《汽车电路知识与基本操作技能（第二版）》 课件 模块二 直流电路基础知识及基础元件的测量

模块二 直流电路基础知识及基础元件的测量23课题1直流电路基础知识课题2测量仪器的使用课题1直流电路基础知识24学习目标1．了解电流、电压、电位、电动势、负载、电阻、电容的概念。2．掌握电阻阻值的识读方法，了解特殊电阻在汽车上的应用。3．掌握欧姆定律和通路、断路、短路的特点。4．掌握串联、并联电路的特点，能正确完成串联电路和并联电路的连接。25一、直流电路相关概念1．电流电荷的定向移动形成电流，电流用符号I表示。通常规定正电荷移动的方向为电流的方向，电流为正值；负电荷（电子）移动的方向为电流的反方向，电流为负值。如图所示为电流与电子的移动方向。电流的单位是安培（A），电流有直流（DC）和交流（AC）之分，汽车上常用的是直流电，家庭、工矿企业常用交流电。26电流与电子的移动方向2．电位在电路中任意选定一点作为参考点（即零电位点），则电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位。电位的单位是伏特（V），常用字母V或φ表示，如Va=5V。3．电压电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压Uab等于电路中a、b两点间的电位差，故电压又称为电位差。通常规定，电压的参考方向为高电位（“+”极性）端指向低电位（“-”极性）端，即电压的方向为电位降低的方向。电路图中标注的电压方向一般都是参考方向。2728电压的参考方向和电动势方向a）电压方向b）电动势方向4．电动势非静电力克服电场力，将单位正电荷从电源负极经电源内部移到正极所做的功称为电源的电动势。电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压，电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，如上图b所示。电动势的单位为伏特（V），通常用字母E表示。5．负载负载是将电能转换成其他形式能量的装置。如汽车中的灯泡（将电能转换成光能和热能）、电动机（将电能转换成机械能）等都是负载。296．电阻（1）电阻的概念导体对电流的阻碍作用称为该导体的电阻，用字母R表示。电阻主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或作为消耗电能的负载。电阻的单位为欧姆（Ω），简称欧。（2）电阻的分类按阻值是否可变，电阻可分为固定电阻和可变电阻（常称为电位器）；按材料不同，可分为碳膜电阻、金属膜电阻、绕线电阻等；按安装方式不同，可分为插件式电阻、贴片式电阻等。各种电阻如图所示。3031各种电阻（3）电阻的标识电阻阻值的标识方法有两种：1）直标法。所谓直标法，就是在电阻上直接印出阻值。2）色标法。色标法即将不同颜色的色环涂在电阻上，用不同颜色色环的排列顺序表示电阻的标称值及允许误差，电阻器色标法各种颜色的含义见下表。3233电阻器色标法各种颜色的含义（4）特殊电阻在汽车上的应用1）压敏电阻。电阻阻值随压力的变化而发生变化的电阻称为压敏电阻。在电控汽油喷射系统中，进气歧管压力传感器就采用了压敏电阻。2）光敏电阻。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的，光照强度越强，电阻阻值越小；光照强度越弱，电阻阻值越大。3）热敏电阻。热敏电阻是阻值随温度的变化而改变的电阻。热敏电阻包括正温度系数热敏电阻（PTC）、负温度系数热敏电阻（NTC）以及临界热敏电阻（CTR）。汽车上常用负温度系数热敏电阻，温度越高，电阻阻值越小。347．电容（1）电容的定义和单位电容是表示电容器储存电荷能力的物理量，它在数值上等于将电容器的两极板间的电压增加1V所需的电荷量。电容的单位为法拉，用F表示。在实际应用中，用法拉作为单位太大，毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）等单位经常被使用，其换算公式为：1F=103mF=106μF=109nF=1012pF35（2）电容器的分类按电容器的容量是否可调，分为固定电容器、可变电容器、微调电容器；按材料不同，分为电解电容器、瓷片电容器、涤纶电容器、钽电容器等；按有无极性，分为有极性电容器和无极性电容器。常见的电容器如图所示。36常见的电容器a）电解电容器 b）涤纶电容器 c）瓷片电容器 d）微调电容器二、欧姆定律1．部分电路欧姆定律在初中，我们曾学习过欧姆定律，其内容是：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，其公式为：实际上，以上定律中所涉及的这段电路并不包括电源。这种只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路，如图a虚线框中所示。因此，更准确地说，这一定律应称为部分电路欧姆定律。3738部分电路参考方向的选取a）电压和电流方向相同b）电压和电流方向相反部分电路欧姆定律的计算公式还与参考方向的选取有关。在上图b所示电路中，电压与电流方向相反，则部分电路欧姆定律的表达式也应相应改为：如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U/I关系曲线，称为伏安特性曲线。伏安特性曲线是直线的电阻元件，称为线性电阻，其电阻阻值可认为是不变的常数；不是直线的，则称为非线性电阻。39线性电阻的伏安特性曲线非线性电阻的伏安特性曲线2．全电路欧姆定律与部分电路相对应，含有电源的闭合电路称为全电路，如图所示。电源内部的电路称为内电路，如发电机的线圈、电池内的溶液等。电源内部的电阻称为内电阻，简称内阻。电源外部的电路称为外电路，外电路中的电阻称为外电阻。40简单的全电路全电路欧姆定律的内容是：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电阻与外电阻之和）成反比，公式为：由上式可得：式中，U

内为内电路的电压降，U

外为外电路的电压降，也是电源两端的电压。这样，全电路欧姆定律又可表述为：在一个闭合回路中，电源电动势等于外电路电压降与内电路电压降之和。41三、电路的三种状态1．通路通路也称为闭路，是指从电源的一端沿着导线经过负载最终回到电源另一端的闭合电路。当下图中的开关接到位置1时，电路处于通路状态，有电流流过。42电路的三种状态2．断路断路也称为开路。当上图中的开关接到位置2时，电路处于断路状态，此时电路中的电流为零。3．短路短路是指负载被导线直接短接或负载内部击穿损坏，电流没有经过负载，直接从电源正极到负极，此时流过电路的电流很大。当上图中的开关接到位置3时，电路处于短路状态。电源短路是严重的故障状态，必须避免发生。43四、电路的连接形式1．串联两个或多个元件首尾相接在电路中，使电流只有一条通路，这种连接方式称为串联。图所示为两个电阻的串联电路。44两个电阻的串联电路在同一串联电路中，若流过电阻R1的电流为I1，电压为U1；流过电阻R2的电流为I2，电压为U2……流过电阻Rn的电流为In，电压为Un，则：所有元件上流过的电流相等，即I1=I2=…=In=I

总。总电阻阻值等于各电阻阻值之和，即R1+R2+R3+…+Rn=R

总。总电压等于各负载电压之和，即U1+U2+U3+…+Un=U

总。452．并联电路中有两个或多个元件连接在两个公共的节点之间，承受同一个端电压，这些元件的连接关系称为并联，如图所示为两个电阻的并联电路。46两个电阻的并联电路3．混联电路中元件既有串联又有并联的连接方式称为混联。对于电阻混联电路的计算，只需根据电阻串、并联的规律逐步求解即可，但对于某些较为复杂的电阻混联电路，一下子难以判别出各电阻之间的连接关系，比较有效的方法就是画出等效电路图，即把原电路整理成较为直观的串、并联关系的电路图，然后计算其等效电阻。47课题2测量仪器的使用48学习目标1．掌握指针式万用表、数字式万用表的使用方法。2．掌握绝缘测试仪的使用方法。3．掌握汽车专用示波器的使用方法。4．能正确、规范地使用万用表和汽车专用示波器完成测量任务。5．能提高安全操作意识。49一、万用表万用表是一种最常用的电工测量仪表，它的功能齐全，能够测量多种电量和电参数，并且测量功能多、操作简单、携带方便。目前广泛使用的万用表有指针式万用表和数字式万用表。1．指针式万用表指针式万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压、直流电阻等，有的还可以测量电容、电感、三极管放大倍数等。如图所示为MF47型指针式万用表。5051MF47型指针式万用表万用表面板主要分成两个区域，即刻度区和换挡开关区。换挡开关区分为直流电流挡、直流电压挡、交流电压挡、电阻挡等，刻度区对应不同测量挡位有不同的刻度线。（1）直流电流和直流电压的测量1）测电流。将测试表笔串联接入电路中，如图所示为测量灯泡的电流，红表笔接电源的正极，电流流入；黑表笔接电源的负极，电流流出。测量值即为流过灯泡的电流值。52测量灯泡的电流2）测电压。将测试表笔并联接入电路中，如图所示为测量灯泡的电压，红表笔接电源的正极，黑表笔接电源的负极。测量值即为发光灯泡两端的电压值。53测量灯泡两端电压（2）交流电压的测量交流电压的测量方法与直流电压的测量方法相同，但无须考虑表笔的颜色，将万用表并联到被测电路中即可。（3）电阻的测量MF47型指针式万用表电阻挡共有R×1、R×10、R×100、R×1k和R×10k挡五个量程。542．数字式万用表数字式万用表除了具有指针式万用表的功能外，还可以测量频率、三极管放大倍数等参数。数字式万用表主要由数字式电压基本表、测量电路、量程转换开关等组成。其中，测量电路能将待测电量和电路参数转换为毫伏级的直流电压，供数字式电压基本表显示数值。当量程转换开关置于不同的位置时，可组成不同的测量电路。如图所示为AT2150B型数字式万用表。55AT2150B型 数字式万用表（1）电压的测量1）测直流电压。如测量发光二极管两端电压时，需将数字式万用表的测试表笔并联接入电路中，线路连接方式同用指针式万用表测量。2）测交流电压。将万用表的量程转换开关置于交流电压挡，此时显示屏应显示AC。其他步骤与直流电压的测量方法相同，但无须考虑表笔的颜色。测量交流电压时要注意安全。56（2）电流的测量1）测直流电流。如测量流经发光二极管的直流电流时，需将万用表的测试表笔串联接入被测电路中，线路连接方式同用指针式万用表测量。2）测交流电流将万用表的量程转换开关置于交流电流挡，其他步骤与直流电流的测量方法相同，但无须考虑表笔的颜色。57（3）电阻的测量当测量灯泡的电阻时，需将万用表的测试表笔分别接灯泡的两端，具体步骤如下：1）将万用表的量程转换开关置于适合的电阻挡位，红表笔插入“VΩ”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。将两表笔短接，此时万用表读数为初始电阻阻值。2）将万用表两表笔跨接在被测灯泡的两端。3）读取显示屏上的测试值，用该值减去初始电阻阻值即为被测灯泡的电阻阻值。4）测量结束后，应拔出表笔，按“POWER”键关闭万用表，并将万用表放置妥当。58二、绝缘测试仪绝缘测试仪是电动汽车维护中不可或缺的测量仪表，它不仅能测量交直流电压和电阻，还能进行绝缘电阻测量。如图所示为FLUKE1508绝缘测试仪。59FLUKE1508绝缘测试仪1．测交直流电压（1）将测试探头分别插入“V”和“COM”插孔。（2）将挡位选择开关旋至“V”挡。（3）将绝缘测试仪的绝缘测试表笔（红表笔）与被测端子接触，绝缘夹（黑表笔）与部件壳体或车体接触，屏幕显示数据即为被测电压值，如图所示。60电压测量2．测绝缘电阻对整车进行绝缘电阻测量前，首先应确保断开高压电，测量步骤如下：（1）将测试探头分别插入“V”和“COM”插孔。（2）根据测量车辆的电压范围，将挡位选择开关旋至合适的测试电压挡位。（3）将绝缘测试表笔（红表笔）与被测部件的高压端子接触，绝缘夹（黑表笔）与部件壳体或车体接触。（4）按住绝缘测试表笔测试键“TEST”或表体的“测试”键，辅显示位置显示被测电路上施加的测试电压，主显示屏显示高压符号并以MΩ或GΩ为单位显示电阻阻值，待读数稳定后，读取显示屏上的数据，即为绝缘电阻阻值，如图所示。6162绝缘电阻测量3．绝缘测试仪的使用注意事项（1）必须在断电情况下进行绝缘电阻的测量。（2）只能进行各导电端子与车体或壳体之间的测量。（3）高压部件内部有电容存在，因此严禁高压部件端子之间的绝缘电阻测量。（4）绝缘电阻测量后需要保持1min，待数值稳定后再进行读数。（5）严禁用绝缘测试仪对低压电器进行测量。63三、汽车专用示波器使用通用的示波器测试汽车电控系统的电子设备时，最大的困难是设定示波器（即调整示波器的各个按钮，使显示的波形更为清楚）和分析波形。汽车专用示波器使汽车电子设备的测试变得非常简单，只要选择测试的内容，无须任何设定和调整就可以直接观察波形。汽车专用示波器是专门为汽车维修人员设计的示波器，它的设定和调整是全自动的，如图所示。64汽车专用示波器1．汽车专用示波器的功能（1）快速捕捉电路信号