汽车电工电子技术课程简介(-84)

吉林大学汽车电工电子技术课程简介：一、教材吉林大学汽车电工电子技术二、教学内容上篇电工技术基本电路理论第1章电路分析基础第2章正弦交流电路常用电气设备第3章铁心线圈与变压器第4章汽车中的电机

吉林大学汽车电工电子技术下篇电子技术模拟电子技术第5章常用半导体器件

第6章基本放大电路

第7章集成运算放大器

数字电子技术第8章数字电子电路

功率电子技术第9章功率电子电路

吉林大学汽车电工电子技术三、学习方法1.使用好教材，预习、认真阅读、体会教材结构。2.抓重点，抓规律，善于总结。3.注意理论联系实际，做好作业，重视实验。

电路的基本物理量及参考方向

电路的工作状态

理想电路元件

基尔霍夫定律

电路的基本定律

电路的暂态分析第一章电路的分析基础吉林大学汽车电工电子技术1.1电路的基本物理量及参考方向电源负载IERU+_+_电源、负载、中间环节组成电路吉林大学汽车电工电子技术1、电路：为能够实现某种需要，由若干电工元器件按一定方式相互联接起来的组合

。电源：其它形式的能量（信号）电能（电信号）负载：电能其它形式的能量。指电流、功率、能量。中间环节：传递、分配和控制电能的作用返回电池灯泡返回E2、某汽车电路原理图汽车电路的特点：两个电源、低压直流、单线并联、负极搭铁返回吉林大学汽车电工电子技术返回3、电路基本物理量的实际方向实际方向：

物理中对电量规定的方向。物理量实际方向公式单位电流I正电荷运动的方向KA、A、mA、µA

电压U电位降低的方向（高电位低电位）KV、V、mV、µV电动势E电位升高的方向（高电位低电位）KV、V、mV、µV4、电路基本物理量的参考方向问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？i=dq/dtuab=dwab/dqeba=dwba

/dq返回吉林大学汽车电工电子技术返回电池灯泡ab电流方向AB？电流方向BA？IRU1ABRU2＋＋(1)在解题前先设定一个方向，作为参考方向解决方法(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互系的代数表达式返回吉林大学汽车电工电子技术返回5、物理量参考方向的表示方法Uab_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）

双下标箭头Uabab电压

双下标箭头电流abIab电动势：通常按实际方向_+E标注原则：1.按真实方向2.按关联方向（电压与电流的方向相同)3.任意标注返回吉林大学汽车电工电子技术返回注意：E+_US+_6、规定参考方向的情况下欧姆定律的写法I与U的方向一致U=IRI与U的方向相反U=–IRIRU＋IRU＋返回吉林大学汽车电工电子技术返回例1：解：Uab=I·R1Udc=－I·R2例2：闭合回路的欧姆定律=(－2)×10＝－20V=－(－2)×5＝10V－

+I

－+

+－－

+E1E2E3E4R1R2R3R4以电流的参考方向为准，E的方向与I

相同为正，相反则为负返回吉林大学汽车电工电子技术返回E1E2I=－2A+－abcdeR1=10ΩR2=5Ω求图中Uab与Udc－

+7、规定参考方向的情况下电功率的写法功率的概念：设电路任意两点间的电压为

U

,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:如果UI方向不一致写法如何？电压电流参考方向一致IRU＋IRU＋电压电流参考方向相反P=–UI功率有正负？P=UI返回吉林大学汽车电工电子技术返回吸收功率或消耗功率（起负载作用）若P0输出功率（起电源作用）若P0电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）功率有正负返回吉林大学汽车电工电子技术返回功率平衡：∑P=0例、一个含有电压源和负载的闭合电路。电压源电压Us＝24V，内阻RS＝，负载电阻R＝。求：(1)电路中的电流。(2)负载端电压。(3)各元件的功率。返回吉林大学汽车电工电子技术+-USRsRUI返回解:(1)电路中的电流I=USRS+R=240.5+7.5A=3A(2)负载端电压U=IR(3)各元件的功率Ps=－USI=－24V×3A=－72W(电源产生的功率)P=UI=22.5V×3A=67.5W(负载消耗的功率)△P=I2RS

=32×0.5W=4.5W(电源内阻消耗的功率)返回吉林大学汽车电工电子技术返回根据功率平衡：+-USRsRUI1.2.1有载工作状态图中S闭合I=US/(R0+R)U=IRU

=US－I

R0PS=PR0+PR⑴特征1.2电路的工作状态返回吉林大学汽车电工电子技术返回RR0UUSSI＋－⑵电气设备的额定值为了安全可靠的工作，各种电气设备承受的电压，允许通过的电流及消耗的功率都有一个限额，这个限额称为电气设备的额定值。

UN

IN

PNI=IN

满载I>IN过载I<IN

轻载返回吉林大学汽车电工电子技术返回因此，额定值是电气设备的安全合理值。R0UUS＋－1.2.3短路II=US／R0U=0P=0PS=PR01.2.2开路(S断开)

I=0

U=0

P=0

U0=USRR0UUSSI＋－返回吉林大学汽车电工电子技术返回U0吉林大学汽车电工电子技术返回返回蓄电池+-0.0012.00+-断点前，电压表指示电源电压值断点后，电压表指示为零值吉林大学汽车电工电子技术返回返回汽车电路常用的检修方法有：直观法、断路法、短路法、试灯法、仪表法、试火法、仪器法。(a)检查磁场绕组断路(b)检查磁场绕组搭铁伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻1)

电阻

R（常用单位：、k、M）1.3理想电路元件1.电阻元件

1.3.1理想无源元件返回电阻是耗能元件吉林大学汽车电工电子技术返回2)电阻串联R1U1R2U2＋－＋－I＋－U电流相等特点：⑴⑷⑶⑵返回

常用电阻吉林大学汽车电工电子技术返回3)电阻并联电压相等

特点：R1R2I＋－UI1I2⑴⑷⑶⑵返回吉林大学汽车电工电子技术返回2.电感元件1)

电感LφiueLLiueL返回电感L为衡量线圈产生磁场能力的参数，用L=Ψ／i表示，Ψ＝Nφ，其单位为亨利(H)空心线圈L为常数称为线性电感铁心线圈L不是常数称为非线性电感吉林大学汽车电工电子技术返回2)自感电动势3)电压与电流的关系返回*

若i=I，u=0电感对直流相当于短路u

=－=LdidteL=dΨdt=LdidteLdφ

dtN=吉林大学汽车电工电子技术返回电感是一种储能元件不消耗能量

常用电感WL=12L

i

2储存的磁场能量：吉林大学汽车电工电子技术返回3.电容元件1)电容C

uiCC(法拉F)=q

(库仑)u

(伏)1F=106μF1μF=106pFui吉林大学汽车电工电子技术返回2)电压与电流关系i=dqdt=CduCdt若uC＝UC则i＝0*电容元件对直流相当于断路

常用电容电容是一种储能元件,不消耗电能Cu212WC=储存的电场能量：吉林大学汽车电工电子技术返回U为直流电压时,以上电路等效为思考题：U为直流电压，画出下列电路的等效电路UR1R2LC++R1UR2吉林大学汽车电工电子技术返回1.电压源USUR0U=US

－IR0IUIIR0伏安特性:USIU当R0=0时，电压源就变成理想电压源1.3.2理想有源元件

E1)电压源吉林大学汽车电工电子技术返回2)理想电压源(恒压源)USIU特点:(1)输出电压恒定U=US，与流过它的电流无关。(2)输出电流取决于外电路(3)内阻R0=0伏安特性：USUIUSIU10VRR＝1Ω时，U不变，I＝10AR＝10Ω时，U不变，I＝1AR＝100Ω时，U不变，I＝吉林大学汽车电工电子技术返回ISIUR0I=IS－U／R0UIU伏安特性IISU/R02.电流源1)电流源当R0=∞时，电流源就变成理想电流源吉林大学汽车电工电子技术返回伏安特性:UIIS特点:(1)输出电流恒定I=IS,与端电压无关。(2)输出端电压取决于外电路。(3)内阻R0=∞IISU2)理想电流源(恒流源)R＝1Ω时，I

不变，U

＝1VI1ARISR＝10Ω时，I

不变，U

＝10VR＝100Ω时，I

不变，U

＝100V吉林大学汽车电工电子技术返回

用来描述电路结构中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括节点电流定律（KCL)

和回路电压定律（KVL)

两个定律。电路结构名词：结点：三个或三个以上支路的联结点支路：电路中每一个分支回路：电路中任一闭合路径1.4基尔霍夫定律吉林大学汽车电工电子技术返回支路：共3条回路：共3个结点：a、b(共2个）例1：#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1吉林大学汽车电工电子技术返回

+

abdcef图中有6个节点图中有4个节点图中有6条支路图中有8条支路图中有3个回路图中有7个回路吉林大学汽车电工电子技术例2：返回基尔霍夫电流定律（KCL)I1I2I3I4电流定律的依据：电流的连续性例流入为正流出为负吉林大学汽车电工电子技术1)

2)

返回任意的封闭面可视为一个节点例I1+I2=I3例I=03)节点电流定律的扩展形式I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义结点吉林大学汽车电工电子技术返回返回

例：标出图中未知电流大小。2A－8A3A3Ω4Ω···6A1A5A返回吉林大学汽车电工电子技术吉林大学汽车电工电子技术基尔霍夫电压定律（KVL)ab＋－＋－I3E1E2R1R3R2I2I11)

与绕行方向相同的电压或电动势为正与绕行方向相反的电压或电动势为负返回返回＋－＋－R1R2U1U2I1I2US1US2aU1－US1＋US2－U2=0与绕行方向一致的电压取正，反之取负。返回2)

返回返回吉林大学汽车电工电子技术3)回路电压定律的扩展形式开口电压（虚拟电压）也适用于KVL＋－ERUI例1、已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16Ω

R2=3Ω，R3=9Ω。求：K打开时，Uab=？K闭合时，I3=？1、K打开，I3=0∴UR3=0Uab=E1－E3+

E2Uab=(7－14+16)V=9V2、K闭合，Uab=0I3R3=E1－E3+E2I3=(E1－E3+E2)／R3=9／9A=1AE1R1abKE3E2R2R3I3解：返回吉林大学汽车电工电子技术+－－

+60VU10Ω20V例2、计算电流、电压。+－60＋U－20＝0U＝－40VI＝－40/10＝－4A+－1AU2ΩI10Ω4AII＝4－1＝3AU＝3×（2＋10）＝36V吉林大学汽车电工电子技术例3、计算I1、I2、I3、I4。+-3V6Ω6ΩI46Ω+-3V-+9VI2I3I1I6I53＋3＋6I4＝0I4＝－1A－9－3＋6I6＝0I6＝2A－3＋9－6I5＝0I5＝1AI1＝I6－I4＝3AI2＝－I4－I5＝0AI3＝－I5－I6＝－3A吉林大学汽车电工电子技术例4、求图中的U2I1U110VU2R2

2ΩE2E1R1R3

5Ω4Ω4V2VI1=(10－4)/(R1+R2)=1AU2=－E2+I1

R1

+E1=6VI3=0（开路）∴I2=0I2I3U1=I1(R1+R2)+E1吉林大学汽车电工电子技术吉林大学汽车电工电子技术例5、判别下图中理想电压源和理想电流源，做电源还是做负载？URIUSR=

1Ω10V+_US5AIS1)IRIUS1Ω10V+_US5AIS2)负载电源电源电源I2mA例6、求图中A点电位及恒流源功率。对A：I＝2－1＝1mAUA=－I×1＝－1VA1K6V1K1K1mAU1U2U2＋1×2＋1×I＝0U2＝－3VP2＝2×(－3)＝－6mW－6＋U1＋1×1＋UA＝0U1＝6VP1＝1×6＝6mW吉林大学汽车电工电子技术10Ω3V例7、求图中A点电位及恒流源功率。电路中存在两个独立电流，如图a1AUC＝1×10＝10V4Ω10Ωbc2Ω－+5V+－吉林大学汽车电工电子技术吉林大学汽车电工电子技术返回1.5电路的基本定律1.5.1叠加原理1.内容:在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。+BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原电路I2''R1I1''R2ABU2I3''R3+_U2单独作用+_AU1BI2'R1I1'R2I3'R3U1单独作用2.叠加定理的应用步骤1)分(分解):分解时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。2)合(叠加):原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。分电路中各量的方向与原电路中相同者为正，反之则负。=+吉林大学汽车电工电子技术返回暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令US=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令IS=0。参考方向分别单独设例：用叠加原理求I2BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_已知：U1=12V，U2，R1=2，R2=6，R3=3解：I2´=

I2"=

I2=I2´+I2

=根据叠加原理，I2=I2´+I21A–1A0A吉林大学汽车电工电子技术I2''26AB7.2V3+_+_A12VBI2'263返回例：+-10I4A20V1010用叠加原理求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10I´4A1010+-10I"20V1010解：吉林大学汽车电工电子技术吉林大学汽车电工电子技术应用叠加定理要注意的问题1.叠加定理只适用于线性电路。

2.叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率，即功率不能叠加。如：I3R3

设：则：3.运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分电路的电源个数可能不止一个。=+例1、用叠加原理求图示电路中的I。解:电流源单独作用时电压源单独作用时10A2Ω1Ω5Ω+-10V4ΩII′=〔1/(1+4)〕×10A=2AI″=10/5A=2AI=I′+I″=4A返回吉林大学汽车电工电子技术电压源单独作用时

R0′=6∥（4+2)=3KΩU″=12×(3／6)×(4／6)=4VU=6+4=10V解：+－12V6KΩ3mA例2、用叠加原理求图中电压U。4KΩ2KΩ3KΩ电流源单独作用时

R0=3∥6+2=4KΩU′=3×(4／8)×4=6V+－U12V+－吉林大学汽车电工电子技术+-35V例3、用叠加原理求图中电流I。4Ω7A2Ω3Ω1ΩI电压源单独作用时I″=35／（3＋4）=5AI＝5＋3＝8A电流源单独作用时I′=7×3／(3＋4)=3A吉林大学汽车电工电子技术名词解释：无源二端网络：二端网络中没有电源有源二端网络：二端网络中含有电源二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路相联，则该电路称为“二端网络”。ABAB1.5.2戴维南原理吉林大学汽车电工电子技术返回1)戴维南定理的内容有源二端网络RUORO+_R注意：“等效”是指对端口外等效，即R两端的电压和流过R电流不变有源二端网络可以用电压源模型等效,该等效电压源的电压等于有源二端网络的开路电压；等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的等效电阻。

吉林大学汽车电工电子技术返回等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的等效电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）等效电压源的电压（UO）等于有源二端网络的开路电压UABOABOOUU=有源二端网络ABOUAB有源二端网络RABUORO+_RAB相应的无源二端网络ABRAB=RO吉林大学汽车电工电子技术b有源二端网络aUabK无源二端网络abRab①断开待求支路形成有源二端网络复杂的有源电路aUIbRLUSabRLR0-+UI返回2)用戴维南定理解题的步骤②求此二端网络的等效电压源

(US;R0)③把待求支路挂在等效电压源上求解支路电流吉林大学汽车电工电子技术戴维宁定理应用举例已知：R1=20、R2=30

R3=30、R4=20

U=10V求：当R5=10时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路有源二端网络吉林大学汽车电工电子技术返回R5I5R1R3+_R2R4UABUSRS+_R5ABI5戴维南等效电路ABOSUU=RS

=RAB吉林大学汽车电工电子技术返回第一步：求开路电压UABO第二步：求等效电阻RABUABOR1R3+_R2R4UABCDCRABR1R3R2R4ABD吉林大学汽车电工电子技术返回USRS+_R5ABI5R5I5R1R3+_R2R4UAB戴维南等效电路吉林大学汽车电工电子技术返回R1R3+_R2R4RgUsIgGI2I1I3I4I吉林大学汽车电工电子技术电桥电路：电桥平衡条件：返回吉林大学汽车电工电子技术返回进气压力传感器内部电路

(a)剖面图(b)硅膜片的结构

吉林大学汽车电工电子技术返回进气压力传感器等效电路图(c)等效电路图当硅膜片不受压力时，调至电桥平衡。当进气歧管压力变化时，硅膜片变形，其阻值变化。电桥失去平衡，AB输出电压信号。+-150V+-20V例1、用戴维宁定理求图中电流I。+-120V10Ω10Ω10Ω4ΩI解：断开待求支路Uab=20－150+120=－10VRo＝0UabI＝Uab/(Ro+10)＝－1A+-2V例2、用戴维宁定理求图中电流I。-+12VI解：断开待求支路abUab＝－2×3+8

+2＝4VR0＝6//3+3＝5ΩI＝Uab/(R0+5)＝4/10＝6Ω3Ω5Ω3Ω2AUabU1旧稳态

新稳态

暂态过程:C电路处于旧稳态KRU+_开关K闭合电路处于新稳态RU+_“稳态”与“暂态”的概念:

1.6电路的暂态分析1.6.1暂态分析的基本概念与换路定律

吉林大学汽车电工电子技术返回

产生暂态过程的电路及原因?

无过渡过程I电阻电路t=0UR+_IK电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，不存在过渡过程。

吉林大学汽车电工电子技术返回

电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：

R-C电路

因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。UKR+_CuC吉林大学汽车电工电子技术返回R-L电路

电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：

因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。KRU+_t=0iL吉林大学汽车电工电子技术返回结论：

1)稳态：电路中的电流，电压稳定不变或者是时间上的周期函数，称为电路处于稳态。

2)暂态：电路由一个稳态到另一个稳态所经历的中间过程。吉林大学汽车电工电子技术3)产生暂态过程的原因：内因：电路中存在储能元件（C、L）外因：换路→电路状态的改变。如：(1)电路接通、断开电源(2)电路中电源的升高或降低(3)电路中元件参数的改变…………..返回换路定理:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能跃变。设：t=0时换路---换路前瞬间---换路后瞬间吉林大学