汽车电工和电子技术教学省公共课一等奖全国赛课获奖课件

本章要求:1、了解电路模型、电流、电压及其参考方向概念，了解电位及其参考点概念，会计算电路中各点电位。2、了解实际电压源与电流源及其等效变换，了解等效概念。3、了解电能及电功率概念、电路三种状态和电器设备额定值。4、熟练掌握基尔霍夫定律。5、能利用基尔霍夫定律、叠加定理进行直流线性电阻电路普通分析与计算。

第一章直流电路第1页1.1

电路基本结构

1.1.1电路组成

电路是电流流通路径,它是由电源、负载、导线和控制装置四部分组成。1、电路组成负载:吸收电能装置电源:

提供电能装置控制装置导线和开关导线第2页1）作用：电源：提供电能负载：用电设备导线：连接电源和负载控制装置：接通、断开和保护电路

2）电路图:实物图和电路图之分。第3页2、汽车电路接线方式：双线制和单线制

双线制式：电源、用电设备用两根导线组成回路。（家庭）单线制式：电源和用电设备之间通常只用一根导线连接，另一根导线由发动机、车架等金属机体代替而组成回路。（汽车）3、搭铁：

正极搭铁负极搭铁：干扰小，汽车常采取。第4页汽车电路举例：

后窗除霜装置1．作用在较冷季节，车窗玻璃上会凝结上一层霜、雾、雪或冰，从而影响驾驶员视线。为了防止水蒸气凝结，设置了除霜（雾）装置，需要时能够对风窗玻璃加热。

2．组成和原理1—蓄电池；2—点火开关；3—熔丝；4—除霜器开关及指示灯；5--除霜器（电热丝）。第5页２４

１５。。。。。５

简化电路后窗除霜电路1—蓄电池；2—点火开关；3—熔丝；4—除霜器开关及指示灯；5--除霜器（电热丝）。第6页小结：1）汽车电路两个电源是？2）汽车起动机将（）能转为（）能，去完成对发动机起动。而点火装置是将（）能转为（）能，去点燃气缸内可燃混合气。第7页1.2电路基本物理量1.电路基本物理量：电流、电压、电位、电动势、电功和电功率1）电流

电流实际方向为正电荷运动方向。电路中,电流从正极流出,负极入.

用符号I表示,标准单位：A。即当电流量值和方向都不随时间改变时,称为直流电流,简称直流。（电池、蓄电池）2）电流表：测量电流大小。问：电流表和电压表是怎样接入电路中？第8页

1、单位：都是伏V

2、电位：用字母V表示；选一参考点（零电位点），电路中各点数值。

电压：用字母U表示；指两个点之间电位差，与参考点无关。

3、电压方向：高电位到低电位3）电位和电压

第9页4）电动势：用字母E表示。单位都是伏。只能对于电源来说。

5）电功：用字母W，单位：焦或千瓦时1千瓦时=1度6）电功率：用字母P,单位：瓦W=P*t第10页1）汽油发动机起动时，蓄电池需向发动机提供（）A电流，柴油发动机起动时，蓄电池又需向发动机提供（）A电流。第11页1.在汽车电路中常以()作为参考点.A.方向盘B.轮胎C.车架D.座椅2.参考点电位为()伏.A.0B.1C.2D.33.张三同学有一台25寸彩电，它额定功率为200W，若他天天开电视5小时，每度电电费为0.64元，那他一个月（30天）需要多少电费？P5页电流热效应习题:第12页1.3欧姆定律一、复习：比较电位、电压、电动势异同。名称位置参考点方向公式单位电位某一点有无伏电压两点电位差无高电位到低电位Uab=Ua-Ub伏电动势电源无低电位到高电位伏第13页一、部分电路欧姆定律（不含电源）公式：

二、全电路欧姆定律（含电源）公式：U：负载两端电压R：电阻I：流过负载电流E：电源电动势R+R0：电路总电阻R0:电源内阻I：总电流第14页三、例题

一白炽灯上标注着220V,100W.该灯额定工作电流为多大?其发光时热态电阻是多少?若将它接在110V电源上,消耗电功率是多少?P7页汽车蓄电池使用第15页

1.4导体电阻及电阻元件1.4.1导体电阻R

1.电阻作用:限制电流,降压分压作用.2.电阻大小:与导体材料、长度和截面积相关,但与电流电压无关(电阻率越大、导体长度越大、横截面积越小则电阻越大；反之越小。)3.电路中导线均由铜或铝制造.第16页1.4.2电阻元件1、惯用电阻器：能够分为固定电阻器和可变电阻器2、汽车不少传感器是利用电位器原理制成。如：冷却水温传感器利用热敏电阻3、电阻还能够分为：线性电阻和非线性电阻线性电阻：恒定阻值非线性电阻：阻值变（半导体二极管内阻、半导体热敏电阻等）4、电阻实物展示第17页一.电路状态有:开路(断路),短路,有载1.5电路状态1.开路(断路)IRoR+

-USU0+

-1)分类:控制开路(人为)和故障开路(意外)2)特征:I=0电源端电压=电源电压(开路电压)(负载电压等于0)U

=EUL=0第18页3)寻找故障方法P9页A.试灯法:灯一端接电源负极,另一端接触接线点a,b,c,d

亮：所接触点与电源正极无断路不亮：所接触点与前一接线点间有断路B、电压表检测法：电压表黑表笔接电源负极，（直流电压档）红表笔分别接触接线点a,b,c,d试灯指针摆动：所接触点与电源正极无断路不摆动：所接触点与前一接线点间有断路第19页2、短路IRRo+

-US1）分类：负载短路电源短路：电源两端被电阻靠近于零导体接通2）原因：导线绝缘损坏、老化（常见）误接线误操作3）电源短路特征：短路电流（很大）电源端电压U=0第20页4）预防短路：

接入熔断器FU熔点低易熔断保护电路5）故障诊疗维修：

短接法：在电源、熔断器、搭铁线都无故障情况下才能用

例P10页

第21页3、有载1）有载：即是电路正常工作。电源与负载接通，有电流流过。

正常工作有全电路欧姆定律：2）讨论：电路处于有载状态时，电源电压一定，输出电流大小取决于外电路负载大小。并联用电器越多时，则总电阻和总电流怎样改变？越小越大P11页第22页3）总结：负载增大：即当用电器多时，总电阻越小，则电流越大，功率越大负载降低：即当用电器少时，总电阻越大，则电流越小，功率越小第23页短路、断路——汽车电气设备线路常见故障1．开路

（断路）故障（右图）2．短路（短接）故障（下列图）3．接触不良（接触电阻过大）故障

第24页1.6简单电路（串、并、混联）1.6.1电阻串联电路R1U1UR2U2I+–++––RUI+–第25页一、串联特点:1)电流处处相等（两电阻串联时分压公式）：R=R1+R23)总电阻等于各电阻之和；2)总电压等于各电压之和；二、电压分配1）U1及U2都小于U2）有分压作用（阻值越大，分得电压越高）3）串联电路中，总功率=各功率之和第26页三、串联电路应用：降压控制电流（串电阻越大越多，电流则越小）改变输出电压（传感器）四、例题:P13页例1.5第27页1.6.2电阻并联两电阻并联时分流公式：(3)总电阻倒数等于各电阻倒数之和；(4)并联电阻上电流大小与电阻成反比。特点:(1)支路电压处处相等RUI+–I1I2R1UR2I+–(2)总电流=各支路电流之各和应用：分流、调整电流等。第28页思索:串联电路中,串电阻越大,则分得到电压()?并联电路中,并电阻越大,则分得到电流()?例题:P15页例1.6第29页1.7基尔霍夫定律一、概念：支路：电路中经过同一电流每一个分支。

节点：三条或三条以上支路连接点。(a,b)回路：闭合路径。I1I2I3123ba+-E2R2+-R3R1E1电流定律KCL电压定律KVL第30页例1：支路：ab、bc、ca、…（共6条）回路：abda、abca、adbca…

（共7个）结点：a、b、c、d

(共4个）adbcE–+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR1第31页1.4.1基尔霍夫电流定律(KCL定律)1．定律即:

Ｉ入=

Ｉ出

在任一瞬间，流向任一结点电流等于流出该结点电流。对节点a：I1+I2=I3ba+-U2R2+-R3R1U1I1I2I3第32页电流定律能够推广应用于包围部分电路任一假设闭合面。2．推广I=?例:I=0IA+IB+IC=012

+_+_I6

1

1

5

3V12VIAIBICAIBCIABACBIC广义结点第33页在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压代数和恒等于零。1.4.2基尔霍夫电压定律（KVL定律)1．定律即：

U=0对回路1：对回路2：I1R1+I3R3–U1=0

I2R2+I3R3–U2=012I1I2I3ba+-U2R2+-R3R1U1第34页1．列方程前标注回路绕行方向（顺时针）；

U=0

I2R2–U2+

UBE

=02．应用

U=0列方程时，等号右边写0，左边要注意电压符号：对于电源：从正极到负极取+号，反之取-号。对于电阻：电流方向与绕行方向相同取+号，反之取-号3.开口电压可按回路处理

注意：1对回路1：U1UBEE+B+–R1+–U2R2I2_第35页例题：P18页例1.9第36页1.5.3电路中电位概念及计算电位：电路中某点至参考点电压，记为“VX”

。

通常设参考点电位为零。1.电位概念电位计算步骤:

(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；

(2)标出各电流参考方向并计算；

(3)计算各点至参考点间电压即为各点电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。第37页2.举例求图示电路中各点电位:Va、Vb、Vc、Vd

。解：设a为参考点，即Va=0VVb=Uba=–10×6=

60VVc=Uca

=4×20=80VVd

=Uda=6×5=30V设b为参考点，即Vb=0VVa

=Uab=10×6=60VVc

=Ucb=E1=140VVd

=Udb=E2=90Vbac20

4A6

10AU290V

U1140V5

6A

dUab

=10×6=60VUcb

=U1=140VUdb

=U2=90VUab

=10×6=60VUcb

=U1=140VUdb

=U2=90V第38页结论：(1)电位值是相正确，参考点选取不一样，电路中

各点电位也将随之改变；(2)电路中两点间电压值是固定，不会因参考

点不一样而变，即与零电位参考点选取无关。借助电位概念能够简化电路作图bca20

4A6

10AU290V

U1140V5

6A

d+90V20

5

+140V6

cd第39页2k

A+I12k

I2–6V(b)例1:图示电路，计算开关S断开和闭合时A点电位VA解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路如图（b）电流I2=0电位VA=0V

电流I1=I2=0，电位VA=6V。2k

+6VA2k

SI2I1(a)电流在闭合路径中流通第40页例：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R6I6R6–I3R3+I1R1=0I2R2–

I4R4–I6R6=0I4R4+I3R3–U

=0对回路adbca，沿逆时针方向循行：–I1R1+I3R3+I4R4–I2R2=0应用

U=0列方程对回路cadc，沿逆时针方向循行：–I2R2–I1R1+U

=0adbcU–+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I第41页一、特点:1)电流处处相等（两电阻串联时分压公式）：R=R1+R23)总电阻等于各电阻之和；2)总电压等于各电压之和；二、电压分配1）U1及U2都小于U2）有分压作用（阻值越大，分得电压越高）3）串联电路中，总功率=各功率之和第42页解:对图(a)有,U=IR例:应用欧姆定律对下列图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A电流参考方向与实际方向相反电压与电流参考方向相反第43页2、电阻串、并联1）电阻串联特点:1)各电阻一个接一个地次序相联；两电阻串联时分压公式：R=R1+R23)等效电阻等于各电阻之和；4)串联电阻上电压分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各电阻中经过同一电流；应用：降压、限流、调整电压等。第44页电气设备额定值额定值:电气设备在正常运行时要求使用值1.额定值反应电气设备使用安全性；2.额定值表示电气设备使用能力。例：一只220V,60W白炽灯,接在220V电源上，试求经过电灯电流和电灯在220V电压下工作时电阻。假如每晚工作3h(小时)，问一个月消耗多少电能?注意：电气设备工作时实际值不一定都等于其额定值，要能够加以区分。解:经过电灯电流为第45页电气设备三种运行状态欠载(轻载)：I<IN

，P<PN(不经济)

过载(超载)：

I>IN

，P>PN(设备易损坏)额定工作状态：I=IN

，P=PN

(经济合理安全可靠)

在220V电压下工作时电阻一个月用电W=Pt=60W(330)h

=0.06kW90h

=5.4kW.h第46页1.3电压源与电流源及其等效变换1.3.1电压源

电压源模型由上图电路可得:U=

US–IR0

若R0=0理想电压源:U

USU0=US

电压源外特征IUIRLR0+-USU+–电压源是由电源电压US和内阻R0串联电源电路模型。若R0<<RL，U

US

，可近似认为是理想电压源。理想电压源O电压源第47页理想电压源（恒压源）例1：(2)输出电压是一定值，恒等于电动势。对直流电压，有U

US

。(3)恒压源中电流由外电路决定。特点:(1)内阻R0

=0IUS+_U+_设US

=10V，接上RL

后，恒压源对外输出电流。RL

当RL=1时，U=10V，I=10A当RL=10时，U=10V，I=1A外特征曲线IUUSO电压恒定，电流随负载改变第48页1.3.2电流源IRLU0=ISR0

电流源外特征IU理想电流源OIS电流源是由电流IS和内阻R0并联电源电路模型。由上图电路可得:若R0=

理想电流源:I

IS

若R0>>RL，I

IS

，可近似认为是理想电流源。电流源电流源模型R0UR0UIS+－第49页理想电流源（恒流源)例1：(2)输出电流是一定值，恒等于电流IS；(3)恒流源两端电压U由外电路决定。特点:(1)内阻R0

=；设IS=10A，接上RL

后，恒流源对外输出电流。RL当RL=1时，I=10A，U=10V当RL=10时，I=10A，U=100V外特征曲线

IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载改变。第50页1.3.3电压源与电流源等效变换由图a：

U=US－IR0由图b：U=ISR0–IR0IRLR0+–USU+–电压源等效变换条件:US

=ISR0RLR0UR0UISI+–电流源US第51页②等效变换时，两电源参考方向要一一对应。③理想电压源与理想电流源之间无等效关系。①电压源和电流源等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效。

注意事项：例：当RL=时，电压源内阻R0中不损耗功率，而电流源内阻R0中则损耗功率。④任何一个电源电压

US和某个电阻R串联电路，都可化为一个电流为IS和这个电阻并联电路。R0+–USabISR0abR0–+US

abISR0ab第52页例1:求以下各电路等效电源解:+–abU2

5V(a)+

+–abU5V(c)+

a+-2V5VU+-b2

(c)+

(b)aU5A2

3

b+

(a)a+–5V3

2

U+

a5AbU3

(b)+

第53页例2:试用电压源与电流源等效变换方法计算2电阻中电流。解:–9V+–2

4V+3

I(d)1

由图(d)可得6V2

+–+–12V2A2

1

2

2

I(a)3A2

2

2

4V+–I6A2

1

(b)9A1

3

2

4V+–I(c)第54页2A1A1A++－－5V4V+－1V第55页1、支路电流法1、为每条支路设定电流并标出参考方向2、列结点电流方程（n个结点列n-1个方程）

3、对单孔回路列电压方程(内部不含任何支路回路)

4、联立求解5、检验——对未用过回路列回路电压方程支路电流法以每个支路电流为求解未知量第56页1.5电路普通分析支路电流法叠加定理第57页1.5.1支路电流法支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（KCL、KVL）列方程组求解。对上图电路支路数：b=3结点数：n=212ba+-U2R2+-R3R1U1I1I3I23回路数=3单孔回路（网孔）=2若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程第58页1.在图中标出各支路电流参考方向，对选定回路标出回路循行方向。2.应用KCL对结点列出

(n－1)个独立结点电流方程。3.应用KVL对回路列出

b－(n－1)

个独立回路电压方程（通常可取网孔列出）

。4.联立求解b个方程，求出各支路电流。ba+-U2R2+-R3R1U1I1I3I2对结点a：例1

：12I1+I2–I3=0对网孔1：对网孔2：I1R1+I3R3=U1I2R2+I3R3=U2支路电流法解题步骤:第59页支路数b=4，但恒流源支路电流已知，则未知电流只有3个，能否只列3个方程？例2：试求各支路电流。baI2I342V+–I112

6

7A3

cd12支路中含有恒流源。能够。注意：(1)当支路中含有恒流源时，若在列KVL方程时，所选回路中不包含恒流源支路，这时，电路中有几条支路含有恒流源，则可少列几个KVL方程。(2)若所选回路中包含恒流源支路，则因恒流源两端电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个未知电压，所以，在此种情况下不可少列KVL方程。第60页(1)应用KCL列结点电流方程支路数b=4，但恒流源支路电流已知，则未知电流只有3个，所以可只列3个方程。(2)应用KVL列回路电压方程(3)联立解得：I1=2A，

I2=–3A，

I3=6A

例3：试求各支路电流。对结点a：I1+I2–I3=–7对回路1：12I1–6I2=42对回路2：6I2+3I3=0baI2I342V+–I112

6

7A3

cd当不需求a、c和b、d间电流时，(a、c)(

b、d)可分别看成一个结点。支路中含有恒流源。12因所选回路不包含恒流源支路，所以，3个网孔列2个KVL方程即可。第61页(1)应用KCL列结点电流方程支路数b=4，且恒流源支路电流已知。(2)应用KVL列回路电压方程(3)联立解得：I1=2A，

I2=–3A，

I3=6A

例3：试求各支路电流。对结点a：I1+I2–I3=–7对回路1：12I1–6I2=42对回路2：6I2+UX

=0baI2I342V+–I112

6

7A3

cd12因所选回路中包含恒流源支路，而恒流源两端电压未知，所以有3个网孔则要列3个KVL方程。3+UX–对回路3：–UX

+3I3=0第62页解得I1=10A,I2=-5A,I3=5A。例4所表示电路中,Us1=130V、R1=1Ω为直流发