汽车电工电子技术基础 教学课件 ppt 作者 高树德主编 17100汽车电工电子技术基础.ppt

汽车电工电子 技术基础,高树德 主编,高职高专课程改革规划教材教材 （汽车运用与维修专业）,ISBN 978-7-111-17100-3,机 械 工 业 出 版 社 CHINA MACHINE PRESS,目 录,前言 第一章 直流电路 第二章 正弦交流电路 第三章 磁路与电磁感应 第四章 常用电器 第五章 电机 第六章 安全用电常识 第七章 半导体器件及应用 第八章 数字电子技术 参考文献,前 言,本书是根据教育部2004年颁布的高职高专汽车类教学要求编写的 本书在编写过程中，力求做到：精选内容，避免与相关课程的重复；重视基本概念，避免繁杂的理论推导；因材施教，充分考虑学生现有知识基础；突出应用，尽力使知识和技能与专业需求贴近 电工电子技术所涵盖的内容非常广泛，传统汽车类专业在教材的选取上往往难以做到针对性强，如电机、数字电路、常用电器、安全用电等本书在这些传统内容的基础上，重点突出了汽车专业的实际需求与应用前 言,担任本书编写工作的有：吉林交通职业技术学院高树德（第一、五、六章及全书统稿），天津交通职业学院刘俊萍（第二、三章），吉林交通职业技术学院宿曦（第四、七章），天津职业大学董春霞（第八章）。

本书由承德石油高等专科学校郝军高级工程师主审，郝老师仔细阅读了全部书稿，提出了许多宝贵意见，对此编者向他表示衷心的感谢 在本书编写过程中，管秀君等同行提出了很多颇有见地的意见和建议，在此一并表示感谢 鉴于编者水平有限，书中肯定存在错误或不妥，敬请同行和读者批评指正返回 目录,第一章 直流电路,第一节 电路的基本知识 第二节 电路的基本分析方法 本章小结 实验一 认识实验 实验二 戴维南定理 练习题,返回 目录,一、电路的组成和作用,图1-1所示为一个手电筒电路，电路中有电源、灯泡、开关和导线电路由电源、负载、连接导线(含控制器件)三部分组成第一节 电路的基本知识,图1-1手电筒电路,所有电路都是为完成某种功能或作用而设计制作的，而电路在不同的工作条件下，会处于不同的状态，且具有不同的特点总结起来，电路共有三种状态，即通路、开路和短路 1.如图1-1所示，当开关Ｓ闭合时，这种状态称为通路 2.如图1-1所示，当电路与电源断开时，电路中没有电流流动，这种状态称电路为开路状态二、电路的状态,第一节 电路的基本知识,3.短路 当电路的两端被导线或开关连接起来，使得电路中的电流全部流过导线或开关时，电路所处的状态称为短路状态，如图1-2所示。

图1-2 短路,第一节 电路的基本知识,1.参考点 电子设备的机壳不接地，可把其公共点选作参考点，称为“地”，用“┴”表示，见图1-3a汽车等行走机械，其壳体多为金属，故把车体作为参考点，见图1-3b所示三、电路中的参考点及参考方向,图1-３单、双线制电路 ａ）双线制电路ｂ）单线制电路双线制,第一节 电路的基本知识,2.参考方向 在一个二端元件上，任意选定一个方向作为电流的参考方向，并用箭头标出，以后的计算和分析均以此为参考 如图1-4所示，即如果选定了电流的方向，则电压的方向也就随电流的方向而确定；反之亦然，故称此为关联参考方向图1-4关联参考方向,第一节 电路的基本知识,1.电压源 电压源都含有电动势Ｅ和内阻Ｒ0，如图1-5a所示换句话说，它们可以用Ｅ和Ｒ0串联的电源模型来代替，如图1-5b所示四、电压源、电流源及其等效变换,图1-5电压源电路图,第一节 电路的基本知识,根据图1-5所示的电路可知 Ｕ＝Ｅ－Ｒ0Ｉ 由此，可以作出电压源的外特性曲线，如图1-6所示，其中，U0为输出电压，Is为电源电流图1-6 电压源和理想电压源的外特性曲线,第一节 电路的基本知识,,2.电流源 如图1-7所示，将Ｕ＝Ｅ－Ｒ0Ｉ两端除以Ｒ0，可得 Ｕ/Ｒ0 ＝Ｅ/Ｒ0－Ｉ＝ＩS－Ｉ 故 ＩS ＝Ｕ/Ｒ0 ＋Ｉ 式中，ＩS ＝Ｕ/Ｒ0为电源的短路电流；Ｉ是负载电流。

图1-7 电流源电路图,第一节 电路的基本知识,,电流源的外特性曲线如图1-8所示图1-8 电流源和理想电流源的外特性曲线,第一节 电路的基本知识,,3.电压源与电流源等效互换 例1-1 汽车用发电机电动势Ｅ=12V，内阻Ｒ0 =0.05Ω，负载电阻ＲL＝2Ω，试用电压源和电流源两种模型分别求出电压Ｕ和电流Ｉ图1-9 例1-1电路图,第一节 电路的基本知识,,解 在图1-9a电压源电路中 在图1-9b电流源电路中,第一节 电路的基本知识,,可见，电压源与电流源对外电路而言是等效的，其中ＩS ＝Ｅ/Ｒ0或Ｅ＝Ｒ0ＩS 用电路图表示如图1-10所示图1-10 电压源和电流源的等效变换,第一节 电路的基本知识,,第一节 电路的基本知识,例1-2 用电压源与电流源等效变换的方法计算图1-11a所示1Ω电阻上的电流Ｉ 解 根据图1-11所示的变换次序，最后图1-11a简化为图1-11f电路，由此可得 变换时，一定要注意电流源电流方向和电压源电压极性图1-11 例1-2电路图,第一节 电路的基本知识,,例1-3 电路如图1-12所示，已知Ｕ１＝10Ｖ，IS＝２A， Ｒ１＝１Ω，Ｒ２＝２Ω，Ｒ３＝５Ω，Ｒ＝１Ω，求电阻Ｒ的电流Ｉ。

解 简化后的电路如图1-12b所示，然后将电压源变换为电流源如图1-12c所示，由此得,图1-12 例1-3电路图,第一节 电路的基本知识,,五、基尔霍夫定律,1.基尔霍夫电流定律（KCL） 在图1-13中，对结点a来说则有 Ｉ1＋Ｉ2＝Ｉ3或Ｉ1 ＋Ｉ2 －Ｉ3 ＝０,图1-13基尔霍夫定律,第一节 电路的基本知识,基尔霍夫电流定律不仅是对任一结点适用，也可以推广到电路中任何一个假定的闭合面，在如图1-14的晶体管中，对虚线所示的闭合面来说，三个电极电流的代数和等于零，即ＩB＋ＩC－ＩE＝０图1-14 广义结点,第一节 电路的基本知识,,2基尔霍夫电压定律（KVL） 在图1-13中，对回路abcda则有 Ｕs2－Ｕ2＋Ｕ1－Ｕs1＝０ 基尔霍夫电压定律不仅适用于任一闭合回路，而且可以推广到任何一个假想闭合的一段电路，如图1-15所示图1-15 基尔霍夫电压定律推广到一段电路,第一节 电路的基本知识,,例1-5 有一闭合回路，如图1-16所示，各支路的元件是任意的，已知：Ｕab＝５Ｖ，Ｕbc＝－４Ｖ，Ｕda＝－３Ｖ求：1）Ｕcd；2）Ｕca图1-16 例1-5电路,第一节 电路的基本知识,,解 1）由基尔霍夫电压定律可得 Ｕab＋Ｕbc＋Ｕcd＋Ｕda＝０ 即 ５Ｖ＋（－４Ｖ）＋Ｕcd＋（－３Ｖ）＝０ 得 Ｕcd＝２Ｖ 2）ａｂｃａ不是闭合回路，也可应用基尔霍夫电压定律列出 Ｕab＋Ｕbc＋Ｕca＝０ 即 ５Ｖ＋（－４Ｖ）＋Ｕca＝０ 得 Ｕca＝－１Ｖ,第一节 电路的基本知识,返回本 章目录,,一、支路电流法,支路电流法是解决复杂直流电路的最基本方法，其解题步骤如下： 1）选定各支路电流和独立回路的方向。

2）根据基尔霍夫电流定律列写结点电流方程 3）根据基尔霍夫电压定律列写独立回路电压方程 4）联立方程式求解，得出各支路电流数值第二节 电路的基本分析方法,,图1-17 支路电流法,第二节 电路的基本分析方法,,例1-6 在如图1-18所示电路中，已知Ｕs1=12V，Ｕs2=12V，Ｒ1=1Ω，Ｒ2=2Ω，Ｒ3=2Ω，Ｒ4=4Ω，求各支路电流 解 1）选择各支路电流方向和独立回路绕行方向，如图1-18所示图1-18 例1-6电路,第二节 电路的基本分析方法,,2）列写基尔霍夫电流方程Ｉ1＋Ｉ2－Ｉ3－Ｉ4＝０ 3）列写基尔霍夫电压方程 左网孔Ｒ1Ｉ1＋Ｒ3Ｉ3－Ｕs1＝０ 中网孔Ｒ1Ｉ1 －Ｒ2Ｉ2＋Ｕs2－Ｕs1＝０ 右网孔Ｒ2Ｉ2 ＋Ｒ4Ｉ4－Ｕs2＝０ 代入数据Ｉ1＋Ｉ2－Ｉ3－Ｉ4＝０ １ΩＩ1 ＋２ΩＩ3 －１２Ｖ＝０ １ΩＩ1 －２ΩＩ2 ＋１２Ｖ－１２Ｖ＝０ ２ΩＩ2 ＋４ΩＩ4 －１２Ｖ＝０ 解得Ｉ1 ＝４Ａ，Ｉ2 ＝２Ａ，Ｉ3 ＝４Ａ，Ｉ4 ＝２Ａ第二节 电路的基本分析方法,,例1-7 在图1-19所示电路中，已知Ｒ1=Ｒ2=10Ω， Ｒ3=4Ω,Ｒ4=Ｒ5=8Ω，Ｒ6=2Ω，ＵS3=20V，ＵS6=40V，用支路电流法求解电流I5。

解 1)此电路有4个结点，6条支路，独立回路数为6－4+1=3设各支路电流和独立回路绕行方向如图1-19所示图1-19 例1-7电路,第二节 电路的基本分析方法,2)列基尔霍夫电流方程，设流出结点的电流取正号 结点ａＩ1 ＋Ｉ2 ＋Ｉ6＝０ 结点ｂ－Ｉ2 ＋Ｉ3 ＋Ｉ4＝０ 结点ｃ－Ｉ4 ＋Ｉ5 －Ｉ6＝０ 3)列基尔霍夫电压方程 回路1２ΩＩ6 －８ΩＩ4－10ΩＩ2＝－40V 回路2－10ΩＩ1＋10ΩＩ2＋４ΩＩ3＝－20Ｖ 回路3－４Ｉ3 ＋８ΩＩ4＋８ΩＩ5＝20Ｖ 4)联立求解以上方程组，得电流Ｉ5 ＝－0.956Ａ,第二节 电路的基本分析方法,二、网孔电流法,用网孔电流法求解电路的步骤可总结为： 1)选取网孔电流 2)列网孔方程 3)解方程得到网孔电流；然后，利用网孔电流再求其他各支路的电流图1-20 网孔电流法,第二节 电路的基本分析方法,例1-9 用网孔电流法求解如图1-21所示5Ω电阻中的电流Ｉ3图1-21 例1-9电路,第二节 电路的基本分析方法,解 1)选网孔电流及方向如图所示 2)列网孔方程 12ΩＩ1 －6ΩＩ2 ＝32Ｖ－48Ｖ＋16Ｖ＝０ －6ΩＩ1 ＋17ΩＩ2 －8ΩＩ3 ＝48Ｖ －８ΩＩ2 ＋16ΩＩ3 ＝０ 3)解得Ｉ3 ＝2.4Ａ。

第二节 电路的基本分析方法,三、叠加原理,下面以图1-22为例，对叠加原理作简单证明图1-22叠加原理,第二节 电路的基本分析方法,例1-10 用叠加原理计算图1-23a所示电路中电流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3已知Ｅ1＝18Ｖ，Ｅ2＝15Ｖ，Ｒ1＝12Ω，Ｒ2＝10Ω，Ｒ3＝15Ω图1-23 例1-10电路,第二节 电路的基本分析方法,解 用叠加原理计算时，可把该电路看成是两个电源单独作用时电路相叠加，如图1-23所示由图1-23b可求得 代入数值可得 Ｉ′1＝1Ａ 由分流公式可求得 Ｉ′2＝0.6Ａ Ｉ′3＝0.4Ａ 由图1-23c可求得,第二节 电路的基本分析方法,同理，由分流公式可得 Ｉ″1＝0.5Ａ Ｉ″3＝0.4Ａ 根据以上计算可求得,第二节 电路的基本分析方法,例1-11 试求图1-24a所示电路Ｒ４中流过的电流Ｉ 已知Ｅ１=12V，ＩS=6A，Ｒ１=Ｒ３=1Ω，Ｒ２=Ｒ４=2Ω 解 利用叠加原理，图1-24a电路可视为图1-24b和图1-24c的叠加图1-24 例1-11图,第二节 电路的基本分析方法,由图1-24b可得 对于图1-24c，得 Ｉ＝Ｉ′＋Ｉ″＝４Ａ＋２Ａ＝６Ａ,第二节 电路的基本分析方法,四、戴维南定理,如图1-25所示，求流过ＲL的电流。

该电路共有6条支路，只需求解其中的一条，此类情况用戴维南定理最合适戴维南定理指出，任何一个有源二端线性网络都可以用一个等效的电压源来表示图1-25 戴维南定理,第二节 电路的基本分析方法,例1-12 在图1-26中，已知ＵS1=14V，ＵS2=9V，Ｒ1=20Ω，Ｒ2=5Ω，Ｒ3=6Ω，试求Ｉ3 解 把该电路依题意简化为戴维南等效电路，如图1-27所示，先求Ｅ0图1-26 例1-12电路,图1-27 例1-12简化１,第二节 电路的基本分析方法,图1-28 例1-12简化２,根据戴维南定理，电路简化为图1-28所示，Ｅ０可求得 Ｅ０＝Ｕo＝ＵＳ１－Ｒ１Ｉ＝14Ｖ－20Ω×0.2Ａ＝10Ｖ,第二节 电路的基本分析方法,图1-29 例1-12简化３,等效电源的内阻Ｒ０可由图1-29求得 Ｒ０＝Ｒ１∥Ｒ２＝20×5/(20+5)Ω＝４Ω 最后，由图1-27求得 Ｉ３＝Ｅ０Ｒ０。