汽车电工电子基础课件 项目一 直流电路基础知识

认识电路任务一电路常用物理量任务二电阻和欧姆定律任务三项目一

直流电路基础知识基尔霍夫定律及应用任务四任务一认识电路电路，顾名思义就是电流流通的路径。手电筒是一个最简单的直流电路。闭合开关，电流从电池的正极流出，经过导线、开关和灯泡流向负极，形成电流通路并使灯泡发光；断开开关，电流便被阻断，灯泡熄灭。汽车上的照明系统是直流电路的典型应用。一、电路的组成电源A导线B开关C负载D是指电路中将其他形式的能转化成电能的装置，常见的电源有干电池、锂电池、发电机等。是指在电源和负载之间用来把电能从电源输送到负载的金属线，工业上也指电线，一般由铜或铝制成，也有用银制成的。是指可以控制电路闭合或断开的电子元件。常见的开关有刀开关、按钮等。即用电器，它可以把电能转化成各种不同形式的能，例如，电扇将电能转化成动能。二、电路的状态通路又称为闭路，是指开关闭合后，有电流通过的电路，此时负载可以正常工作。开路又称为断路，是指开关断开后，无电流通过的电路，此时负载不工作。但是当开关闭合后，电路依然处于开路状态，则表明电路存在故障，需要检测维修。短路是指电流不经过负载，电源的正负极直接被导线相连，此时电路会产生非常大的电流，严重时会烧毁电源和设备。电路中没有特殊原因是不允许短路的，防止电路短路的保护装置是熔断器和空气断路器。三、汽车电路的特点1．低压直流供电2．单线制

汽车电气设备一般采用低压直流供电，结构越简化越能保证行驶过程中汽车的安全。低压供电来源于蓄电池或发电机，两者的电压保持一致。柴油车采用24V低压直流供电，由两节12V蓄电池串联后提供；汽油车采用12V低压直流供电，由一节蓄电池或两节蓄电池并联（要求较大电流的情况）后提供。

单线制是指利用汽车发动机的底盘、车身等金属机件作为各种电气设备的公用连线（又称搭铁或接地），从而只需要一根导线连接设备与电源。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发，流经电气设备后，再由公共连线流回电源负极而形成回路。

采用单线制不但可以节约成本，使电路简化，而且也便于安装、检修，同时使故障率大幅降低。三、汽车电路的特点3．负极搭铁4．用电设备并联

采用单线制时，电源的一端必须接到车架上，即搭铁，用符号“⊥”表示。按照电源搭铁的极性，可分为正极搭铁和负极搭铁，包括我国在内的绝大多数国家的汽车都采用负极搭铁。

采用负极搭铁的方式，可以使汽车车身和车架不易腐蚀，车载电器（如汽车音响、通信系统）对无线电的干扰也较正极搭铁方式小得多。

用电设备并联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中支路中的专用开关控制，互不产生干扰。1．图形符号为方便起见，电路一般用电路图来表示。电路的各个组成部分由国家标准统一规定的图形符号来代替。常用的电路元器件名称及图形符号。课堂实践

识别并绘制简单元器件的电路图2．临摹电路图将图所示的电路图临摹白纸上，并交给实训老师检查。3．计算机软件绘图随着计算机软件技术的发展，除了手工绘图外，还出现了Protel，Visio，AutoCAD等计算机绘图软件，掌握这些软件的使用方法可以很方便地绘制各种电路图。任务二电路常用物理量一、电流在一般情况下，导体内的自由电子做无序不规则运动，如图（a）所示。但是当导体两端加上电压形成闭合电路时，这些自由电子便在电场力的作用下定向运动，形成电流，如图（b）所示。因此，规定单位时间内流过导线某一横截面的电荷量称为电流强度，简称电流，用字母I表示。用公式表示为

（1-1）对于很小的电流，我们通常还用到的单位为mA（毫安）和μA（微安）。人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。但实际上自由电子移动的方向与规定相反。实际上在分析电路时，往往事先并不知道电流、电压的实际方向，这时可以任意假定一个方向为电流方向或电压方向，称之为参考方向。当计算出结果后，若数值为正值，则电流、电压的实际方向与参考方向相同；反之则相反。1．电压我们都知道瀑布，水从高处的悬崖落下，形成壮丽的景色。这是因为，高处与低处存在水位差，在重力作用下高处的水便向低处倾泻而下。二、电压、电位和电动势同理，电与水类似。假设有两个带电体A与B，A带正电，B带负电，它们之间有电位差（电压）存在。当用导线连接两带电体时，就会有电流从带电体A流向带电体B，且电流做功（即电荷在电场中受到电场力的作用而做功）。电压就是衡量电场力做功能力大小的物理量。电压的大小等于电场力把单位正电荷从高电位点移向低电位点所做的功，公式为

（1-2）常用的电压单位还有：kV（千伏）、mV（毫伏）和μV（微伏）。二、电压、电位和电动势二、电压、电位和电动势箭头法，用带箭头的线段表示电压方向。极性法，用“+”表示高电位，“-”表示低电位。下标法，电压方向由电压符号U与双下标字母组成，图中所示电压方向由A点指向B点。2．电位电位就是电路中某一点相对于参考点的电压，用符号V表示，并需加注下标表示不同点的电位值，它的单位也为V（伏［特］）。如图所示，A点的电位为

，B点的电位为

，此时，根据电压和电位的关系，我们可以求出A，B两点间的电压为

。原则上参考点可以选择任意点，但习惯上一般选择大地作为参考点，此时参考点的电位为“0”，则电路中任意一点的电位等于该点与参考点之间的电压。二、电压、电位和电动势3．电动势电动势是衡量电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。在电路中，电动势常用E表示，单位是V（伏［特］）。在电源内部，电源力把正电荷从低电位端移到高电位端时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质，如图所示。所以，电源内部的电动势方向与外部电源两端电压方向是相反的，如图所示。二、电压、电位和电动势为了使电路中的电流能够持续流动，电源内部就必须有一种力将正电荷从低电位端移到高电位端，这种力被称为电源力。电源力是由电源提供的，如电池中由化学能转化的电能及风力发电机中由风能转化的电能等。二、电压、电位和电动势1．电功电能是由其他形式的能量转换而来的，而电能又可以转换成为其他形式的能。例如，当电灯有电流通过时便会发光，这就是将电能转换为光能和热能的过程；电流通过电动机后，电动机能带动电动车或风扇等机器运转、做功，这便是电能转换为机械能的过程；而蓄电池充电，则是电能转换为化学能的过程。通俗来讲，电流将电能转换成其他形式能量的过程所做的功，称为电功，用字母W表示，单位为J（焦［耳］）。计算公式为

（1-3）在生活中经常用到另一个表示电功的单位

（千瓦·时），俗称度，它和焦［耳］的换算关系为三、电功和电功率2．电功率单位时间内电流所做的功称为电功率。其中，单位时间为秒（s），所做的功就是指电功。电功率用大写英文字母P表示，它是描述电流做功快慢程度的物理量，用公式表示为即

（1-4）其他常用的电功率单位还有kW（千瓦）、mW（毫瓦）等，它们之间的换算关系为三、电功和电功率例1-1（1）房间内有一40W的节能灯，其工作一天（按8h计算）消耗多少度电？（2）1度电可供1000W的空调工作多长时间？三、电功和电功率解（1）根据电功计算公式，40W节能灯工作一天消耗的电能为（2）1度电等于

，其可供1000W的空调工作的时间为例1-2手机充电器的输出电压为5V，输出电流为1A，则手机充电器的输出功率是多少？解

根据功率计算公式，手机充电器的输出功率为三、电功和电功率1．直流电压表的使用方法直流电压表外形结构如图所示，电压表是用来测量电源、负载或某段电路两端电压的，所以必须和它们并联，接线方法如图所示。为了防止电路因接入电压表而受影响，所以电压表的内阻一般很大。需要注意的是，电压表不能串联在电路中。四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法使用电压表前须先调零。电压表并联接入电路时，应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，或正接线柱接高电压端，负接线柱接低电压端。电压测量应选择适当的量程，在无法知道被测电压大小时，应先估算被测电压，再选择相应的量程，量程选择应先大后小。四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法2．直流电流表的使用方法直流电流表外形结构如图所示，测量时的接线方法如图所示，电流表应串联在电路中。为防止电路因接入电流表而受影响，电流表的内阻一般很小。所以，绝对不可以把电流表并联在电路两端，或直接接在电源的两极上，否则将会烧坏电流表。四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法使用电流表时，应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。测量时，应先选择大量程试触，如果指针偏转角度太小（不足5个小格），则应换用小量程；如果指针偏转太严重（超过3个大格），则应立即断开电路，换用更大量程的电流表。一般来说，指针指示在满量程的2/3左右时，读数的准确度最好。四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法3．指针式万用表的使用方法指针式万用表易于操作、功能齐全且携带方便，外形结构如图所示。下面介绍如何用指针式万用表测量电压及电流。四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法2

测量电流时，若电流小于500mA，红、黑表笔分别接在“+”和“COM”插孔，若电流大于500mA，红、黑表笔分别接在“10A”和“COM”插孔。然后，将表笔串接在被测回路中，同测量电压时一样，应使指针在满刻度值2/3处左右，以保证测量精度。1

测量电压时，红、黑表笔分别接在“+”与“COM”插孔，旋动转换开关至“ACV”或“DCV”中合适的位置，表笔并接在电路中需测量元件的两侧，应使指针在满刻度值2/3处左右，若测量前难以估计测量值，则应由高量程挡逐渐过渡到低量程挡。③因为指针式万用表可以测量多种电子元件，所以在表盘上有多条刻度线，要根据测量元件的种类和量程选择刻度线，然后根据指针在刻度线上的位置来读数。当指针没有正好指在刻度格上时，就需要根据其左右刻度格的相对位置来判断测量值。指针式万用表测量电压和电流时的读数方法为四、直流电压表、直流电流表和万用表的使用方法实训器材：指针式万用表1块，5V直流电源1台，开关1个，10Ω，20Ω和30Ω电阻各1个，导线若干。实训内容：在实训老师的指导下，按照表所示的电路连接图和操作要点，分别测量电路的电流、电压及电位，将测量结果填入表中。课堂实践

测量电流、电压及电位课堂实践

测量电流、电压及电位任务三

电阻和欧姆定律1．电阻当自由电子在金属导体里做定向有规则的移动时，会受到导体的阻碍作用，我们把导体对电流的阻碍作用称为电阻。金属导体的电阻大小可以用下面公式算出

（1-5）从式（2-5）可以看出，导体的电阻和自身尺寸、电阻率有关。同时我们也要知道，电阻率的大小还和温度有关系，在不同温度下，导体的电阻率也不同。通常，将温度增加，阻值增大的电阻称为正温度系数电阻；将温度增加，阻值却变小的电阻称为负温度系数电阻。在日常生产生活中经常会用到更大的电阻单位：

（千欧）、

（兆欧）。它们之间的换算关系为一、电阻元件例1-3电炉的炉丝长10m，炉丝用镍铬丝制造，电阻率为

，横截面面积为10mm2。求：（1）炉丝的电阻值；（2）若炉丝的长度增加到20m，则其电阻值变为多少？解（1）根据式（1-5）求出炉丝电阻值为（2）当长度增加到20m时，电阻值变为一、电阻元件2．电阻器由工厂专门制造的具有一定阻值的元件，被称为电阻器，简称电阻。电阻是电路中最常用到的元件，分为固定电阻器和可变电阻器两大类，日常生活中常接触到的电阻器如图所示。一、电阻元件汽车上常见的电阻器为可变电阻器。可变电阻器根据接线和作用不同又分为变阻器和电位计两种。变阻器是一种两线式的可变电阻器，可以用来调节负载元件的电流大小，如图（a）所示，汽车仪表盘上的调光器便是变阻器的应用实例；电位计是一个三线式的可变电阻器，其作用为分压电路，如图（b）所示，它是现今汽车电脑所常用的输入传感器。一、电阻元件除以上常见电阻器外，还有一些具有特殊功能的电阻器，称为特殊电阻器。特殊电阻器种类较多，如光敏电阻器、压敏电阻器、热敏电阻器等，如图所示。汽车上常用的特殊电阻器为热敏电阻器。一、电阻元件3．识别电阻器

直标法是指用阿拉伯数字和单位符号在电阻器的外表面直接标出电阻值和允许偏差的方法。

文字符号法是指用阿拉伯数字和字母按照一定的规律排列来表示电阻器的电阻值的方法，其允许偏差也是用字母表示。如2K7K，表示其阻值为

，允许偏差为±10%。

色标法是指用不同颜色的色环来表示电阻器的电阻值和允许偏差的方法。色标法色环意义如表2-6所示。四环标注法：主要用于表示普通电阻的阻值，标注法如图所示。例如，某电阻器的色环颜色依次是黄、紫、橙、金，则此电阻器的电阻值为

，允许偏差为

五环标注法：主要用于表示精密电阻的阻值，标注法如图所示。例如，某电阻器的色环颜色依次是红、紫、黑、银、棕，则其标称阻值为

，允许误差为

1826年，德国物理学家欧姆通过大量的实验研究证明：通过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，这就是后来以其名字命名的欧姆定律，用公式表示为二、欧姆定律例2-4已知白炽灯两端电压为220V，其电阻为

。求：（1）通过白炽灯的电流；（2）白炽灯消耗的功率。解

（1）由欧姆定律得，通过白炽灯的电流为（2）根据功率计算公式可知，白炽灯消耗的功率为二、欧姆定律实训器材：指针式万用表1块，不同阻值的色环电阻5个。实训内容：测量电阻时，将红、黑表笔分别接在“+”与

“COM”的插孔上，然后选择量程，将转换开关旋动至“

”挡中合适位置，最后将表笔跨接在被测电阻两端。需要注意的是，图（a）所示为错误接法，如果持电阻时手指接触电阻两端，则会因为人体电阻并联在被测电阻上，导致测量出现误差，正确接法如图（b）所示。课堂实践

测量电阻万用表电阻挡的读数应从右向左读，测量值为读数和量程的乘积。测量后，将实际数值记录下来并与电阻标称阻值对照，填入表中。课堂实践

测量电阻任务三

电阻和欧姆定律1．串联的概念在电路中，将两个或两个以上的电阻依次首尾相连，组成中间无分支的电路，这种电阻连接方式称为电阻的串联，这种电路称为串联电路，如图（a）所示。分析电路时，常用一个电阻来表示几个串联电阻的总电阻，这个电阻被称为等效电阻，图（b）为图（a）的等效电路。三、电阻的串联2．串联电路的特点①电路中的电流处处相等，即

（1-7）②电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和，即

（1-8）③电路的等效电阻（总电阻）等于各串联电阻之和，即

（1-9）④电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗功率的和；各个电阻消耗的功率与其阻值成正比，即

（1-10）2．串联电路的特点⑤电路中各电阻的电压与自身电阻值成正比，即（1-11）如果两个电阻串联，则它们各自两端的电压分别为

（1-12）式（2-12）被称为串联电路的分压公式。1．并联的概念在电路中，将两个或两个以上的电阻的一端连接在一起，另一端也连接在一起，这种电阻连接方式称为电阻的并联，这种电路称为并联电路，如图（a）所示，图（b）为图（a）的等效电路。四、电阻的并联2．并联电路的特点①电路中并联电阻两端的电压相同，即

（1-13）②电路两端的总电流等于各电阻两端的电流之和，即

（1-14）③电路的等效电阻（总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数和，即

（1-15）④电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗功率的和；各个电阻消耗的功率与其阻值成反比，即四、电阻的并联2．并联电路的特点⑤电路中各电阻电流与自身电阻值成反比，即（1-17）如果两个电阻并联，则它们各自两端的电流分别为

（1-18）式（2-18）称为并联电路的分流公式。四、电阻的并联实训器材：直流电流表1块，5V直流电源1台，

电阻3个，导线若干。实训内容：请按图所示连接电路，测量总电流、各分支的电流，记录在表中，并根据欧姆定律计算各电阻两端的电压。课堂实践

连接并测量电阻的混联电路课堂实践

连接并测量电阻的混联电路实训器材：直流电流表1块，5V直流电源1台，

电阻3个，导线若干。实训内容：请按图所示连接电路，测量总电流、各分支的电流，记录在表中，并根据欧姆定律计算各电阻两端的电压。任务四

基尔霍夫定律及应用在实际电路中，往往会遇到一些不能进行串并联简化的电路，如图所示。这种复杂直流电路包含多个电源和多个电阻，所以无法直接用欧姆定律求解，需要利用其他定理、定律才能求解。任务四

基尔霍夫定律及应用是指由一个或