第1章汽车电器基础

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模块一汽车电气系统基础【知识链接】汽车电气设备是汽车的重要组成部分,随着电子技术在汽车上的应用越来越广泛，尤其是微型计算机在汽车上的应用，大大的推动了汽车工业的发展，同时也给汽车的传统控制装置带来了巨大的变革,本章通过对汽车电气系统基础的学习为以后的各种电器设备的工作原理、电子电路等打下基础。项目一电子电气基础【知识要点】１、欧姆定律2、二极管的单向导电性3、三极管的开关、放大特性【任务要点】掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管、晶闸管等电子电气的基础知识，尤其是掌握这些元器件在汽车上应用的相关知识。任务一电阻的基础知识学习任务描述学习目标（1)了解常见电阻的类型、符号。（2）掌握串联、并联电路的特点和计算方法。(3）理解惠斯通电桥在汽车上的应用。学习任务（１）掌握串联、并联电路的特点和计算方法。（2）理解惠斯通电桥在汽车上的应用.二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源（网络、图书馆、实训设备等)完成以下学习单1。按照电阻随温度变化的特性可把电阻分为1。按照电阻随温度变化的特性可把电阻分为、。２.串联电路电阻之比为2：３,则电阻两端电压之比为.３．已知Ｒ1=２Ω,R2=３Ω,R３=６Ω，它们并联后的总电阻为Ω。4.并联电路电流之比为2:5，则电阻之比为。5。电阻Rl=7欧，R2=5欧，串联后接在12伏电源两端。此时电路总电阻为＿＿__＿_欧，通过R1的电流为___＿____安，Ｒ２的电压_＿_＿_____＿伏。物体对电流的阻碍作用称为该物体的电阻,单位是欧姆,简称欧（Ω）。电阻是汽车电气、电子设备中常用的基本元件之一，其功用是用来控制和调节电路中的电流或电压,或者用作消耗电能的负载。导体的电阻是客观存在的，与电压无关。1.电阻的类型电阻有不同的分类方法.按照材料分，电阻可以分为镀膜电阻、金属膜电阻和绕线电阻等不同类型;按照阻值分，电阻有固定电阻和可变电阻之分；按照电阻随温度变化而变化的特性,电阻又可分为正温度系数热敏电阻和负温度热敏电阻等。常见的电阻符号见表１—１所示。表1-1常见的电阻符号2.电阻的连接方式在电路中电阻有串联、并联、混联三种连接方式.（1）串联电路中的两个或者多个电阻一个一个地顺序连接，并且在这些电阻中流过同一电流，这种连接方法称为电阻的串联。如图1-１所示。串联电路有以下几个特点：①等效电阻R等于各个串联电阻之和，即②在串联电路中，电流处处相等,即③在串联电路中,总电压等于各分电压之和,即④在串联电路中,各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即Ｕ1/Ｕ2＝R1/Ｒ２⑤在串联电路中,各个电阻消耗的功率和它的阻值成正比,即P1/R１＝P２/Ｒ2图1-1电阻的串联图1-1电阻的串联a)两个电阻的串联b)等效电路分压公式两个串联电阻上的电压分别为：（2）并联电路中的两个或者两个以上的电阻首尾分别连接在电路中的连接方式叫做电阻的并联。如图1－2所示。图1-2电阻的并联图1-2电阻的并联b)等效电阻a)并联电阻并联电路有以下几点特点：并联电路中各个并联电阻上的电压相等.并联电路电路中的总电流等于各支路分电流之和。并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和.④并联电路中各支路的电流同各个支路的电阻成反比，即I１/I2=Ｒ２/R1⑤并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1＝P２R2分流公式总电流分配到每个并联电阻中的电流值是和电阻值成反比的。图1—2的电路,根据欧姆定律可推导出流过R1,R２上的电流分别为:（３）混联电路中包含串联连接和并联连接元件的组合，既有连续的串联电流通道，又有“支路型”并联电流通道称之为混联电路（如图1—3所示）。图1-3混联电路图R2、R３首尾各自连接在相同节点上,所以两个电阻之间的关系为并联，可等效为一个电阻图1-3混联电路图R１又和Ｒ23首尾相连，所以它们之间的关系为串联，故总电阻为Ｒ=R1＋R23。合作探究分小组合作探究以下内容，并总结完成以下任务1．1．当惠斯通电桥平衡时，四个臂之间应该有什么样的关系？３。电阻分压网络在汽车电路中的应用在汽车传感器电路中,为了提高信号的检测灵敏度和准确度,经常使用电阻分压网络将敏感元件连接成电桥的形式。电桥的形式很多，汽车传感器电路中常用的是直流单臂电桥－——惠斯登电桥。惠斯登电桥的电路原理图见图1-4所示。图1-4惠斯登电桥原理图电桥共有四个桥臂,其中一个桥臂AD接敏感元件Rｘ,其余三个臂ＡB、BC、DC分别接标准电阻Ｒ1、R2、R3。直流电源直接接在电桥的一对对角点AC上，另一对角点DB接检测电流的检流计.电源接通后调节电阻R1、R2、R３,使检流计的电流为零,则表明此时电桥的DＢ两点的电位相等，使电桥处于平衡状态。图1-4惠斯登电桥原理图如果敏感元件Rx受外界信号影响电阻值改变,电桥平衡被打破,这时DＢ两点的电位不相等,检流计中将有电流Ig流过。惠斯登电桥经常应用在电阻类的汽车传感器电路中,像半导体压敏电阻式进气压力传感器、热丝、热膜式空气流量传感器等都有应用。拓展提升师生讨论,共同研究以下内容.并归纳要点如下4.特殊电阻在汽车上的应用（1）热敏电阻热敏电阻是电阻式温度传感器的一种。一般把金属氧化物陶瓷半导体材料经成形、烧结等工艺制成的测温元件称为热敏电阻（有一部分热敏电阻由碳化硅材料制成）。在工作温度范围内,其电阻值随温度升高而增加的热敏电阻称为正温度系数(PTC)热敏电阻。汽车上用的PＴC温度传感器较少，典型的有车厢底板温度传感器.常将底板温度传感器与热敏式排气温度传感器一起使用,组成过热报警装置。当排气温度超过900℃，底板温度超过12５℃时,报警灯亮，同时蜂鸣器也响。在工作温度范围内,其电阻值随温度升高而降低的热敏电阻称为负温度系数(ＮTC)热敏电阻。在汽车上，NTC用来做冷却水温传感器、进气温度传感器、排气温度传感器及车内外温度传感器等,它们的工作原理及方式大致相同，且都是两线式.控制电脑给其提供5V的参考电源，传感器将阻值与温度的相应变化转换为电压变化输入控制电脑，控制电脑就利用该信号进行相关的控制。在工作温度范围内，在临界温度时，其阻值发生跃变的称为临界温度热敏电阻（CＴＲ）。由于CTR具有在临界温度时电阻值将急剧变化的特性，所以通常将其用作开关控制。热敏电阻是用半导体材料掺入适当的氧化物，根据所要求的形状，在10０0℃以上的高温下烧结而成。按照氧化物比例的不同及烧结温度的差别,可以得到特性各异的热敏电阻.一般来说,工作温度范围在-20℃～1３0℃的热敏电阻可用于水温和气温的检测，工作温度范围为6０0℃~1０0０℃的高温检测,用于排气温度的检测。热敏电阻式湿度传感器可用于汽车风窗玻璃的防霜、发动机上化油器进气部位空气湿度的检测以及电控自动空调车的车内相对湿度的检测.下面介绍热敏电阻式冷却水温度传感器的工作原理.冷却水温传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或者节温器壳内并伸入水套中，与冷却水接触,用来检测发动机的冷却水温度，水温传感器内部是一个半导体热敏电阻，具有负的温度电阻系数，水温愈低，电阻愈高；反之，水温愈高,电阻愈低.水温传感器的两根导线都和电脑连接，其中一个根为接地线，另一根的电压随热敏电阻阻值的变化而变化，电脑根据这一电压的变化测得发动机冷却水温度，见图１—5所示。该种传感器是利用热敏电阻阻值随温度的变化而变化这一特性来检测温度的。当温度较低时，传感器的阻值很大；反之，当温度升高时，其阻值减小。在汽车上装有很多热敏电阻式温度传感器,常用于检测冷却水、机油温度,其中用的最多的是水温表和水温传感器。(2）压敏电阻图1-5冷却水温传感器示意图a）结构图b）水温传感器特性c）电路原理图压敏电阻是根据半导体材料的非线性特性制成的。所谓的非线性特性,主要是图1-5冷却水温传感器示意图a）结构图b）水温传感器特性c）电路原理图压敏电阻传感器在汽车上最常见的是半导体压敏电阻式进气压力传感器和电阻应变计式碰撞传感器，现以电阻应变计式碰撞传感器为例来进行学习。图1-6电阻应变计式碰撞传感器图1-6电阻应变计式碰撞传感器a）结构b）电阻应变计c）原理电路(3)光敏电阻光敏电阻是利用半导体的光致导电特性制成的。在受光时,半导体受光照产生载流子，由一极到达另一电极，有效地参与导电,从而使光电导体的电阻率发生变化。光照强度越强，电阻越小.目前生产的光敏电阻主要是硫化镉（CｄS）光敏电阻.为提高硫化镉光敏电阻的光灵敏度,在CdS中掺入铜、银等杂质。光敏电阻的电阻率对某段波长的照度变化很敏感，当照度增加时，电阻率急剧减小，并在一定条件下，照度和电阻率可呈现线性关系。在完全无光照时,光敏电阻也会呈现一定的电阻值,称为暗电阻，而光照时的电阻称为亮电阻。光敏电阻的暗电阻约几兆欧，而亮电阻可小到几百欧。光敏电阻的温度系数和照度有关,强光照射下为正，弱光照射条件下为负。任务二电容的基础知识学习任务描述学习目标（1）掌握电容的符号、单位及换算关系。(2)了解常见电容以及它们的分类。(3)了解电容在汽车上的应用。学习任务（１）掌握电容的符号、单位及换算关系.（２）了解常见电容以及它们的分类。二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源（网络、图书馆、实训设备等）完成以下学习单1.电容是表征1.电容是表征的物理量，电容的单位。2.电容按材质分,有、、、等。3。电容的主要参数有、、等。1、电容的构成两块金属导体相互靠近、相互平行但不接触，再用两条金属导线将这两块金属导体分别引出，再用绝缘物将它们封装起来，便得到一个电容。电容在电路中常用字母“C"表示。电容的单位有:F（法拉）、μF（微法）、nF（纳法）、ｐF(皮法)１Ｆ＝１０6μＦ=1０9ｎＦ＝1０１2pFﻩ2、电容的分类与识别电容种类有多种，根据容量是否可变可分为固定电容、可变电容；根据材料可分为电解电容、瓷片电容、云母电容、涤纶电容、钽电容等，其中钽电容特别稳定.电容还可分为无极性电容与有极性电容，电解电容是有极性的,其正负极通常有明显的标志,更换该类型元件时,应注意极性，如极性错误会导致元件损坏。目前，汽车电脑板中也大量地采用贴片电容，其外观与贴片电阻有一点相似，两端为银白色,但中间部分通常为灰色或黄色,各种电容实物如图1—7所示。图1-7电容器实物图图1-7电容器实物图３、电容的主要参数固定电容器的参数很多，但在实际使用时,一般只考虑工作电压、绝缘电阻和电容量。工作电压：也称耐压，是指电容器在连续使用中所能承受的最高电压。绝缘电阻：任何介质都不是绝缘体，所以它的电阻不可能是∞，一般在百兆欧以上,这个电阻就称做电容器的绝缘电阻或称漏电阻。绝缘电阻越大，表明电容器的质量越好.电容量:电容器储存电荷的能力叫做电容量，简称容量.拓展提升师生讨论，共同研究以下内容。并归纳要点如下4。电容在汽车电路中的典型应用电容器作为基本电子元件在汽车电路中应用很广,作为单体元件应用的典型例子就是传统点火系统中分电器上的电容器。在点火过程中，与分电器触点并联的电容器具有重要作用。这是因为触点打开、磁场消失时，在点火线圈一次绕组中产生200～3０0V的自感电动势，若无电容器，该自感电动势就会在触点间形成火花使触点烧坏；同时该电动势的方向与原来一次电流的方向相同，使一次电路内的电流不能迅速中断,磁场消失也相应减慢，因而二次感应电动势大大降低。为了避免上述不良的后果，在触点间并联一个电容器。当触点打开时，一次绕组中所产生的自感电动势向电容器迅速充电，触点间不再形成强烈的火花,延长了触点的使用寿命;同时触点打开后,一次绕组和电容器形成一个振荡电路，充了电的电容器通过一次绕组进行振荡放电。当电容器第一次放电时，电流以相反地方向通过一次绕组,加速了磁场的消失,使二次感应电动势显著提高.可见有了电容器后就能减小触点火花，延长触点寿命并增强了点火线圈二次电压.图1-8分电器上的电容器电容器装在分电器的壳体上,其结构如图1-8所示.它由两条铝箔或者锡箔组成,在两条铝箔之间夹一绝缘蜡纸，然后卷成筒状在真空中抽去层间的空气。再经过浸蜡处理后装在金属外壳中。其中一条箔带的底部与外壳紧密接触；另一条箔带则通过与外壳绝缘的导电片由导线引出.电容器工作时要承受20030０Ｖ的电压，因此要求其耐压为500V.图1-8分电器上的电容器任务三电感基础知识学习任务描述学习目标（1)了解电感线圈的基本知识（2）理解电磁感应现象、楞次定律、自感、互感现象.（3）理解电感线圈在汽车上的应用。学习任务（1）了解电感线圈的基本知识（２）理解电磁感应现象、楞次定律、自感、互感现象二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源（网络、图书馆、实训设备等）完成以下学习单1.1.每当电流流过导体时,在导体周围会产生磁场，这种现象称之为。2．电感用表示，国际单位是。3．判别电流流过导体所产生磁场方向的方法是.4.当导体做运动或者线圈中的发生变化时，在导体或线圈的闭合回路中就会有电流产生，这种现象称之为.图-9右手定则确定磁力线方向示意图在汽车中,发电机利用磁场产生电场发电使电气系统工作，起动机利用电场变化产生磁力变化运转,磁和电密切相关，许多电学的定律也适用于磁学.图-9右手定则确定磁力线方向示意图1.电感线圈基础知识每当电流流过导体时，在导体周围会产生磁场，这种现象称之为电磁感应现象，简称“电感”。产生的磁力线数目即磁感应强度与流过导体的电流成正比。电感用L表示,单位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利（uH)，1H=１0３mＨ=106uH。当电感中通过直流电流时,其周围只呈现固定的磁力线,不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。磁力线的方向可由右手定则判定:右手握住导体,大拇指指向电流方向，则其余四指便指向磁力线方向（如图1-9所示）。图1-10环形导线的增强磁场安培发现以下现象：电流以相同方向流过来两根接近的导线，两导线会相互吸引.如果将其中一根导线的电流流向反过来，导线便相互排斥。若将导线绕成线圈，每匝产生的弱磁场便会合成较强的磁场，合成的强磁场，有真实的北极（N极）和南极（S极）。导线盘成环形(如图1-１0所示）,在导线交汇处的磁力线密度成倍的增加。图1-10环形导线的增强磁场右手定则确定线圈的北极（Ｎ极）：右手握向线圈的螺旋方向，四指指向电流的流动方向，则大拇指的指向便是N极方向（如图1—１1所示）.增加线圈的匝数，磁力线密度随着增加。要使线圈产生的磁场更强,可在线圈中插入用软铁制成的铁心（如图１—1２所示）。因为软体是一种具有高磁导率的材料，它为穿过线圈中央的磁场提供了优良的导磁体。图1-11右手定则确定磁极方向示意图由此可见，电感只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量,它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。图1-11右手定则确定磁极方向示意图2.电感线圈的感应原理当导体切割磁力线运动或者线圈中的磁通发生变化时,在导体或线圈的闭合回路中就会有电流产生,我们把这种现象称为电磁感应现象.这个电流叫感应电流，推动感应电流的电动势叫感应电动势。若导体或者线圈不闭合，在其回路中只产生感应电动势，而无感应电流。合作探究分小组合作探究以下内容,并总结完成以下任务１。自感、互感都是属于１。自感、互感都是属于的一种。2.汽车上的发电机、点火系统中的点火线圈都是利用来实现的。3。感应电压随、而变化。4.说出汽车上常用的几种抑制电磁干扰的方法。楞次定律感应电流所产生的磁力线总要力图阻止原来磁力线的变化。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性.图1-12加入铁心的电感线圈（１）自感图1-12加入铁心的电感线圈电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间,会发生电火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻变化,致使线圈不断产生电磁感应，这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。当线圈通电或者断电时，线圈本身就会产生自感应电流.通电时产生的自感应电流方向与所加电流的方向相反,断电时产生电流的方向与原电流方向相同.前者有减少线圈磁化的倾向,后者有维持线圈磁化的倾向.自感应是不希望有的，因为任何汽车电路都少不了随时通、断电的电感元器件，而自感应则力图以原有电流的方向维持电流,从而会在开关上产生拉弧现象。在任何含有线圈的电器部件或电动机中都会遇到自感想象。要减少高压电弧，可以在电容器上接电容器或钳位二极管.电容器能吸收由于接通或断开电路产生的高压。（2)互感电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压,而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感.互感是有利于产生互感电压的一种感应。汽车上的发电机就是利用互感来进行发电的,另外点火系统中的点火线圈中由低压电转变为高压电也是利用互感现象来实现的。当导线切割磁力线时便发生磁感应效应,此时，在导线的两端之间产生电位差从而形成感应电压。感应电压随着磁力线切割导线的速度和被切割的导线数目的增加而增大。3.电磁干扰抑制在汽车上,每当其电路中的电流通、断时会由于电磁作用产生电磁干扰.另外，由于轮胎与路面接触、或风扇传动带与带轮接触产生摩擦从而产生的静电也会成为电磁干扰.现代汽车上用的小功率集成电路,对电磁干扰产生的信号特别敏感，会导致计算机产生假信号，从而使汽车的计算机系统中断。汽车的各系统计算机之间、计算机与传感器和执行器等之间的通信，需要经过线路传送信息，众多信号中若有一个中断,附件便失控，发动机就会停止工作。随着汽车上电子部件和系统的数量不断增加，电磁干扰必须抑制。抑制的电磁干扰的方法有以下几种：①增加导线的阻值，这是对待高压系统的通常做法。比如，点火系统的高压线就采取打阻值的导线.②将电容器和扼流线圈并联在电路中,抑制电流变化。用金属或喷涂金属漆的塑料屏蔽导线或部件。用指定的搭铁线路,尽量减少回路电阻。四、拓展提升师生讨论,共同研究以下内容.并归纳要点如下４。电感线圈在汽车上的应用在车内，尾灯、牌照灯及停车灯的灯丝是否断开时无法确认的，而电流传感器就可用于检测灯丝是否断路.在电流线圈的周围绕有电压线圈,在线圈中间设有点火开关,电压线圈的功用是防止电压变化时引起传感器的误动作。图1-13笛簧开关式电流传感器a）外形图b）结构图c）电路原理图图1-13笛簧开关式电流传感器a）外形图b）结构图c）电路原理图任务四二极管基础知识学习任务描述学习目标(1)了解二极管的结构和特性，熟悉汽车上常用的整流电路的结构。（2）能正确使用万用表检测二极管的好坏.（３）了解常见的几种特殊二极管。学习任务(１)了解二极管的结构和特性，熟悉汽车上常用的整流电路的结构.(2）能正确使用万用表检测二极管的好坏.二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源(网络、图书馆、实训设备等)完成以下学习单1.自然界的物质，按导电能力可分为1.自然界的物质，按导电能力可分为、、。2．二极管最基本和重要的特性是。1。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体，半导体是在某种条件下导电,而在别的条件下不导电的材料.半导体包括二极管、三极管何晶闸管等。制造半导体最常用的材料是硅晶体和锗晶体。晶体是具有确定的原子结构的材料，纯的晶体不能用来制作半导体，需要在这两种晶体中掺入微量的其它元素。硅晶体和锗晶体都是四价元素，掺入杂质后,导电性能就会发生明显变化。根据掺入的杂质不同,可以把半导体的分为P型半导体和N型半导体。在晶体中掺入微量的五价磷元素，产生多余的自由电子充当导电载流子,掺入磷元素杂质的半导体叫做N型半导体;在晶体中掺入微量的三价硼元素，因为缺少电子产生空穴，这些空穴充当导电的载流子,掺入硼元素杂质的叫做Ｐ型半导体。图1-14二极管的符号按照一定的次序将N型半导体和Ｐ型半导体结合在一起，就可以制造出用于汽车电压调节和电子控制器的电子装置的电子元器件。图1-14二极管的符号２.二极管晶体二极管为一个由P型半导体和Ｎ型半导体形成的PN结,在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场，二极管的符号如图1—14所示。当不存在外加电压时，由于PＮ结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。二极管可以看作一个电流的单向止回阀，只允许电流向一个方向流动,不允许另外一个方向的流动。正二极管中只允许电流从二极管的正极流向负极;负二极管中只允许电流从二极管的负极流向正极。这就是二极管的单向导电性（如图1－15所示）。若给二极管加上不断增大的反向电压，当反向电压增大到某个数值ＵR时,通过二极管的反向电流将急剧增大,这种现象叫做反向击穿，UR叫反向击穿电压。使用二极管时,应避免反向电压超过击穿电压，以防止二极管损坏。合作探究分小组合作探究以下内容,并总结完成以下任务１。列举出汽车电路上利用二极管单向导电性制成的电路。１。列举出汽车电路上利用二极管单向导电性制成的电路。2.续流二极管又称为,一般都是和线圈联。图1-15二极管的单向导电性图1-15二极管的单向导电性a）P区接电源正极灯亮b）P区接电源负极灯灭3.二极管在汽车上的常用的电路利用二极管的单向导电性，可以组成整流、续流、限幅及检波等电路应用到汽车电路中.(1）二极管的整流电路将交流电变成直流电的过程叫做整流。在汽车交流发电机中，就是利用二极管组成的整流板将发电机产生的三相交流电转变为直流电.为了适应发电机的需要，专门制作了用于汽车的整流二极管，分为正二极管和负二极管,如图1—１6所示。具体整流二极管的工作特性可以看发电机章节的讲解。图1-16汽车交流发电机整流二极管的安装示意图图1-16汽车交流发电机整流二极管的安装示意图（2）二极管的续流电路图1-17二极管的续流电路一个通电线圈突然断电时，会在线圈中产生一个反向电动势,如果这个反向电动势叠加在电路中的其他电子元器件上（一般是三极管），就会引起元器件的损坏。为了避免这种现象的出现，一般都在线圈旁边并联一个二极管来吸收反向电动势,这个电路就是二极管的续流电路(如图1-1７所示)。在这种电路中，二极管起到了对其他电子元件的保护作用，所以也叫保护二极管。图1-17二极管的续流电路在汽车电子调压器和电子点火系中,都存在着保护二极管。(3）二极管的限幅和检波电路二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为０。7V，锗管为0。3V）。利用这一特性，可以把信号幅度限制在一定范围内,使得二极管两端的电压维持在0。7V或者0。3V，达到限制电压幅度的作用;二极管的检波电路主要应用在汽车音响电路中.拓展提升师生讨论，共同研究以下内容。并归纳要点如下图1-18稳压二极管（a）符号（b）伏安特性图1-18稳压二极管（a）符号（b）伏安特性除了普通的二极管以外,在汽车上还用到一些特殊的二极管如稳压二极管、发光二极管和光电二极管等.（１）稳压二极管稳压管是一种经过特殊工艺制造的二极管，它与电阻配合使用，具有稳定电压的功能。普通二极管加上反向电压不导通,如果反向电压过大就会把二极管反向击穿而烧毁。但是经过特殊工艺制造的稳压管就能够耐得住反向电流.稳压管的外形与普通二极管区别不大,该稳压管的符号和伏安特性如图1—１8所示。图1-19简化汽车仪表稳压电路稳压管设计成能工作在击穿区（BC段),当反向电压达到Uｚ时,大电流反向流过稳压管，阻止电压继续升高。这种特性使稳压管成为调节电压的电子器件。图1-19简化汽车仪表稳压电路在汽车电路中由于各个电器总成或元件的工作电流比较大,是汽车电源系统的电压会出现波动。在汽车的仪表电路和一部分电子控制电路中，一些需要精确电压值的地方经常利用稳压管来获取所需电压。如图１－19所示,就是利用稳压管为汽车仪表提供稳压电源的电路，图中稳压管与电阻串联而与仪表并联.如果仪表电压必须限定在7Ｖ，便可使用额定电压为７V的稳压管。汽车电源电压一部分降落在电阻上，７V电压降落在稳压管上.即使电源电压发上变化，也只是引起不同大小的电流流过电阻和稳压管，改变降落在电阻上的电压，而稳压管始终维持７V电压不变。(2）发光二极管发光二极管(LED)是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。其发光机理是当在ＰN结两端注入正向电流时,注入的非平衡载流子（电子—空穴对)在扩散过程中复合发光,这种发射过程主要对应光的自发发射过程。按光输出的位置不同，发光二极管可分为面发射型和边发射型。我们最常用的ＬEＤ是双异质结边发光二极管。在汽车电路中发光二极管比较常见,主要应用在仪表板上作为指示信号灯或者报警信号灯.比如液体液面过低，制动蹄片过薄，制动灯、尾灯、前照灯等烧坏，这时相应的发光二极管就会被接通发光，发出报警指示,如图1—20所示就是舌簧开关式液位传感器。图1-20舌簧开关式液位传感器（3）光电二极管图1-20舌簧开关式液位传感器当光线照射在PＮ结上时,二极管的反向电流增加,其大小与光的照度成正比,利用这一特性制成的二极管就是光电二极管，光电二极管的结构和外形如图1—２１所示。利用光电二极管制成的光电传感器,可以把非电信号转变为电信号，用来控制其它电子图1-21光电二极管的结构、符号和外形图元器件。汽车上的许多传感器就是利用光电二极管制成的，用于汽车自动空调系统的日照光传感器就是一个光电二极管(如图1—２2所示)。图1-21光电二极管的结构、符号和外形图日照强度传感器能把太阳的照射情况转换成电流的变化，车内自动空调EＣU对这种变化进行检测，来调节排风量和排风口温度。图1-22日照强度传感器及其应用等效电路图1-22日照强度传感器及其应用等效电路光电二极管作为光传感器还被应用到汽车灯光自动控制器中，用来检测车辆周围亮、暗程度.任务五三极管基础知识学习任务描述学习目标（1）了解三极管的结构特性（２）理解三极管的三种工作状态。（3)理解三极管在汽车电子电路中的应用学习任务（１）理解三极管的三种工作状态(2)理解三极管在汽车电子电路中的应用二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源(网络、图书馆、实训设备等)完成以下学习单1。三极管是三个极分别为1。三极管是三个极分别为、、,两个结分别为、.２.三极管有两种类型，分别为、。三极管由两个相距很近的PＮ结组成的,是在一块半导体晶体上制造三个掺杂区，形成连个PN结,再引出三个电极，用管壳封装,三极管的结构和符号如图１－2３所示。图1-23三极管的结构示意图和符号a)图1-23三极管的结构示意图和符号a)PNP型三极管的结构和符号b）NPN型三极管的结构和符号三极管的三个极分别为发射极e、集电极c、基极b。三极管的基本功能就是利用基极电流控制集电极和发射极之间的电流.三极管可以被看作一个电流的控制阀，集电极和发射极是电流的通路,而基极就是控制这个电流的阀门。只不过这个阀门不是靠旋转来改变通路的大小，而是靠流过本身电流——基极电流来控制集电极和发射极之间流过电流的大小。三极管符号中的箭头就表示了两种不同类型的三极管集电极和发射极之间电流的方向。NPN型三极管电流由集电极c流向发射极e；ＰNＰ型三极管电流从发射极e流向集电极ｃ.合作探究分小组合作探究以下内容，并总结完成以下任务１．三极管的三种工作状态为１．三极管的三种工作状态为、、.２。ＮPN型三极管要使其处于放大状态,必须具备什么样的条件？３。当三极管处于饱和状态时，集电极和发射极之间相当于处于什么状态？4.三极管的开关特性指的是三极管的什么状态?1．三极管的三种工作状态根据三极管连接的外部电路条件,三极管有三种工作状态。（1）截止当ＮPＮ型三极管连接成如图１-24所示电路时，基极b与发射极e电位差小于０.７V，这种情况称为基极加了反向偏压。在这三极管不导通，没有电流流动，称为三极管的截止状态。如果把ce间看作一个开关的两端,截止状态相当于开关的断开。对于ＰNP型三极管,发射极ｅ与基极ｂ电位差小于0．3V，基极加了反向偏压,ＰNＰ三极管截止。图1.24三极管的截止状态a）PNP型三极管截止状态b）NPN型三极管截止状态图1.24三极管的截止状态a）PNP型三极管截止状态b）NPN型三极管截止状态如图1—25所示，当NPN管的基极b与发射极e电位差大于0.7Ｖ，这种情况称为基极加了正相偏压。在这种状态下，三极管导通，集电极c向发射极e有电流，而且流过的电流的大小与基极ｂ流入的成正比,称为三极管的放大状态。（3）饱和在放大状态，三极管c、ｅ之间的电流是随着基极b的电流增大而增大的.但是,但三级管的基极电流增加到一定值时，在增大正向偏压,加大基极电流，c、e之间的电流维持在一个最大值而不再增大了，这种状态称为三极管的饱和状态。在饱和状态，三极管c、e之间电位很小，几乎为零,相当于一个开关的两端闭合。在分析汽车电路中,如果遇到三极管饱和状态,可以认为c、ｅ电位相等。拓展提升师生讨论，共同研究以下内容。并归纳要点如下图1.25三极管的放大状态a）PNP型三极管放大状态b）NPN型三极管放大状态图1.25三极管的放大状态a）PNP型三极管放大状态b）NPN型三极管放大状态三极管开关电路在汽车电路中的应用非常广泛，最常见的是电子电压调节器、电子点火器以及各种信号报警电路等。图1.27蓄电池液位报警电路汽车电路中包含很多信号报警电路，基本原理都是通过监控一个点的电位变化，来控制三极管的导通或截止,发出声音或光来报警。现以蓄电池液位报警电路(如图1-2７所示）为例来进行讲解。图1.27蓄电池液位报警电路报警电路的传感器为装在蓄电池盖子上的铅棒。当蓄电池液位符合规定时（如图1-27a）所示）,铅棒浸在蓄电池电解液当中,相当于蓄电池正极的铅棒与蓄电池的负极之间产生电压,三极管VT１的基极流过电流，VT１处于饱和导通状态,VT1的ｃe之间的电位几乎相等，Ａ点电位几乎为零，三极管VT2截止，报警灯不亮。当蓄电池液位低于规定要求时，如图１-27ｂ)所示,铅棒没能浸在蓄电池电解液中,铅棒与蓄电池负极之间不能产生电压，三极管VT1的基极没有电流,VT１处于截止状态，Ａ点电位上升，三极管VT2的基极b有电流流入，三极管ＶT2饱和导通，报警灯点亮,通知驾驶员蓄电池液位过低.电阻Ｒ3为报警灯(发光二极管）的限流电阻。任务六晶闸管的基础知识学习任务描述学习目标（１)了解晶闸管的结构(２）会画晶闸管的电路符号，能判断晶闸管的状态（３)掌握晶闸管的工作条件学习任务（1)会画晶闸管的电路符号,能判断晶闸管的状态（２)掌握晶闸管的工作条件二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源（网络、图书馆、实训设备等）完成以下学习单1.晶闸管有1.晶闸管有PN极，有三个点极，分别为、、。2.晶闸管从外形上分主要有式、式和式三种.3.晶闸管承受正向阳极电压时，门极的情况下晶闸管才能导通。1、晶闸管的结构晶闸管是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅，它是由ＰNPN四层半导体构成的元件,有三个电极,阳极A,阴极K和控制极G。它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V"、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR"表示)。晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制。晶闸管在电路中能够实现交流电的无触点控制,以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。晶闸管从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式的应用较多。ﻫ不管晶闸管的外形如何,它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1Ｎ1P2N2结构。见图1。它有三个ＰN结（J１、J2、J3)，从J1结构的P1层引出阳极Ａ,从Ｎ2层引出阴级K，从Ｐ２层引出控制极G,所以它是一种四层三端的半导体器件。晶闸管和只有一个PN结的硅整流二极度管在结构上迥然不同.晶闸管的四层结构和控制极的引用，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用晶闸管时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的晶闸管元件。一般把5安培以下的晶闸管叫小功率晶闸管，５0安培以上的晶闸管叫大功率晶闸管。２、晶闸管的工作条件:ﻫ(1)晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于关短状态.(2)晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。（3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用.(4）晶闸管在导通情况下,当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。练习题填空题1、把几个电阻依次连接,组成中间的电路，叫做电阻串联电路.在串联电路中电流。电路两端的总电压等于各个电阻上的之和。２、已知R1=2Ω，R2＝3Ω，R3=10Ω，它们串联后的总电阻为Ω。3、串联电路中，各个电阻两端的电压与各个电阻的阻值成比。4、一个2欧电阻和一个3欧电阻串联，已知2欧电阻两端电压是1伏,则3欧电阻两端电压是_____伏，通过3欧电阻的电流是_______安。5、一个4欧电阻和一个_______＿欧电阻串联后接到１2伏电源上,电路中的电流为1.2安；若这个电路两端电压改为24伏,则电路的电流为＿_＿＿_＿__A.6、电阻Rｌ＝7欧,R２=５欧，串联后接在1２伏电源两端.此时电路总电阻为____＿_欧,通过R1的电流为_____＿_＿安，R2的电压___＿__＿___伏.7、已知Ｒl：R2＝１：3,如果将它们串联在电路中,则电阻上电压之比U１:U2=;8、已知Rl=3Ｒ２,Ｒl、Ｒ２串联在电路中，已知电阻Rｌ消耗的电功率为1W，那么Ｒ２消耗的功率为.9、自然界的物质,按照它们的导电能力可以分为、、。10、滤波电路有、、.１1、电容滤波电路中,滤波电容C与负载。12、三极管具备放大作用的外部条件是、.1３、放大电路有三种连接方式:、、。1４、多级放大电路的耦合方式有、、.15、汽车电气线路搭铁探测器是典型的级放大电路。１６、三极管有三种工作状态：、、.选择题1、下列物质为半导体的是（）Ａ、铁B、银C、硅D、硫2、半导体二极管实际就是（）A、ＰＮ节B、半导体C、晶体管Ｄ、发光二极管3、单相整流电路包括()Ａ、半波整流电路B、全波整流电路Ｃ、桥式整流电路4、电容滤波电路只适用于（)A、负载电流较大B、负载电流较小C、负载电流为零５、半导体三极管有（)个电极。A、3Ｂ、4C、56、三极管处于截止状态的特点是（)。A、发射极正偏，集电极反偏B、发射极正偏，集电极正偏Ｃ、发射极反偏，集电极反偏7、在放大电路中，电容C1、Ｃ２起到（）作用。A、隔直流B、通交流C、隔直通交放大电路的静态是指（）A、Vｃc=０B、Ui=0Ｃ、UＢEQ=09、已知三级放大电路中，第一级电压放大倍数为1０,第二级为100，第三级为1000,则这个放大电路的电压放大倍数为（）Ａ、110B、１０0０0C、1000000三极管的开关状态是指（)Ａ、静止状态B、放大状态C、饱和状态1１、复合管又称为（)Ａ、达林顿管B、级管Ｃ、三极管1２某电容器的电容为C,如不带电时它的读数是_＿＿＿_＿。Ａ0BＣC大于CＤ小于C13平行板电容器在极板面积和介质一定时，如果缩小两极板之间的距离,则电容量将（)。A增大Ｂ减小C不变D不能确定14两个相同的电容器并联之后的等效电容，跟它们串联之后的等效电容之比为(）。Ａ１:４Ｂ4：１Ｃ１：２Ｄ２：115一个电容为C的平行板电容器与电源相连,开关闭合后,电容器的极板间的电压为U,极板上的电荷量为ｑ。在不断开电源的条件下,把两极板间的距离拉大一倍，则___＿_＿。AU不变,ｑ和C都减小一半BU不变，C减小一半，q增大一倍Cｑ不变,C减小一半，U增大一倍Dｑ、U都不变,C减小一半判断题()1、二极管的导通条件就是加正向电压，跟电压的大小没有关系。（）2、滤波电路能滤除交流成分,是输出电压变得平稳。（）3、NPN、ＰＮP管工作原理相同，外加电压也相同。（）4、用万用表判别三极管管脚时，旋钮应旋至R×10Ω量程。（)５、当电路处于静止时,三极管无能量供应，所以此时截止,电路处于短路状态。（)6、多级放大电路的放大倍数一定比单级放大倍数高很多。（）7、汽车电气线路搭铁探测器可以在不拆导线的情况下，查出故障点。（)８、三极管的开关特性是指三极管可以当作开关使用.(）9电容器必需在电路中使用才会带有电荷量，故此时才会有电容量.（)10电容器串联后，其耐压总是大于其中任一电容器的耐压.(）11若干只不同容量的电容器并联，各电容器所带的电荷量均相等。（)１２电容量大的电容器储存的电场能量一定多。三计算题1平行板电容器极板面积是15ｃm2,两极板相距0．2mm.试求：(1）两极板间的介质是空气时的电容；(2）若其它条件不变而把电容器的介质换成另一种介质，测出其电容为１3２ｐF,这种电介质的相对介电常数。2现有两个电容器，其中一个电容为0。２5uＦ，耐压为２5０V；另一个电容为0。5uF，耐压为300V，试求:（1)它们串联以后的耐压值；(2)它们并联以后的耐压值。3一只10ｕＦ的电容器已被充电到100Ｖ，欲继续充电到200Ｖ，问电容器可增加多少电场能？４、电阻为12Ω的Ａ灯和18Ω的B灯串联起来接在U=12Ｖ的电路两端，求（1）电路中的电流强度Ｉ.（2）Ａ灯和B灯的电压ＵA和ＵB各是多少?（3）PA和PＢ５、电阻Ｒ1、R２、Ｒ3串联在电路中，已知R1=２０Ω,R2=30Ω，R2两端的电压为Ｕ2=15Ｖ，电路的总电压U=３0V,求（1）电路的电流强度I;（2）Ｒ1和R３两端的电压U1、U３;（3）Ｒ3的电阻。项目二汽车电气系统的组成与特点【知识要点】1、汽车电气系统组成2、汽车电气系统特点【任务要点】重点掌握汽车电气系统的特点任务一汽车电气系统主要组成部分及其特点学习任务描述学习目标(1）了解汽车电气系统的组成。（2）了解汽车电气系统的特点。(3）了解汽车电气系统未来的发展方向。学习任务(１）了解汽车电气系统的组成。(２）了解汽车电气系统的特点.二、自主学习对以下内容认真阅读并查阅相关资源(网络、图书馆、实训设备等）完成以下学习单1．汽车电气系统又1．汽车电气系统又、两大方面组成.2．列举出汽车上的主要用电设备。3．说出汽车电气系统的主要特点。一、汽车电气系统的组成1、电源系统包括蓄电池、发电机、调节器。其中发电机为主电源，发电机正常工作时，由发电机向全车用电设备供电，同时给蓄电池充电。蓄电池的主要作用是发动机启动时向启动机供电,同时辅助发电机向用电设备供电。调节器的作用是使发电机的输出电压保持恒定。2、用电设备（１）启动系统包括直流电动机、传动机构、控制装置。其作用是用于启动发动机。（2）点火系统其任务是产生高压电火花，点燃汽油机发动机汽缸内的混合气.(3）照明系统包括汽车内外各种照明灯及其控制装置.用来保证夜间行车安全。（４)信号系统包括喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种行车信号标识灯。用来保证车辆运行时的人车安全。(５）仪表系统包括各种电器仪表（电流表、电压表、机油压力表、温度表、燃油表、车速及里程表、发动机转速表等）。用来显示发动机和汽车行驶中有关装置的工作状况。（6)辅助电器系统包括电动刮水器、空调器、低温启动预热装置、收录机、点烟器、玻璃升降器等。(7)电子控制系统包括电控燃油喷射装置、电子点火装置、制动防抱死装置、自动变速器。二、汽车电气系统的特点1、单线制所谓单线制,就是利用汽车发动机和底盘、车身等金属机件作为各种用电设备的共用连线（俗称搭铁），而用电设备到电源只需另设一根导线。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发，经导线流入到用电设备后，通过金属车架流回电源负极而形成回路。采用单线制不仅可以节省材料（铜导线）,使电路简化,而且便于安装和检修,降低故障率。但在一些不能形成可靠的电气回路或需要精确电子信号的回路,采用双线。2、负极搭铁所谓搭铁，就是采用单线制时,将蓄电池的一个电极用导线连接到发动机或底盘等金属车体上。若蓄电池的负极连接到金属车体上,称为负极搭铁；反之,若蓄电池的正极连接到金属车体上，称为正极搭铁.我国标准中规定汽车电器必须采用负极搭铁。目前世界各国生产的汽车也大多采用负极搭铁方式。３、两个电源所谓两个电源，就是指蓄电池和发电机两个供电电源。蓄电池是辅助电源，在汽车未运转时向有关用电设备供电；发电机是主电源，当发动机运转到一定转速后,发电机转速达到规定的发电转速，开始向有关用电设备供电，同时对蓄电池进行充电。两者互补可以有效地使用电设备在不同的情况下都能正常地工作,同时也延长了蓄电池的供电时间.4、用电设备并联所谓用电设备并联，就是指汽车上的各种用电设备都采用并联方式与电源连接,每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制，互不产生干扰。５、低压直流供电汽车电气设备采用低压直流供电，柴油车大多采用24伏直流供电,汽油车大都采用1２伏直流电压供电。拓展提升师生讨论,共同研究以下内容。并归纳要点如下【知识拓展】汽车电气系统发展与展望汽车是一种现代化的交通运输工具。为了适应交通运输现代化发展的需要，对汽车提出了高速、灵活、专用、可靠、自动、安全、省油和减少废气污染等方面的要求。随着汽车结构的改进和性能的不断提高，汽车传统电器设备正面临着巨大的冲击。随着电子工业的发展,电子技术在汽车上的应用日益广泛，汽车电子装置的新产品不断涌现，特别是微型计算机的应用,极大地推动了汽车工业的发展，同时也给汽车的控制装置带来了巨大的变革。例如:MF铅蓄电池的推广应用，不仅大大延长了铅蓄电池的使用寿命,而且在使用中无需维护，自放电少；硅二极管整流的交流发电机现已普遍用于各种车型；电子点火装置已在发达国家普及,我国也已在推广应用；电控燃油喷射系统，什算机控制的防抱死制动系统、自动变速系统、导航计程、自动检测、故障自动诊断等新技术已用于现代汽车。此外,在仪表、照明、信号以及防爆、报警、取暖、通风、抗干扰等方面电器设备更显其小巧灵活、可靠、自动的优越性。汽车电器将更向轻量化、小型化、自动化的方向发展，其使用寿命和性能也将进一步提高.电子技术在解决汽车所面临的能源、安全、污染等问题方面正起着极其重要的作用。例如电控燃油喷射装置和电子点火系统的应用不仅可节油5％～１０％,同时,对排气净化也十分有利；电子控制的防抱死制动装置的应用不但可使汽车在泥泞的路面上高速行驶,而且紧急制动时可防止侧滑，保证汽车安全制动。在实现汽车操纵自动化和提高舒适性等方面亦与先进电器设备的使用密切相关。可见，随着现代汽车技术的不断发展，汽车上装用的各种电器的数量会日益增加，性能和质量也将日臻提高,所起作用必将越来越大.电子技术不仅用来改善和提高传统汽车电器的性能、降低成本、实现传统汽车电器的电子化，而且大大地丰富了汽车电器的内容，实现了汽车电器的全面创新。当今国际上一些新车型的电器系统已达到微型计算机控制的水平.图1—３7反映了汽车电器电