得例1-5

在圖1-34中，已知a，b兩點間的電壓，電流，電池正負極如圖中所示，求電池電壓U。圖1-34例1-5圖

解

首先選擇各支路的電流參考方向I，I1，I2，如圖1-35（b）所示，然后選擇兩個回路的繞行方向。在第一個回路中，根據(jù)KVL得代入，得例1-6如圖1-35（a）所示電路，已知，，，，，求各個支路電流。（a）（b）圖1-35例1-6圖

在第二個回路中，根據(jù)KVL得代入數(shù)據(jù)后，得故再根據(jù)結點a，列出KCL方程得三、支路電流法例1-7如圖1-36（a）所示電路，已知，，，，求各個支路電流。（a）

（b）

圖1-36例1-7圖

支路電流法是分析和計算復雜電路的最基本方法。它是以支路電流為未知量，應用基爾霍夫兩定律分別對結點和回路列出聯(lián)立方程，然后求出各支路電流的方法。解題步驟：1、假設各支路電流，并標出各電流的參考方向。2、根據(jù)KCL，列n-1各結點電流平衡方程。3、設定繞行方向，根據(jù)KVL，列m-(n-1)個回路電壓方程。4、代入已知量，聯(lián)立方程求解各支路電流。5、確定各支路電流的實際方向。

解首先對電路進行分析。該電路有個結點，可列出個獨立結點方程。電路中有個支路，可列出個回路電壓方程。這樣有6個未知電流，可列6個獨立方程，即可聯(lián)立求解。在圖中先標出電流的參考方向和回路的假定繞行方向，如圖1-36（b）所示。結點電流方程為結點a：結點b：結點c：回路電壓方程為回路①：回路②：回路③：

將數(shù)據(jù)代入并解上面6個聯(lián)立方程最后得到

四、惠斯通電橋（一）惠斯通電橋原理如圖1-37所示為惠斯通電橋測量電阻的原理圖。圖1-37惠斯通電橋測量電阻原理圖

圖中R1，R2，RS，RX（待測電阻）是電橋的四個臂，一般稱R1，R2為比例臂（標準電阻），RS為調(diào)節(jié)臂。b和d之間有一個可調(diào)電阻Rh和檢流計G串聯(lián)，這就是所謂的“橋”，它的作用是將b，d兩點的電位進行比較，當兩點電位不相等時，檢流計G則會有電流通過。若b，d兩點的電位相等，則檢流計G無電流通過，指針不偏轉。此時電橋平衡，流過R1和RX的電流相等，設為I1，流過R2和RS的電流相等，設為I2，則，，所以有（1-14）令

，稱為“倍率”，則式（1-14）可寫為（1-15）

（二）惠斯通電橋型汽車電路分析

在汽車電子控制燃油系統(tǒng)中，利用惠斯通電橋的工作原理制成了熱線式空氣流量傳感器，該傳感器主要用來精確測量發(fā)動機內(nèi)的空氣質(zhì)量。

熱線式空氣流量傳感器主要由感知空氣流量的鉑金熱線、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線）、控制鉑金熱線電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等組成，結構如圖1-38（a）所示。

（a）結構圖

圖1-38熱線式空氣流量傳感器

（b）工作原理圖

A—混合集成電路；RH—熱線電阻；RK—溫度補償電阻；RA—精密電阻；RB—電橋電阻

熱線式空氣流量傳感器的工作原理電路圖如圖1-38（b）所示。安裝在控制電路板上的精密電阻RA、電橋電阻RB與熱線電阻RH、溫度補償電阻RK組成了惠斯通電橋電路。當空氣流經(jīng)熱線電阻RH時，使熱線溫度降低，電阻減小，電橋失去平衡。流經(jīng)熱線的進氣量不同，熱線的溫度變化量就不同，其電阻的變化量也不同。若要保持電橋平衡，就必須增大流經(jīng)熱線電阻的電流，以恢復其溫度和阻值，而精密電阻RA兩端的電壓也相應增大，控制電路將此電壓的變化UO輸送給ECU，從而確定進氣量。

任務四

電工電子常用儀表認知一、萬用表的使用（一）萬用表的種類和結構萬用表是一種可以測量多種電量的多量程便攜式儀表，由于它具有測量的種類多、量程范圍寬、價格低以及使用和攜帶方便等優(yōu)點，因此廣泛應用于電氣維修和測試中。

（二）萬用表的使用1．表頭萬用表的表頭是靈敏電流計。表頭上的表盤印有多種符號，如刻度線和數(shù)值，如圖1-40（a）所示。（a）指針式萬用表

（b）數(shù)字式萬用表

圖1-40萬用表

2．選擇開關萬用表的選擇開關是一個多擋位的旋轉開關，用來選擇測量項目和量程。一般的萬用表測量項目包括直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等。每個測量項目又劃分為幾個不同的量程以供選擇。3．表筆和表筆插孔表筆分為紅、黑兩支。使用時應將紅色表筆插入標有“＋”號的插孔，黑色表筆插入標有“－”號的插孔。數(shù)字萬用表：數(shù)字萬用表的面板主要由電源開關、顯示器、功能與量程選擇開關和表筆插孔四部分組成，各部分的功能如右：（三）萬用表的測量選擇1．測電阻電源開關：用來打開和關閉電源。

顯示器：顯示各種被測量的數(shù)值。

功能與量程選擇開關：功能與量程選擇開關可以根據(jù)具體情況選擇不同的量程、不同的物理量?？梢赃x擇測交流電壓、測直流電壓、測晶體管、測電阻、測電流等，并設有蜂鳴擋。

表筆插孔：用來外接測試表筆，有電壓、電阻和電流的正、負表筆插孔。用數(shù)字萬用表測量電阻

(1)表筆的連接：紅色測試表筆(以下簡稱紅表筆)的連線應插到“VΩHz”插孔內(nèi)，黑色測試表筆(以下簡稱黑表筆)應插到“COM”插孔內(nèi)。

(2)打開萬用表的電源。

(3)擋位、量程選擇：選擇電阻擋，根據(jù)所測電阻，選擇合適的量程；或選擇最大量程進行測量，然后選擇所測電阻合適的量程再次測量。

(4)調(diào)零檢驗：將紅、黑表筆連接，如下圖所示，讀出讀數(shù)(一般200Ω和200MΩ有讀數(shù)，其余為零)。（5)測量燈泡電阻：將紅、黑表筆接于燈泡的兩端燈泡電阻為175.9Ω數(shù)字萬用表測量直流電壓：

（1)表筆的連接：紅表筆的連線應插到“VΩHz”插孔內(nèi)，黑表筆應接到“COM”插孔內(nèi)。

（2)擋位、量程選擇：選擇直流電壓擋，根據(jù)所測電壓，選擇合適的量程；或選擇最大量程，進行測量，然后選擇與所測電壓合適的量程再次測量。（3)打開萬用表的電源。

右圖數(shù)字萬用表測量直流電壓（4)將紅表筆與電源的正極連接，黑表筆與電源的負極連接，(5)讀出讀數(shù)。2．測電壓（四）萬用表使用時的注意事項1、使用之前進行機械調(diào)零。使沒測量時，指針指在零刻度線。2、在測量過程中，手不能接觸表筆的金屬部位，使測量準確、并保證安全。3、在測量過程中，不能改變檔位。斷開表筆后換擋。4、使用時水平放置，并注意避免外界磁場的影響。5、測量完畢后，將轉換開關置于交流電壓最大檔。6、若長期不使用，將內(nèi)部電池取出來。

二、電壓表的使用（一）電壓表的種類和結構電壓表是一種用于測量電路電壓的儀器。電壓表測量的電壓范圍大、頻率范圍廣，其輸入阻抗大，跨接后不致改變被測電路的工作狀態(tài)，因而能測得真實電壓。電壓表的讀數(shù)已從指針式逐步過渡為液晶顯示。有些電壓表還具有編程控制和自動換擋的功能?，F(xiàn)在一般常用的電壓表有模擬式電壓表（簡稱電子電壓表或指針電壓表）和數(shù)字式電壓表兩大類，如圖1-41所示；按電流不同又分為直流電壓表和交流電壓表兩種。

（a）模擬式電壓表

（b）數(shù)字式電壓表

圖1-41電壓表（二）電壓表的使用電壓表與被測電路應并聯(lián)連接，要測哪部分電路的電壓，電壓表就和哪部分電路并聯(lián)。接進電路時，應當使電流從電壓表“＋”接線柱流入，從“－”接線柱流出。注意觀察電壓表的量程，被測電壓不要超過電壓表的量程。

（三）電壓表使用時的注意事項1、使用前，調(diào)整盤上螺釘，使指針指到零刻度。2、測量前，估計大小，選擇合適量程的電壓表（被測值約等于量程的70%）。估計不出大小，從最大量程試起。3、并聯(lián)于被測電路兩邊，并讓電流從“+”入，“-”出。4、測交流電壓時不分極性，不能用直流電壓表測量交流。5、測量時，先進行試測（用開關的動觸頭去試觸靜觸頭），觀察：若，電壓表指針反偏轉，說明極性連接反，進行調(diào)整。若，電壓表指針不動，說明有斷路現(xiàn)象，查找排除。若，電壓表指針偏轉過大，超出最大值，說明量程選小了，調(diào)整大的量程。若，電壓表指針偏轉過?。ㄉ踔敛坏揭恍「瘢?，說明所選量程過大，調(diào)到