浅谈汽车电路分析的教学方法

1、    浅谈汽车电路分析的教学方法    黄海波【摘 要】汽车电路的教学，一直都是汽车电气设备教学中的难点，电流在电路中的以光速流动、元件的导通、截止（断开）等，老师难以描述、学生更是难以想象，特别是在讲解相对复杂的电路时，更是很难把电路原理讲清楚，课堂中讲解电气电路特别是电子电路时，教与学都有相当的难度。采用逆推法讲解晶体管点火电路，并用特定助记符来描述电路的工作过程，教师便于教学、学生便于学习和理解、记忆，可以收到事半功倍的教学效果。【关键词】汽车电路；电路分析；教学方法电路的教学，从来都是教师教学、学生学习的难点。其难处就在于电路工作过程抽象教师难

2、以描述，电路中的电流不可见学生难以想象，能量转换及传递过程难以可视化，致使学习电路比学习机械类知识的难度大，老师不容易教，学生也不容易学，造成学习效果差。汽车电器是汽车的重要组成部分，且汽车电子化程度越来越高，学会电路分析就显得越来越重要。图1和图2所示的电路是汽车电子电路中的典型电路，教学生学会分析电路的方法，对今后类似电路的教学起事半功倍的作用。图1是汽车点火电路。汽油发动机是点燃式发动机，必须依靠点火系统来点燃发动机中的可燃混合气，它是汽油发动机能否正常的重要保证。点火系统的作用是将汽车电源供给的低压电转变为高压电，并按照发动机的做功顺序与点火时间的要求适时、准确地配送给各缸的火花塞，在

3、火花塞间隙处产生点火花，点燃气缸内的可燃混合气。图2是汽车发电机的电压调节器电路，发电机的电压会随发动机的转速变化而变化，通过调节发电机励磁电流的大小，可以调节磁场的强度，从而调节发电机的输出电压，把发电机的电压控制在某一数值上。两个电路的原理虽然简单，但由于学生对电路、特别是电子元件组成的电路的恐惧，不知从何看起、从哪学起，造成学习困难，成为教学的难点。汽车电路中，有很多利用三极管的开关特性做成的电路，讲通了这样电路，其它类似的电路也就容易讲解、容易学习了。怎么才能突破难点，让教与学变得容易呢？本人在教学中采取合适的方法，让此类电路不再为难学生，让教与学变得容易。1 采用仿真实验，演示三极管

4、的开关特性用仿真实验演示三极管的开关特性。在图3所示的电路中，三极管的c、e电极间接正向电压，即c接正极e接负极（如图2所示），b不接正向电压，三极管不导通，灯不亮，相当于开关打开；当c、e间接正向电压，b接正电压（高电位），三极管c、e间的电路才会导通，此时流进b极的电流比较小，流过b、e间的电流比较大（小电流控制大电流），三极管导通，相当于开关闭合，灯亮。然而就是这样简单的特性，学生很难想像和理解。三极管具有这样的电路特性，是由三极管内部结构决定的，对于中职学生来讲，不容易跟他们讲透彻，但可以用实验的方法让他们明白三极管的原理。实验方法有两种，一是用实体的元件来演示给学生看，这样的实验虽然

5、具有较强的说服力，但不利于学生今后自主学习，因为用实体元件来验证电路原理，需要很多的实验器材来配合，不能方便地实现。方法二是用仿真实验来证明给学生看，仿真软件ewb可以很方便地实现这样的实验。在仿真平台上构建图3所示的电路，分别把eb的电压设置为0v（或-3v）和3v，运行软件可以发现，当eb为0v（或-3v）时，ic为0，ce间没电流；当eb为3v（高电位）时，ce间有电流通过，这样由ib来控制ce的通断，三极管相当于一个开关。晶体管点火电路，正是利用三极管的开关特性来实现的。用仿真软件来验证电路工作，方便且效果明显，任何一台安装了仿真软件的电脑，都可以实现电路的构建与研究，上课时用仿真软件

6、做实验，也是在教会学生一种研究方法，让学生在遇到相似的问题时，要以方便地找到解决问题的办法。2 逆向分析电路，找出符合电路工作的条件学生最常说的一句话，就是电路难学难懂，老师上课的任务，不是让学生看懂书上的电路就好了，而是要让学生学会看电路的方法，以利于学生在工作中遇到问题能自己解决。看懂电路有很多方法，其中之一是采用逆推法，即从结果往前推，找出电路导通、得电、运行所需要具备的条件，最后再顺着读电路，就能完整地读懂整个电路图。这种方法逻辑简单，方便实用，易学易懂，加以训练可以解决很多电路问题。以图1为例，发动机工作时，由火花塞产生火花，点燃气缸中的可燃混合气。火花塞要能产生火花，点火线圈二次侧

7、绕组n2要能产生高压电；n2要产生高压电，点火线圈一次侧绕组n1要先通电后断电；n1要能通电后断电，三极管vt5要先导通后截止；vt5的通断由电路中e点电位决定，e点电位高vt5导通、低电位vt5截止。再往前推，vt4的通断由d点电位控制，d点电位由vt3控制，vt3通断由c点电位控制，c点电位由vt2控制，vt2通断由b点电位控制，b点电位由a点电位控制，而a点的电位由信号发生器中感应线圈产生的信号控制。上课中，老师与学生推理、分析电路到这里，就可以按顺序来讲解电路原理了。3 使用简单符号，讲解电路原理学生看不懂电路，还跟课本和教师的描述有关，书上对电路原理的分析经常是一大段文字，学生自己看

8、书时，一会儿就看晕了头，再也看不下去了；老师讲课时也是一段接一段，不利于学生理解、记忆，也是造成学生看不懂电路的原因之一，不利于今后学生应用知识解决问题。有没有什么简单有较的方法来描述电路原理，让学生易学易懂呢？答案是肯定的，可以采用简单的符号法来简化文字描述，教师容易教，学生也容易学。我的做法是，用上标的“+”表示电路元件“得电、高电位、有信号、运行、动作、开关闭合”，上标的“-”表示电路元件“失电、低电位、无信号、停止、复位、开关断开”，用“”表示前因后果的关系。做这样的规定后，就可以很简单地描述图1、图2这两个电路的工作原理了：3.1 晶体管点火电路原理分析3.1.1 点火开关s闭合，发

9、动机不转动，信号转子无信号输出 由于发动机不转动，信号发生器中的信号转子也不转动，感应线圈不产生感应电信号。由于vt1的基极接b点，得到高电位而导通，在稳压管vd1、vd2作用下，确保b点的初始电位为一固定值（高电位）。电路分析如下：s+b+、c+vt2+c-vt3-d+vt4+e+vt5+n1+电能转变为磁场能储存在n1中。3.1.2 点火开关s闭合，发动机转动，信号转子输出高电位发动机转动时，信号转子也随之转动，由于转子上齿轮与线圈不断靠近与离开，使线圈中的磁通发生变化，在线圈中产生交变的感应电动势，促使a点的电位发生高低变化。当感应电动势使a点电位升高时：a+b+、c+vt2+c-vt3

10、-d+vt4+e+vt5+n1+n1保持通电3.1.3 点火开关s闭合，发动机转动，信号转子输出低电位当感应电动势使a点电位降低时：a-b-、c-vt2-c+vt3+d-vt4-e-vt5-n1-n2+火花塞+此时磁场能转变为电能，从线圈n2释放，产生高压电，并送到需要点火的火花塞，产生电火花，点燃气缸中的可燃混合气。3.2 发电机电压调节器原理分析3.2.1 发电机转速低发动机转速低时，励磁电流要大，磁场要强，才能产生足够高的电压，即：转速-发电机电压-a点电位-vs-b1电位-vt1-b2+vt2+励磁线圈+发电机电压升高3.2.2 发电机转速高发动机转速高时，励磁电流要小，磁场要弱，才能把发电机的电压降低，即：转速+发电机电压+a点电位+vs+b1电位+vt1+b2-vt2-励磁线圈-发电机电压降低这样，通过不断调节发电机励磁电流的大小，把发电机的电压控制在某一数值上。采用这种方式教学，可以把长长的文字描述，