汽车电工电子技术基础讲义

新疆昌吉职业技术学院-PAGE6-课题模块一直流电路课题1：电路的组成及其工作状态课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、认识简单电路的组成；2、认识电路的基本物理量（电压、电流、电阻）；3、明确电路的三种工作状态。教学重点应知：电路的作用、组成及各元件的作用教学难点应知：电路物理量的正方向的规定与应用，电路工作状态的正确控制。学情分析教学效果教后记新课课题导入：新课提问：1、家庭中电源是直流电还是交流电？2、家庭中有哪些用电器？3、常用电路中怎么区分电路连接方式？4、电路连接有哪几种方式？5、对于电流电压电阻怎么计算电池电池是电源元件，其参数为电动势E和内阻Ro；灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关用来控制电路的通断。今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。手电筒的电路模型R+RoE–S+U–I电池导线灯泡开关手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。相关知识：一、电路及电路图1、电路的概念：电路是电流通过的路径。电路是电流流通的途径，电能转化为其它形式的能要通过闭合电路来完成。因此，为了利用电能，必须组成各种形式的电路。电路是由电源、负载、导线和开关四大部分组成(1)电源（供能元件）：是一种把其他能量转变成电能的设备，例如电池（把化学能转换成电能）、发电机（把机械能转换成电能）等。电源是电路的源泉，它为电路提供电能。现在应用的电源有各种干电池电源、太阳能电源、风力发电电源、火力发电电源、水力发电电源、核能发电电源等。(2)负载（耗能元件）：也称用电设备，是一种把电能转变成其他能量的设备，例如白炽灯（把电能变成光能和热能）、电炉（把电能变成热能）、电动机（把电能变成机械能）、扬声器（把电能转换成声能）等。负载是消耗电能的设备，电路通过负载，将电源的电能转化为热能、机械能、光能等其他形式的能，为人们所用。电路的负载常用的有以电动机驱动的各种机械；以电阻加热的电炉、电热器、电吹风、电烙铁等；以发光为目的的各种电光源；在电子电路中的各种耗能器件，发射装置等，都可以视为电源的负载。(3)导线：是把电源产生的电能传输给负载，常用的导线是铜线、铝线。导线构成电路的通路。因为用途不同，导线的种类繁多，有电力多股电缆线，主要用于电力系统作为输电导线；有用于低压电器的电源导线，在导线的一端要有电源插头；有工作在电器设备上的各种导线，有多股塑料绝缘导线；屏蔽导线；屏蔽绞线等。作用：把电源产生的电能输送到用电器。(4)开关：起到把用电器与电源接通或断开的作用。开关是控制电路通、断的电器（设备），根据用途不同，其体积、形状差别很大。用在电子仪器、设备上的有微型开关；用在电力设备上的有耐高压、大电流的高压开关，用在运动设备上有接近开关，用在一般设备上的有刀开关、空气开关等。2、电路图：将实际电路中各个元件用其图形符号表示，这样画出的图形称为实际电路的电路原理图，简称电路图。电路图是用国家统一规定的电器元件或设备的符号来表示电路连接情况。如下图所示。3、电路的作用：1）实现电能的传输、分配与转换（如电力系统电路等）；2)实现信号的传递与处理（如广播电视系统）。4、汽车电路的特点：1）低压直流供电；2）单线制；3）负极搭铁；4）用电设备并联。常用的部分电工图形、文字符号二、电路的基本物理量1、电流：电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。也可以说电流是由带电粒子在电源作用下做有规则的定向移动形成的。在导体中形成电流的条件是：有可以移动的电荷和维持电荷作定向移动的电场。电流是一种物理现象，是带电粒子有规则的定向运动形成的，在物质内部有正、负两种不同的电荷，习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。电流的大小用电流强度来衡量，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。（画图说明）。直流时，不随时间变化的物理量用大写字母I表示。可写成单位为安培（A）常用的单位还有千安（kA）、毫安（mA）和微安（μA）。换算关系：1kA=103A1A=103mA1mA=103μA电流不仅有大小而且有方向，电流的方向是客观存在的，但在电路分析中，一些较为复杂的电路，有时某段电流的实际方向难以判断，甚至有时电流的实际方向还在随时间不断改变，于是要在电路中标出电流的实际方向较为困难。为了解决这一问题，在电路分析时，常采用电流的“参考方向”这一概念。电流的参考方向可以任意选定，在电路图中用箭头表示。当然，所选的参考方向不一定就是电流的实际方向。当参考方向与电流的实际方向一致时，电流为正值(i>0)；当参考方向与电流的实际方向相反时，电流为负值(i<0)。这样，在选定的参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向。在分析电路时，先假定电流的参考方向，并以此去分析计算，最后用求得答案的正负值来确定电流的实际方向。2、电压：我们以水的循环流动来说明电流在电路中的流动原理。先看水从高水位流到低水位的条件：水向低处流，是由于地球对水的引力作用，使高水位和低水位之间形成了水的重力差，使水从高水位往低水位流动。电流和水流有着相似的规律，如图所示，要想形成图中电流，必须在白炽灯两端存在电位差（类似水槽的水位差）。图中电位差的形成原理为：极板A带正电荷，极板B带负电荷，则A、B极板之间因为有电荷的堆积，形成电位差（类似水位差），在电位差的作用下白炽灯中产生电流。A、B极板之间的电位差称为A、B两点之间的电压UAB。（1）定义：单位正电荷在电场力作用下，由a运动到b电场力所做的功，称为电路中a到b间的电压，又称电位差。是衡量电场力做功大小的物理量，用U表示. 式中，Uab指电压，电压的单位为伏特(V)；wab正电荷从a运到b所做的功，功的单位为焦耳(J)。常用的单位还有千伏特（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）。其换算关系为：1kV=1000V1V=1000mV1mV=1000μV（2）实际方向：高电位指向低电位。即电压的正方向规定为：由高电位指向低电位，即从电源的正极指向负极。电压的方向用“＋”、“-”号来表示。（3）参考方向：同电流一样，电压也先要任意选定其参考方向，电压的参考方向用箭头在图上表示，由起点指向终点，或用双下标表示，前一个下标代表起点，后一个下标代表终点。电压的方向也可以在起点标正号（＋），终点标负号（－）表示，如下图所示。3、电位：在分析水槽中水的流动时，用到了水位的概念。水槽中的高水位是相对于水槽中的低水位而言，没有参考水位来谈高水位或低水位是没有意义的。在电路中也经常用到电位的概念。电位也是在规定了参考点的情况下才有意义。电位的定义：取电路中任一点作为参考点，并规定为零电位，电路中任一点到参考点之间的电压，就称为该点的电位。用V表示，单位也是伏（V）。电位的方向：在电路中计算电位时，必须先任意选定电路中的某一点O作为参考点，并规定该点的电位为零（参考点就是零电位点，即Vo=0），电路图中参考点用符号“^”表示。当某点到参考点的电压为正时，则该点的电位为正；当某点到参考点的电压为负时，则该点的电位为负。由电位的定义可知，电位实际上就是电压。电路中任意两点之间的电压即为该两点之间的电位差。例如a、b之间电压可记为Uab=Va-Vb举例（P4）由计算结果可见：参考点的选择不同，电路中各点电位就不同。只有参考点选定之后，电路中各点电位才是确定的数值。就是说，电位的高低与参考点的选择有关，某点电位的大小是相对的。参考点变，电位就变。但是不管参考点如何选择，任意两点间的电压是不变的，与参考点的选择无关，电路中某两点间电压的大小是绝对的。4、电动势：为了衡量电源内部非电场力做功的能力，引入电动势的概念：在电源内部，电源力将单位正电荷从负极移动到正极所做的功叫做电源的电动势，用E表示，电动势的单位为伏特（V）。电动势就是表征电源力对电荷做功能力的物理量。电动势的方向规定为在电源内部从负极指向正极，即电位升高的方向。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向。对于一个电源来说，在外部不接负载时，电源两端的电压的大小等于电源电动势的大小，但方向相反，有U=E。电动势和电压的单位都是伏特（V），但两者是有区别的。从物理意义上讲，电动势是表示非电场力做功的本领，电压则表示电场力做功的本领，电动势的方向从低电位指向高电位，即电位升的方向，电压的方向从高电位指向低电位，即电位下降的方向。电动势仅存在于电源内部，而电压在电源内部、外部都存在。电动势的大小可表示为E=WE/q物理中对基本物理量规定的方向物理量物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位低电位单位kA、A、mA、μA低电位高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。5、电阻：金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的。自由电子在运动的过程中会不断地与金属中的离子发生碰撞，从而阻碍了其定向移动，这种导体对电流的阻碍作用就叫电阻。用字母R表示。电阻R的单位是Ω。常用的电阻单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），他们之间的关系为1MΩ=103kΩ=106Ω。值得注意的是，导体的电阻不随其端电压的大小变化，是客观存在的。当温度一定时，导体的电阻与导体的长度l成正比，与导体的横截面积S成反比，还与导体的材料性质（电阻率）有关，即式中，R的单位是，ρ是与材料性质有关的物理量，叫做电阻率或电阻系数，其单位是m，l的单位是m，S的单位是m2。 在上式中，当电压与电流的参考方向一致时，电压为正值。反之，则电压为负值。实践证明，导体的电阻与温度有关。一般金属的电阻随温度的升高而增大；半导体和电解液的电阻，通常随温度的升高而减少。三、直流电路的三种工作状态1、有载工作状态（通路）：是指电路处处接通。如图a所示。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流。2、断路状态（开路）：是电路中某处断开，没有形成通路的电路。如图c所示。开路也称为断路，此时电路中没有电流。3、短路状态：是指电源或负载的两端被导线连接在一起。如图b所示。此时电源提供的电流要比通路时提供的电流大出很多倍，短路时电流很大，会损坏电源和导线，所以电源一般不允许短路。小结1、电路及电路图。2、电路的基本物理量。3、直流电路的三种工作状态。布置作业1、思考题1、2、3、42、《汽车电工电子技术基础》习题册新疆昌吉职业技术学院-PAGE11-课题模块一直流电路课题2：欧姆定律课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、学会欧姆定律，能分析电流、电压、电阻之间的关系；2、明确电阻的三个重要参数，会测量和选用电阻；教学重点应知：欧姆定律。教学难点应知：R与U、I无关，温度对导体电阻的影响。学情分析教学效果教后记课前复习：1、电路是如何组成的？电路的作用是什么？2、电路有哪些基本物理量？电路的三种工作状态是什么？3、电压、电流和电动势的实际方向是如何规定的？新课课题导入：新课类比实验：我们生活中有这样的经验：当我们打开水龙头时，如果水管中的压力大，水流就大；如果水管中的压力小，水流就小。在电阻电路中，电压和电流也有着类似的规律：即加在同一个电阻上的电压高，电阻中的电流大，反之，电流小。相关知识：一、部分电路欧姆定律所谓部分电路是指不包括电源在内的外电路，如下图所示。a)关联参考方向b)非关联参考方向U、I参考方向相同时，U=RIU、I参考方向相反时，U=—RI表达式中有两套正负号：①式前的正负号由U、I参考方向的关系确定；②U、I值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取U、I参考方向相同，即关联参考方向。实验证明，部分电路欧姆定律的内容是：流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。其数学表达式为R=U/I式中I为电流，单位A；U为电压，单位V；R为电阻，单位Ω。例1：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。RRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A解：对图(a)有,U=RIR=U/I=6/2=3Ω对图(b)有,U=–RIR=–U/I=–6/–2=3Ω欧姆定律只适应于线性电阻电路，即当电压和电流变化时，电阻的阻值不变。线性电阻的概念：遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。即R=U/I=常数。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。例2：当一个白炽灯接上4.5V电压时，其灯丝的工作电阻值为1.5Ω。请问，此时流经灯泡的电流是多少？解：由公式得：I=U/R=4.5/1.5=3(A)二、全电路欧姆定律全（闭合）电路是指含有电源的闭合电路，如下图所示。电源以外的电路称为外电路，外电路的电阻R称为外电阻；电源内部的电路称为内电路，电源的内部也有电阻RO称为内电阻。在全电路中，电源电动势、电源内阻RO、外电路电阻和电路的电流之间关系是：I=E/R+R0变换后为：UsUsE=IR+IRO=U+IRO令U外=IRU内=IRO则E=U外+U内此式称为全电路电压平衡方程式。式中U是外电路电压，是指电路接通时电源两端的电压，简称端电压。IRO是内电阻电压。公式的含义又可叙述为：电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之和。闭合电路欧姆定律的推导(1)电路(2)推导设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功WEqEIt，电流通过R和R0时电能转化为热能QI2RtI2R0t因为WQ所以EItI2RtI2R0tEIRIR0或I例1：如上图，若电动势E24V，内阻R04，负载电阻R20，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。例2：电源电动势为1.5V，内电阻为0.12，外电路电阻为1.38，求电路中的电流和端电压。例3：电动势为3.6V的电源，与8的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2V，求电源的内电阻。例4：P10页注意点：(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2）电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。（3）电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。利用全电路欧姆定律分析电路的三种状态。⑴当电路是通路时，由公式可以得出电源两端电压为U=E–IRO(2)当电路处于断路（开路）状态时，相当于外电路电阻趋于无穷大，电源开路时的端电压叫开路电压，用UOC表示，UOC=E，电流I=0。(3)当电路处于短路时，外电路电阻趋近于零，此时电路电流ISC叫短路电流，由于电源内阻很小，所以短路电流很大。短路时外电路电压为零U=0。根据欧姆定律得：ISC=E/RO电路状态负载电阻电路电流外电路电压通路R=常数I=E/R+R0U=E–IRO断路R→∞I=0U=UOC=E短路R→0ISC=E/ROU=0电源向负载输出的功率：（1）P电源IE；P负载IU；P内阻I2R0；UER0同乘以I，得UIIEI2R0IEIUI2R0P电源P负载P内阻在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻当RR0时，Pmax这时称负载与电源匹配。（2）电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线（3）注意：当RRO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。三、电功和电功率1、电功：生活中处处都用到电能。电能通过电灯转化为光能；电能通过电热器转化为热能；电能通过电动机转化为机械能；手机通讯、计算机办公、影视娱乐、电能炼钢、电动机车、电动汽车、电动自行车等，无不处处用到电能。电流流过负载时，电流要做功，将电能转化为其它形式的能（如热、光、机械能等）。我们把电能转化成其它形式的能，叫做电流做功，简称电功，用字母W表示。单位是焦耳，简称焦，用字母J表示。W=IUt该式表示，电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。将I=U/R代入又可得：W=I2Rt=U2t/R式中W、U、I、R、t的单位分别为焦（J）、伏（V）、安（A）、欧姆（Ω）、秒（S）。在在工程上电功又称电能，以千瓦时（kW·h）作为电能的单位。千瓦时俗称度。它与焦耳之间的换算关系为：1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J2、电功率：电流在单位时间内所做的功称为电功率，用P表示，功率的单位是瓦特，简称瓦，用字母W表示。电功率是表示电流作功快慢的物理量。P=W/t=IU=I2R=U2/R式中，P、U、I的单位应分别为瓦（W）、伏（V）、安（A）。由上式可知：（1）当负载电阻一定时，由P=I2R=U2/R可知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比。（2）当流过负载的电流一定时，由P=I2R可知，电功率与电阻值成正比。（3）当加在负载两端的电压一定时，由P=U2/R可知，电功率与电阻值成反比。焦耳定律：电流通过导体时会产生热量，称为电热效应。英国物理学家焦耳通过大量的实验证明：电流流过导体时，导体产生的热量Q与电流强度I的平方、导体的电阻R及通电时间t成正比。这就是焦耳定律，其数学表达式为Q=I2Rt=U2t/R例：已知一台电烤箱的电阻为5Ω，工作电压为220V，问通电15min能放出多少能量？消耗的电能是多少？解：热量Q=U2t/R=2202×15×60=8712(kJ)电能W=8.712×106/3.6×106=2.42(kW·h)3、电气设备的额定值：（1）电流在通过导体时，导体要消耗电能而发热，这种现象称为电流的热效应。电流的热效应在电气设备中得到广泛的应用。电烙铁、电烤箱、电能炼钢等都是利用电流的热效应工作的。电流的热效应也有其不利的一面，它使工作中的电气设备发热，这不但消耗了电能，还会造成电气设备过早老化，如果温升超过允许值，还会烧坏电气设备。（2）额定功率：为了使电器能安全、可靠地工作，对电器的工作电压和电流都有一个规定值，这个规定值就称为电器的额定电压和额定电流。额定电压和额定电流的乘积，称为电器的额定功率。额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值。①额定值反映电气设备的使用安全性；②额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V，PN=60W电阻：RN=100W，PN=1W在应用时，用电器所加电压和电流不能高于或低于额定值。电气设备的三种运行状态:额定工作状态：I=INP=PN(经济合理安全可靠)过载（超载）：I>INP>PN(设备易损坏)欠载（轻载）：I<INP<PN(不经济)(3)实际功率:用电器实际消耗的功率P=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。例1：P12页例2：P12页小结1、部分电路欧姆定律。2、全电路欧姆定律。3、电功和电功率。布置作业1、思考题1、2、3、4、52、《汽车电工电子技术基础》习题册新疆昌吉职业技术学院-PAGE22-课题模块一直流电路课题3：简单直流电路的计算课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、明确串联、并联电路的定义、特点、性质和作用；2、理解串联分压和功率分配的原理及并联分流和功率分配的原理；3、学会电压表扩大量程和电流表扩大量程的方法及计算；4、能计算、分析简单直流电路。教学重点应知：电阻串联、并联的性质和作用，电压表扩大量程和电流表扩大量程的方法及计算。教学难点应知：串联、并联电路的重要性质。学情分析教学效果教后记新课课前复习：新课1、闭合电路欧姆定律的内容和表达式。2、端电压随外电阻的变化规律。3、电源输出最大功率的条件。课题导入：如电子线路板，电路采用了大量的电阻器件。这些电阻器件根据电路的要求进行不同的连接。我们可以将电阻的连接归纳为：串联连接、并联连接和混联连接。电阻为什么有这么多种联接方法？这些连接方法各有什么特点？怎样进行计算？这是我们要解决的问题。相关知识：一、电阻的串联电路1、定义：电阻的串联——把两个或两个以上的电阻头尾依次连接起来，使电流只有一条通路。2、特点：①电路中电流处处相等。②电路总电压等于各部分电路两端的电压之和。3、重要性质：（1）总电阻UIR；U1IR1；U2IR2；；UnIRnUU1U2U3UnIRIR1IR2IR3+RnRR1R2R3++Rn结论：串联电路的总电阻等于各个电阻之和。（2）电压分配I；I；I；；II结论：串联电路中各电阻两端的电压与它的阻值成正比。若两个电阻串联，则U1IR1；U2IR2；IU1U；U2U（3）功率分配PIUI2RP1=I2R1；P2I2R2；P3I2R3；；PnI2Rn结论：串联电路中各电阻消耗的功率与它的阻值成正比。例1：有４个电阻串联，其中R120，R215，R310，R410，接在110V的电压上。求（1）电路的总电阻及电流；（2）R1电阻上的电压。例2：R1、R2为两个串联电阻，已知R14R2，若R1上消耗的功率为1W，求R2上消耗的功率。例3：P22页4、串联电阻的应用：⑴用几个电阻串联来得到阻值较大的电阻。⑵用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。⑶限流。当负载的额定电压低于电源电压时，采用电阻与负载串联的方法，使电源的部分电压分配到串联电阻上，以满足负载的正确使用。⑷在电工测量中普遍应用串联电阻法来扩大电压表的量程。5、电压表（1）常用的电压表是用微安表或毫安表改装成的。（2）毫安表或微安表的重要参数：Ig——满偏电流Rg——表头内阻（3）电流越大，毫安表或微安表指针的偏角就越大。由于UIR，则毫安表或微安表两端的电压越大，指针偏角也越大。（4）如果在刻度盘上直接标出电压值，就可用来测电压，但这时能测的电压值很小。为了能测较大的电压，可串联一电阻，分担部分电压，就完成了电压表的改装。（5）测量时要与被测电路并联。（6）关键：会计算串联的电阻R的大小。设电流表的满偏电流为Ig，内阻为Rg，要改装成量程为U的电压表，求串入的RR二、电阻的并联电路1、定义：电阻的并联：将两个或两个以上的电阻首、尾分别接在一起，使电流有多条通路，使每个电阻承受相同的电压，这种连接方式称为并联。2、特点：①电路中各支路两端的电压相等；②电路中总电流等于各支路的电流之和。3、重要性质：（1）总电阻设电压为U，根据欧姆定律，则I=；I1；I2；；In因为II1I2I3In所以结论：并联电路总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和。（2）电流分配UI1R1；UI2R2；UI3R3；；UInRnI1R1I2R2I3R3IRnU结论：并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比。当只有两只电阻并联时I1I；I2I（3）功率分配PKUIKP1R1P2R2P3R3PnRn结论：并联电路中各个电阻消耗的功率与它的阻值成反比。例1：R124，R2=8，U12V，求总电阻及各电阻上的电流。例2：5个25的电阻并联，总电阻为多少？例3：两只电阻并联，其中R1为100，通过R1的电流I1为0.4A，通过整个并联电路的电流I为1A，求R2和通过R2的电流I2。例4：在240V的线路上并接15、30、40电热器各一个，求（1）各电热器上的电流；（2）总电流及总电阻；（3）总功率及各电热器消耗的电功率。例5：P244、电阻并联的应用：⑴因为电阻并联的总电阻小于并联电路中的任意一个分电阻，因此，用电阻并联的方法来获得较小的电阻。⑵分流。有些场合为了减小流过某元件的电流，就在这个元件两端并联一个数值适当的电阻进行分流。⑶在电工测量中应用电阻并联方法组成分流器来扩大电流表的量程。5、电流表利用并联电路的分流原理，在微安表或毫安表上并联一分流电阻，按比例分流一部分电流，则可以利用微安表和毫安表测量大的电流（扩大量程）。R其中：Ig为电流表的满偏电流；Rg为电流表内阻；I为电流表的量程；R为分流电阻。三、串并联电路在汽车上的应用实例小结1、电阻的串联电路。2、电阻的并联电路。布置作业1、思考题1、2、3、4、52、《汽车电工电子技术基础》习题册课题模块二交流电的基本知识课题1：认识正弦交流电课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、能区别交流电和直流电；2、认识正弦交流电路的基本物理量。教学重点应知：正弦交流电路的基本物理量。教学难点应知：正弦交流电路的基本物理量。学情分析教学效果教后记课前复习：电阻串、并联的基本特点和重要性质是什么？新课课题导入：新课在模块一中我们所分析的电路中，电路各个部分的电压和电流都不随时间而变化，如图（a）所示，称之为直流电压（或电流）。如图（b）所示，为正弦交流电及其电路，本模块二是在模块一的基础上介绍正弦交流电路的。在交流电作用下的电路称为交流电路。U(IU(I)UItou(i)to+_+_ui正半周uRi+_负半周～～(a)直流电(b)正弦交流电在正弦交流电路中，电压和电流是按正弦规律变化的，其波形如图(b)所示。由于正弦电压和电流的方向是周期性变化的，在电路图上所标的方向是指它们的正方向，即代表正半周时的方向。在负半周时，由于所标的正方向与实际方向相反，则其值为负。图中的虚线箭标代表电流的实际方向；“+”、“-”代表电压的实际方向。正弦电压和电流等物理量，常统称为正弦量。什么叫正弦交流电？大小和方向都随时间作周期性变化、并且在一个周期内其平均值为零（在一个周期内正负半周的面积相等）的电压或电流，统称为正弦交流电。或大小、方向随时间做周期性变化的电学量。正弦交流电的是电能生产、传输、分配和使用的主要形式，它获得广泛应用的原因为：1、交流电易于产生、输送、分配和转换从而具有成本低廉的优点；2、就用电设备来说，有三相交流电源供电的三相异步电动机结构简单、价格便宜、使用维护方便是使用较多的用电设备；3、在需要使用直流电的地方，可以用整流设备将交流电变为直流电我国的工业电力网采用的就是50Hz正弦交流电（又简称工频交流电），因为它有以下优点：（1）可以利用变压器升压或降压，便于电能的远距离输送；（2）交流电动机结构简单、成本低、电磁噪声小、使用维护方便；（3）可以通过整流将交流电变为直流电，供直流设备应用。由于正弦交流电随着时间作周期性变化，因此交流电路和直流电路有着很大的区别。在直流电路中各种负载都可以用一个电阻来等效，然后利用电阻电路的计算方法来计算电路中的各个电量。在交流电路中，由于电流在交替变化，除了电阻元件可以通过交流电流之外，电容器也可以通过交流电。电容器在交流电路中由于不断地充电和放电，相当于电流在电容器中流动；电感线圈在直流电路中相当于短路，但在交流电路中，由于电流的变化使电感线圈产生自感电动势，这个自感电动势阻碍电流的流动，因此，电感线圈在交流电路中的作用与在直流电路中的作用有着本质的区别。在交流电路中工作的各种电器以及电路器件（电路负载），根据其工作性质不同，可以用电阻、电容、电感来等效。电阻、电容、电感又称为交流电路的三大元件。相关知识：一、正弦交流电的基本特征和三要素如上图所示，按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦交流量，简称正弦量。其瞬时值表达式为：eEmsin(ωt)iImsin(ωt)uUmsin(ωt)1、瞬时值：正弦量在任一时刻的值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u、e分别表示电流、电压和电动势的瞬时值。2、最大值：最大的瞬时值称为最大值或幅值，用大写字母加下标m表示，如Im、Um、Em分别表示电流、电压和电动势的最大值。3、有效值：有效值根据电流的热效应定义，内容是用交流电流和直流电流分别通过同一电阻，如果在相等的时间里，两者产生的热量相等，则把直流电流的数值称为交流电流的有效值。有效值用大写字母I、U、E表示。正弦交流电有效值和最大值之间的关系E0.707Em（适用与正弦交流电）U0.707UmI0.707Im用E、U、I分别表示交流电的电动势、电压、电流的有效值。各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压、额定电流的数值及一般交流电流表、交流电压表测量的数值，都是有效值。以后提到交流电的数值，凡没特别说明的都是指有效值。最大值和有效值可用来反应交流电电流的强弱或电压的高低。二、正弦交流电周期、频率与角频率周期：交流电变化一个完整的循环所需要的时间称为周期，用字母T表示，单位是秒（s），周期的长短表示交流电变化的快慢。频率：单位时间内（每秒）完成的周期数称为频率，用字母f表示，单位是赫[兹]（Hz）。频率和周期一样，也是反映交流电变化快慢的物理量。两者之间的关系是互为倒数，即周期与频率的关系：T角频率：交流电变化的快慢除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。正弦交流电在单位时间内变化的角度称为角频率，用字母ω表示，单位是弧度/秒。（rad/s）或1/秒（1/s）。角频率与周期T、频率f之间的关系为ω2f我国工业用电的标准频率为50Hz，所以50Hz的交流电又称为工频交流电，简称工频。美国、日本60Hz。例1：正弦交流电压u=311sin(314t+300)V，求电压的有效值U、频率f和最大值Um。例2：P30页正弦交流电的平均值:正弦交流电是对称于横轴的，在一个周期内其平均值为零。因此，一般所说的平均值是指半个周期内的平均值。根据计算分析，正弦交流电在半个周期内的平均值为：Eav＝0.637EmUav＝0.637UmIav＝0.637Im正弦交流电的平均值是在交流电的半个周期内取的平均值，和有效值的定义有本质的区别，在数值上也不相等。平均值只能作为电路分析时的辅助量，不能用于功率等的计算。三、正弦交流电相位与相位差相位：交流电随时间作周期性的变化，在不同的时间t，（ωt＋j0）是随时间变化的角度，称为相位角，简称相位。单位是弧度（rad）。初相位：当t=0时刻的相位角ψ0，即为初相位角，简称初相。单位是弧度（rad）。初相位的大小和符号与所取的记时起点有关，所取记时起点不同，交流电的初相位及其初始值也就不同，因此初相位决定了交流电的初始值。如图a所示，i1、i2、i3的初相位分别为正、负、零。初相角的取值范围一般规定为：－π<ψ0<π。图a初相位示意图相位差：两个同频率正弦交流电的相位之差，称为相位差，用字母j表示，如图b所示。例如：设i1的相位为ωt＋y1、i2的相位为ωt＋y2，则其相位差为j=（ωt＋y1）-（ωt＋y2）=y1-y2（频率相同）。频率相同的交流电的相位差等于它们的初相位之差。相位差的取值范围一般规定为：－π<j<π。图b相位差示意图当y1>y2，即0<j<p时，i1总是比i2先到达对应的最大值，这时就称i1超前i2j角，或称i2滞后i1j角。当y1<y2，即－p<j<0时，称i1滞后i2j角，或称i2超前i1j角。当y1=y2，即j=0时，波形如图c所示，称为i1与i2相位相同，简称同相。当j=y1－y2＝±π时，波形如图c所示，i1到达正的最大值时i2到达负的最大值，此时称反相。。当j=y1－y2＝±π/2时，即e1比e2超前j波形如图c所示，i1到达正的最大值时i2到达零，此时称为正交。同相反相正交图c正弦交流电的相位差从物理意义上讲，相位是反映正弦交流电变化进程的。有了相位这个物理量以后，就可以比较两个同频率正弦量谁先到达最大值或谁先到达零。正弦量的三要素是有效值（或最大值）、频率（或周期或角频率）、初相角。有效值（或最大值）反映了正弦交流电的大小问题；频率（或周期或角频率）反映了正弦量随时间变化的快慢程度；初相角确定了正弦量计时始的位置。有效值（或最大值）、频率（或周期或角频率）、初相角是表征正弦交流电的三个重要物理量。知道了这三个量，就可以写出交流电瞬时值的表达式，从而知道正弦交流电的变化规律，故把它们称为正弦交流电的三要素。这三个要素可以用一些方法表示出来。（1）解析法：是指利用三角函数表示正弦交流电随时间的变化规律。如正弦交流电压的解析式为u=Umsin(ωt＋ψ0），式中ωt＋ψ0为正弦交流电压的相位，ω为角频率，j0为初相角，Um为最大值。（2）波形图表式法：利用三角函数式对应的正弦曲线来表示正弦交流电的表示方法，如图d所示，图中可以直观的表示出正弦交流电的三要素。（3）相量表示法：正弦量可以用一个称为相量的有方向的线段表示。该线段的长度等于正弦量的有效值，该线段与横轴正方向的夹角等于正弦量的初相角y0。y0＞0在横轴的上方，y0＜0在横轴的下方。相量的符号为有效值符号上加一圆点，例如，用表示正弦交流电流的相量，用表示正弦交流电压的相量，如图c所示。正弦量用相量表示后，同频率正弦量的运算可以转化为相量的运算。图d正弦交流量的波形图表示法图d正弦交流量的相量表示法例：已知两个正弦交流的f=50Hz，i1=Im1sin（ωt+π/3）,i2=Im2sin（ωt+π/6），求：两电流的相位差。小结1、正弦交流电的基本特征和三要素。2、正弦交流电周期、频率与角频率律。3、正弦交流电相位与相位差。布置作业1、思考题1、2、3、42、《汽车电工电子技术基础》习题册新疆昌吉职业技术学院-PAGE80-课题模块二交流电的基本知识课题2：三相正弦交流电课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、明确三相交流电的特点及星形连接和三角形连接时的基本关系；2、会描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。教学重点应知：明确三相交流电的特点及星形连接和三角形连接时的基本关系；会描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。教学难点应知：明确三相交流电的特点及星形连接和三角形连接时的基本关系；会描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。学情分析教学效果教后记新课课前复习：新课1．什么是正弦交流电的三要素？2．已知U=220V，f=50Hz，j0=-90，试写出该交流电压的解析式。课题导入：家庭用电一般为单相交流电，工厂中所用的是三相交流电。它具有哪些特性呢？相关知识：一、三相交流电1、三相交流电路的定义：由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。三相交流电路是由３个同频率、同振幅、初相位互差120°的正弦电源，按一定方式（星形或三角形）连接组成的供电系统。这三个电动势称为三相对称电动势。三相交流电源指能够提供三个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，最常用的是三相交流发电机。三相交流发电机的各相电压的相位互差120°，它们之间各相电压超前或滞后的次序称为相序，三相交流电相序为U—V—W。2、三相交流电的特点：（1）三相交流发电机比功率相同的单相交流发电机体积小、重量轻、成本低；（2）电能输送，当输送功率相等、电压相同、输电距离一样，线路损耗也相同时，用三相制输电比单相制输电可大大节省输电线有色金属的消耗量，即输电成本低，三相输电的用铜量仅为单相输电用铜量的25%。（3）目前获得广泛应用的三相异步电动机，是以三相交流电作为电源，它与单项电动机或其他电动机相比，具有结构简单、价格低廉、性能良好和使用维护方便等优点。因此在现代电力系统中，三相交流电路获得广泛应用。3、三相交流电的产生：三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。下图是三相交流发电机的原理示意图。三组完全相同的线圈U1-U2，V1-V2，W1-W2(定子电枢绕组)放置在彼此间隔120°的发电机定子铁心凹槽里固定不动。转子铁心上绕有励磁绕组，通人直流电后产生磁场，该磁场磁感应强度在定子与转子之间的气隙中按正弦规律分布。当转子由原动机带动，并以角速度ω匀速顺时针旋转时，每个定子绕组(称相)依次切割磁力线产生频率相同、幅值相同的正弦电动势eU、eV、eW，但相位角依次相差120°，以U相为参考表示为用相量表示：三相交流发电机的原理示意图1-定子绕组2-定子铁心3三相交流发电机的原理示意图1-定子绕组2-定子铁心3-磁极(转子)4-励磁绕组

a)波形图b)相量图三相电动势的正弦波形图及相量图波形图和相量图如图所示，三相交流电达到最大值的先后顺序称为相序，图中的相序为U—V—W。三相电动势的幅值相等，频率相同，彼此间的相位差也相等，这种电动势称为对称电动势。显然他们的瞬时值之和或相量之和均为0。正相序为：以U相为参考，V相落后U相120o，W相又落后V相120o，相序为U→V→W；如将V、W的位置对调，相序为U→W→V，则称为逆相序。在电路分析中，一般都是按正相序来分析，上图所示的波形图和矢量图均为正相序。在供电电路中，相序一但确定，不可随意改动，因为工作在交流电路中的电动机当相序改变后，要反方向旋转。二、三相电源与负载的连接1、三相电源的连接：三相交流发电机实际上有三个绕组、六个接线端，目前采用的是将这三相交流电按照一定的方式，连接成一个整体向外送电。连接方法通常有星形和三角形两种连接方式。（1）三相电源的星形连接1）基本概念：将三个末端联在一起，这一连接点称为中点或零点，用N表示。这种联接方法称为星形连接。从中点引出的导线称为中线，从始端A、B、C引出的三根导线L1、L2、L3称为相线或端线，俗称火线。a)发电机三相绕组的接法；b)发电机三相电压相量图发电机的星形连接及其电压相量图2）三相电源星形连接时的电压关系：在三相电路中，每相电源绕组的首端和尾端之间的电压称为相电压，瞬时值用uU、uV、uW表示，有效值用UU、UV、UW表示。三相电源任意两个端线之间的电压称为线电压，瞬时值用uUV、uVW、uWU表示，有效值用UUV、UVW、UWU表示。下面就来分析相电压和线电压之间的关系。参见上图所示，根据基尔霍夫电压定律可知，星形连接的三相电源的线电压瞬时值与相电压的瞬时值之间关系：uUV=uU－uVuVW=uV－uWuWU=uW－uU将电压的瞬时值用矢量表示，表达式为：根据矢量表达式，可作出线电压和相电压的矢量图，如下图所示。从矢量图可见，线电压在相位上超前相电压30o电角，它们的数值关系为线电压和向电压矢量图从矢量图可见，线电压在相位上超前相电压30o电角，它们的数值关系UUV=2UUcos30o=UU，用UL表示线电压的有效值，用UP表示相电压的有效值，根据上式可写出一般式为UL=UP通过以上分析可知，当三相发电机作星形连接时，线电压在数值上等于相电压的倍，在相位上线电压超前相电压30o电角，三个线电压在相位上也是互差120o电角，所以电源的线电压也是对称的。例：已知我国低压电网的相电压有效值为220V，求线电压为多少？解：UL=UP=×220V=380V结论：a、我国低压采用的供电制式为三相四线制，三条相线（相线又称火线）和一条中性线（又称零线）。三条相线之间的电压（线电压）为380V，三个相线到中性线之间的电压(相电压)为220V。中性线在变压器的下面接到大地，但相电压上的负载必须接到中性线上，而不能直接接地。b、相序为U→V→W，是正相序；相序为U→W→V，是负相序。相序的概念很重要，相序接反，电动机反转。（2）三相电源的三角形连接1）基本概念：依次将每一相绕组的末端与另一相绕组的始端相连，构成一个闭合的三角形并把三个结点作为输出端，这种联结方式叫做三角形接法。由于只需接出三根端线，因此构成的是三相三线制输电线路。2）三相电源三角形连接时的电压关系：由于每相绕组直接接在两根端线之间，则线电压就是相电压，即UL=UP。汽车用交流发电机大多采用Y形联接三相电源的三角形连接结论：三相电源三角形连接时，电路中线电压的大小与相电压的大小相等，即UL=UP；三个线电压之和为零；在电源的三相绕组的内部三个电动势的相量和也为零。因此当电源的三相绕组采用三角形连接时，在绕组内部是不会产生环路电流（环流）的。2、三相负载与三相负载的连接日常使用的各种电器根据其特点可分为单相负载和三相负载两大类。照明灯、电扇、电烙铁和单相电动机等都属于单相负载。三相交流电动机、三相电炉等三相用电器属于三相负载。另外分别接在各相电路上的三组单相用电器也可以组成三相负载。三相负载的阻抗相同(数值相等，性质一样)则称为三相对称负载，反之称为不对称负载。三相负载有Y形和△形两种联接方法，各有其特点，适用于不同的场合，应注意不要搞错，否则会酿成事故。（1）三相负载的星形连接1）接线特点三相对称负载的Y形联接该电路的基本联接方法如图a所示，三相交流电源(变压器输出或交流发电机输出)有三根火线接头A、B、C，一根中性线接头N。火线与中性线之间的相电压为220V。对于三相对称负载，只需接三根火线，中性线悬空得到图b。该电路具有如下特点：A)由于三相负载对称，在三相对称电压的作用下负载中的三相电流也是对称的，而三相对称电流的和为零(矢量和)，所以不需接中线，三相电流依靠端线和负载互成回路。由于电路是对称的，故电路的计算可以简化为单相电路的计算。B)各相负载承受的电压为电源的相电压，大小为220V。C)各相负载的线电流Il与相电流Ip相等，即：Il＝Ip＝UP／ZP，式中ZP为每相负载阻抗。D)各相支路中电压与电流的相位差相等，大小为φP＝cos-1R／Z。E)各相负载取用的功率相等，电路的总功率为P＝3UPIPcosφP。三相不对称负载的Y形联接工程实际使用中遇到的问题是将许多单相负载分成容量大致相等的三相，分别接到三相电源上，这样构成的三相负载通常是不对称的。对于这种电路，需要使用三相四线制，如图a所示。加在每相负载上的相电压分别等于电源的相电压UU、UV、UW。在各相电压的作用下负载中产生的相电流分别等于各对应的线电流IU、IV、IW。即有：IL=IP由于中性线为三相电路的公共回线，所以中性线电流的瞬时值应为3个相电流瞬时值的代数和，即iN=iU+iV+iW由此得出，中性线电流的有效值则为3个相电流有效值的矢量和，即该电路具有如下特点：由于三相负载不对称，三相电流也不对称，其三相电流的和不为零，必须引一根中线供电流不对称部分流过，即必须用三相四线制。由于中性线的作用，电路构成了相互独立的回路。不论负载有无变动，各相负载承受的电源相电压不变，从而保证了各相负载的正常工作。如果没有中线，或者中线断开了，虽然电源的线电压不变，但各相负载承受的电压不再对称。有的相电压增高了，有的相电压降低了。这样不但使负载不能正常工作，有时还会造成事故。一般情况下，中线电流小于端线电流，通常取中线的横截面积小于端线的横截面积。通过分析得到，三相不对称负载的各相支路的计算需要分别进行。2)电压、电流关系线电压UL：三相负载的线电压就是电源的线电压，也就是两根相线之间的电压；相电压UP：每相负载两端的电压称作负载的相电压，在忽略输电线上的电压降时，负载的相电压就等于电源的相电压，因此UL=UP；线电流IL：流过每根相线上的电流叫线电流；相电流IP：流过每相负载的电流叫相电流；中线电流IN：流过中线的电流叫中线电流。（2）三相四线制的特点：1)有两种供电电压，即相电压和线电压，三个相电压和三个线电压均为对称电压；2)相电流IP等于线电流IL，即IP=IL，线电压的大小等于相电压的倍，记为UL=UP；3)各线电压在相位上比对应的相电压超前30°中性线的作用：A）中性线为不对称的三相电流提供一个通路，因为不对称的三相电流的瞬时值的代数和不为零；B）保证了各相负载两端的电压与电源电压相同，从而使三相负载各自独立，正常工作。（3）三相负载的三角形连接三相负载的连接方式取决于负载要求的额定电压值。若负载的额定电压等于电源相电压（如220V），则负载应做星形联结；如负载的额定电压等于电源线电压（如380V），则三相负载应做三角形联结，此时电路为三相三线制，如下图所示。负载呈三角形（△）联结时，负载的相电压UP就是电源的线电压UL，UL=UP。电源上的线电流IL有效值等于负载上相电流IP有效值的倍，即IL=IP。三相负载三角形联结该电路的特点是：1)△形连接没有零线，只能配接三相三线制电源，无论负载平衡与否各相负载承受的电压均为线电压380V；2)各相负载与电源之间独自构成回路，互不干扰；3)各相负载的相电流为：Ip＝UP／｜Z｜＝Ul／｜Z｜；4)在△形联接的各端点上均有三条支路，所以线电流Il不等于相电流Ip，当三相负载对称时，三个相电流和三个线电流都对称，两者之间的关系为：Il＝Ip三相负载的连接原则：A）应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。B）负载的额定电压=电源的线电压，应作D联结；C）负载的额定电压=（1/）电源线电压，应作Y联结。小结1、三相交流电。2、三相电源与负载的连接。布置作业1、思考题1、2、32、《汽车电工电子技术基础》习题册课题模块二交流电的基本知识课题3：电容、电感课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、明确电容、电感元件的构造、作用和特点；2、掌握电容、电感的作用并会正确选用；3、明确电容的参数会进行计算。教学重点应知：明确电容的参数会进行计算。教学难点应知：明确电容的参数会进行计算。学情分析教学效果教后记新课课前复习：新课1．什么是三相交流电路？2．中性线的作用是什么？3．三相负载的连接原则是什么？课题导入：车载电脑触摸电视使用了大量的电容器和电感器，它们在车用设备的电路中能起到哪些作用呢？相关知识：一、电容1、电容器：用来储存和释放电荷及电场能量的“容器”。其容量决定了它对电荷的存储能力。2、电容器的组成：两块彼此绝缘的导体就构成一个电容器，两个导体称为电容器的电极。图a是平行板电容器结构图，两个平行的金属板构成电容器的极板，两个极板之间为电介质，电介质可为空气、纸、云母、塑料薄膜等材料。图b是一只电容器的解剖图。图a平行板电容器图b电解电容器结构电容器分为有极性和无极性两种类型，无极性电容器在接入电路时不考虑其极性，有极性电容器在接入电路时正负极不得接反。电解电容器是有极性电容器，使用时要注意。3、电容的作用：隔直流通交流的作用。且电容器的电压不能突变。在电力系统中，电容可以用来改善系统的功率因素，提高电能的利用率；在机械加工中，电容还可用于电火花加工。4、电容的类型：按电容器的容量是否可调分为：固定电容器、可变电容器及微调电容器。按电容器所用的介质可分为：有机介质电容器、无极介质电容器、气体介质电容器、电解电容器。5、几种常见电容的符号：见P41页表2—3—1。6、电容器主要参数：（1）电容量当给电容器两端加上电压，如下图所示，则电容器的两个极板上就聚集起等量异号的电荷，两极板间就形成电场。电容器带电实验证明，当电容器的电介质、几何尺寸确定之后，电容器两极板上所加的电压越高，极板上聚集的电荷量越多，并且电荷量与电压成正比，其比值为一常数。我们将这一常数称为电容器的电容量，亦简称电容，用大写英文字母C表示。C=q/U式中C—电容器的电容量，单位为法拉（F）；q—极板上所带电量，单位为库伦（C）；U—极板间电压，单位为伏特（V）。参考方向规定为从正极板指向负极板。电容器和电容量都简称为电容，但其含义不同，前者是元件的名称，后者是元件的容量，从概念上要加以区别。（2）电容常用的单位：常用的单位有微法（μF）和皮法（pF）。1F=106μF=1012pF电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见下表。（3）工作电压：电容器因为两个极板之间为绝缘材料，因为绝缘材料的耐压不同，电容器的工作电压亦不同。每种电容器都有一个电压系列，供应用时选择。如果选择的电容器耐压值低于工作电压，则会因为耐压不足而损坏。在规定的工作温度范围内,电容能长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。否则，电容器会被击穿而损坏。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V、1000V。7、电容量的标注（1）直标法一般地,电容器上都直接写出其容量,也有用数字来标示容量的,通常在容量小于10000pF的时候,用pF做单位,大于10000pF的时候,用μF做单位。为了简便起见,大于100pF而小于1μF的电容常常不标单位。没有小数点的,它的单位是pF,有小数点的,它的单位是μF。（2）数码表示法也有的电容上标有“332”(3300pF)三位有效数字,左起两位给出电容量的第一、二位数字,而第三位数字则表示在后加0的个数,单位是pF。（3）色标法电容器的色标法与电阻器色标法大致相同，见P41表2—3—2。8、电容上电压与电流间的关系由于电容器两极板间的电介质是绝缘的，所以理想电容器中不会有电流通过。通常所说的通过电容器的电流，实际是指电容器所在支路的电流。当电容器两极板间电压升高或降低时，极板上的电荷相应地聚集或减少，那么就会有电荷在电容器所在支路中定向移动形成电流，并且电压变化越快，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，电流越大。若电容元件上所加电压为直流时，其上的电压和电流均为零，所以稳态时电容元件对直流信号相当于开路，只有当电容元件上所加电压有变化（如电压为交流）时，才不为零。9、电容元件的连接（1）电容元件的并联并联电路如下图所示。电路具有以下特点：1）各元件端电压相等，等于电路两端总电压（各电容上加的为同一电压U），即：U1=U2=U3=U2）电容器组储存的总电量等于各电容器储存电量之和，即：q=q1+q2+q3（其中q1=C1U，q2=C2U，q3=C3U）3）电容器组的总电容（等效电容）等于各电容器电容量之和，即：电容并联电路电容器并联使用时应注意：并联电容器的额定电压和总电容量要符合使用要求。注：应用电容的并联增大电容量时，不能忽略电容的耐压。任一电容器的耐压均不能低于外加的工作电压，否则该电容器会被击穿，所以，并联电容器组的耐压值等于各电容器中耐压值最小的那个值。例1：有一电容电路，其工作电压为120V，需要电容量﹥80µF。现有几种规格的电容器为：100µF/50V；47µF/160V；22µF/250V；10µF/400V。请选择合适规格的电容器接入电路中。解：根据电路要求，所选电容器的耐压必须大于120V，电容量大于80µF。在给定的电容器中选取47µF/160V的电容器两只并联较为合适，并联总电容量为µF﹥80µF电容量和耐压均符合电路要求。例2：P43（2）电容元件的串联串联电路如下图所示。电路具有以下特点：电容串联电路各电容元件储存的相等，等于电容元件组储存的总电量q，即：q=q1=q2=q3总电压等于各电压之和，即：U=U1+U2+U3串联时等效电容的倒数等于各电容的倒数之和，即当有两个电容元件串联时，总电容量为电容器串联电路中各电容器两端电压与总电压的关系为：，，…上式称为电容器串联电路的分压公式。由公式可知，各电容器分得的电压跟电容器的电容量成反比，即电容量越小，分得的电压越大；电容量越大，分得的电压越小4）串联时工作电压的选择：求出每一个电容器允许储存的电量（即电容乘以耐压），选择其中最小的一个（用qmin表示）作为电容器组储存电量的极限值，电容器组的耐压就等于这个电量除以总电容，即：U=qmin/C。说明：当n个相同的电容串联时，电容器组的总的耐压为单个电容器耐压的n倍，故电容器串联可提高耐压。例3：两只电容器的参数分别为10µF/63V和2.2µF/63V，串联后接入电压为100V的电路中。试计算串联后的总电容量和每只电容器上承受的电压，并判断电容器能否正常工作。解：根据所给参数有µFVV由以上计算可知，2.2µF的电容器额定电压值（63V）低于使用电压值（82V），电容器将因耐压不足而损坏。一旦此电容器击穿短路，100V电压将加在10µF的电容器上，还会造成10µF的电容器击穿损坏。所以在电容器串联电路中，各电容器的耐压一定要符合电路要求。串联电路中各电容器的质量要好，因为质量差的电容器工作一段时间后可能电容量会下降，造成电容器两端电压上升而使电容器击穿。例4：P43（3）电容器的混联：既有串联又有并联的电容器组合电路，叫做电容器的混联。例4：P4410、电容的充放电：当电容器两端加上电压时，电容两极板上要聚集等量异号的电荷。电容器两端电压发生变化时，极板上的电荷同时发生变化，电容中形成位移电流。我们由下图分析电容器充放电过程。a)充电b)放电电容的电压电流方向（1）电容器充电：在图a中，给电容器加上外电压E，由于E>>U，电容器充电，正电荷从电源的正极流向电容器极板，形成充电电流，如图所示。随着充电时间的延长，电容器极板上的电荷越来越多，电容器两端电压U上升，充电电流下降。当电容器两端电压U=E时，充电停止，充电曲线如图c所示。（2）电容器放电：在图b中，将已经充上电的电容器通过电阻放电。刚接通电阻时，因为电容器上的电压最高，放电电流最大；随着放电时间的延长，电容器极板上的电荷越来越少，电容器两端电压下降，放电电流下降。当电容器两端电压下降到零，放电停止，放电曲线如图d所示。c)d)c)充电曲线d)放电曲线由充放电曲线可以看出，电容器有以下特性：1）充电电流与电压的变化率成正比。当电容两端电压发生变化时，电容中有电流；当电容两端电压不变化时（图a中U=E），电容中充电电流下降为零。即电容是一个动态器件，电容两端电压变化，电流变化，电压不变化，电流为零。在直流电路中，如果电压不变化，则，电路中没有电流流动，所以电容具有隔断直流的作用。2)当U增加，电流i为正值，电容器充电，电流与电压的方向相同，如图c所示；当U下降，电流i为负值，电容器放电，电流与电压的方向相反，如图d所示。3)电容器在充放电过程中，只是将电能储存在电容器中或由电容器放出电能，电容器并不消耗电能，所以电容器是一个储能器件。电容器中的电场能量:电容器在充电过程中，由于两极板上聚集了大量的电荷，形成了电场，便储存有电场能量。电场能量用WC表示，其值为式中，WC的单位为J（焦）；C的单位为F（法）UC的单位为V（伏）电容器中储存的能量是以电场的形式储存在电容器中的，它只与电容器两端的电压有关，而与电压的建立过程无关。二、电感1、电感元件：具有电流通过时磁感有变化的元件统称为电感元件，常用在汽车电子电路中。2、电感元件分类：按导磁体性质分为空心电感、铁心电感、磁心电感。3、电感的符号4、电感的特性及主要参数（1）直流电阻：是绕制电感的导线所呈现的电阻。由于绕制电感的导线常用铜线，且长度也不会很长，故电感的直流电阻往往很小，一般忽略不计。（2）电感量：又叫电感系数或自感系数，它是反应电感具备电磁感应能力的物理量。电感量的基本单位是亨利（H），常用单位有毫亨（mH）和微亨（µH）。H、mH、µH之间的换算关系如下：1H=103mH；1mH=103µH；1H=106µH。（3）感抗：感抗是指电感元件对交流电（或突变电流）的阻碍作用。（4）品质因素：品质因素是衡量电感元件质量的重要参数，品质因素常用Q表示。（5）分布电容：由于电感是由导线绕制而成的，这样匝与匝之间具有一定的电容，线圈与地之间也有一定的电容。小结1、电容。2、电感。布置作业1、思考题1、2、3、4、5、6、7、82、《汽车电工电子技术基础》习题册课题模块三磁电路及车用电磁元件课题1：磁电路及变压器课型新课授课班级13汽修（1）授课时数3教学目标应知：1、简单叙述磁路基本物理量和欧姆定律；2、简单叙述变压器结构和工作原理及特殊变压器特点，会分析变压器电路。教学重点应知：变压器结构和工作原理及特殊变压器特点，会分析变压器电路。教学难点应知：变压器结构和工作原理及特殊变压器特点，会分析变压器电路。学情分析教学效果教后记课前复习：1．电容元件串、并联电路的特点是什么？2．电容、电感的作用是什么？3．电容的充放电的过程？新课课题导入：新课提问：1、生活中有没有接触过磁铁？2、吸铁石是不是磁铁？3、知道磁场是怎么产生的吗？4、汽车中有没有用电设备中有磁场？相关知识：一、磁路变化的电流能产生磁场，磁场在一定条件下又能产生电流，二者密不可分，许多电气设备的工作原理是基于电磁的相互作用，如变压器、电机、电磁铁、电工测量仪表以及其他各种铁磁元件，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工设备的工作原理作全面的分析。与流经电路中的电流同理，流经磁路的磁通也遵循一定的规律，如磁路的欧姆定律等。磁路问题是局限于一定路径内的磁场问题，因此磁场的各个基本物理量也适用于磁路。磁路主要是由具有良好导磁能力的材料构成的，因此本章我们将对这种导磁材料的磁性能加以讨论。磁路和电路是相关联的，通过以上的基本概念学习后，我们会对分析与计算磁路的基本方法加以讨论，最后，会讨论变压器及电磁铁等应用实例。为了更好地理解磁场的基本性质，掌握磁场的特性，我们可用下列几个在物理学中学过的基本物理量来表示，对此我们做一复习。1、磁路的基本物理量（1）磁感应强度（B）：磁感应强度是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量，是一个矢量。它与电流（电流产生磁场）之间的方向关系满足右手螺旋定则，其大小可用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与导体中的电流和导体的有效长度的乘积的比值，来表示该点磁场的性质，并称作该点磁感应强度B。其数学式：B=F/lIB的单位是特斯拉，简称特（T）；以前也常用电磁制单位高斯（Gs）。两者的关系是：1T=104Gs2、磁通（φ）：磁感应强度B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S乘积称为该面积的磁通φ，即：φ=BS可见，磁感应强度在数值上可以看成为与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。φ的单位是韦伯，简称韦（Wb）。3、磁导率（μ）：磁导率μ是表示磁场媒质磁性的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：B=μH自然界的物质，就导磁性能而言，可分为铁磁物质(＞1)和非铁磁物质()两大类。非铁磁物质和空气的磁导率与真空磁导率很接近，H/m。任意一种物质磁导率和真空的磁导率的比值，称为该物质的相对磁导率，即 在国际单位制中，单位是亨/米（H/m）上式表示相对磁导率就是当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度与在同样电流值下在真空中该点的磁感应强度之比所得的倍数。（4）磁场强度（H）：磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量。磁场内某点的磁场强度的大小等于该点磁感应强度除以该点的磁导率，即：H=B/μH的单位是安每米（A/m）。上式是安培环路定律（或称为全电流定律）的数学表示式。它是计算磁路的基本公式。磁场强度的大小与磁场中磁介质的性质无关，仅与磁场的电流大小和载流导体的形状有关。（5）磁动势（F）：磁场是由电流产生的。在磁路中用来产生磁通的电流称为励磁电流。实验表明，励磁电流越大，线圈匝数越多，产生的磁场越强，磁通越多。因此励磁电流I和线圈匝数N之积，可看做是产生磁通的根源，称为磁动势，用F表示，即：F=NI（6）磁阻（Rm）：磁路对磁通的阻碍作用，即：Rm=L/（μS）式中：L为磁路的平均长度，S为磁路的截面积，μ则是磁路材料的磁导率。2、磁路欧姆定律：φ=F/Rm=NI/Rm由于铁磁材料的磁导率不是常数，它随励磁电流而变，所以铁磁材料的磁阻是非线性的，数值很小；空气隙的磁导率很小，而且是常数，所以空气隙中的磁阻是线性的，数值很大。由于铁磁材料的磁阻是非线性的，因此，不能直接用上式进行定量分析，而只能进行定性分析。二、变压器变压器是根据电磁感应原理工作的一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。它的基本作用是将一种等级的交流电变换成另外一种等级的交流电。在电力和电子线路中，变压器独有广泛应用。１、变压器的结构和工作原理１）变压器基本组成部分：闭合铁心和线圈绕组，如下图所示。（1）铁心铁心构成变压器的磁路，为了减少铁损，提高磁路的导磁性能，一般由0.35—0.55mm（2）绕组即线圈，是变压器的电路部分，用绝缘导线绕制而成的，有原绕组、副绕组之分。与电源相联的称为原绕组（或称初级绕组、一次绕组），与负载相联的称为副绕组（或称次级绕组、二次绕组）。（3）冷却系统由于铁心损失而使铁心发热，变压器要有冷却系统。小容量变压器采用自冷式而中大容量的变压器采用油冷式。2）变压器的工作原理变压器工作原理图在原绕组上接入交流电压u1时，原绕组中便有电流i1通过。原绕组的磁动势i1N1产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，从而在副绕组中感应出电动势。如果副绕组接有负载，那么副绕组中就有电流i2通过。副绕组的磁动势i2N2也产生磁通，其绝大部分也通过铁心而闭合。因此，铁心中的磁通是一个由原、副绕组的磁动势共同产生的合成磁通，它称为主磁通，用Φ表示。主磁通穿过原绕组和副绕组而在其中感应出的电动势分别为e1、e2。此外，原、副绕组的磁动势还分别产生漏磁通Φ1和Φ2，从而在各自的绕和组中分别产生漏磁动势e1和e2，如上图（a）所示。由于原绕组的电阻R1和感抗X1（或漏磁通Φ1）较小，因而它们两端的电压降也较小，与主磁电动势E1比较起来，可以忽略不计，于是同理可得副边电路的电压与电动势的有效值为变压器空载时，式中是空载时副绕组的端电压。以上几式说明，由于原、副绕组的匝数N1、N2不相等，故E1和E2的大小也不等，因而输入电压U1（电源电压）和输出电压U2（负载电压）的大小也是不等的。原、副绕组的电压之比为：式中K称为变压器的变比，亦即原、副绕组的匝数比。可见，当电源电压U1一定时，只要改变匝数比，就可得出不同的输出电压U2。K＞1，为降压变压器；K＜1，为升压变压器。变比在变压器的铭牌上注明，它通常以“6000/400V”的形式表示原、副绕组的额定电压之比，此例表明这台变压器的原绕组的额定电压U1N=6000V，副绕组的额定电压U2N=400V。所谓副绕组的额定电压是指原绕组加上额定电压