汽车电工电子技术基础讲义.docx

课题模块一 直流电路课题1：电路的组成及其工作状态课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、认识简单电路的组成；2、认识电路的基本物理量（电压、电流、电阻）；3、明确电路的三种工作状态。教学重点应知： 电路的作用、组成及各元件的作用教学难点应知：电路物理量的正方向的规定与应用，电路工作状态的正确控制。学情分析教学效果教后记新课课题导入：提问：1、家庭中电源是直流电还是交流电？ 2、家庭中有哪些用电器？3、常用电路中怎么区分电路连接方式？4、电路连接有哪几种方式？5、对于电流电压电阻怎么计算电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关用来控制电路的通断。今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。手电筒的电路模型R+RoES+UI电池导线灯泡开关 手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。 相关知识：一、电路及电路图1、电路的概念：电路是电流通过的路径。电路是电流流通的途径，电能转化为其它形式的能要通过闭合电路来完成。因此，为了利用电能，必须组成各种形式的电路。电路是由电源、负载、导线和开关四大部分组成(1) 电源（供能元件）：是一种把其他能量转变成电能的设备，例如电池（把化学能转换成电能）、发电机（把机械能转换成电能）等。电源是电路的源泉，它为电路提供电能。现在应用的电源有各种干电池电源、太阳能电源、风力发电电源、火力发电电源、水力发电电源、核能发电电源等。(2) 负载（耗能元件）：也称用电设备，是一种把电能转变成其他能量的设备，例如白炽灯（把电能变成光能和热能）、电炉（把电能变成热能）、电动机（把电能变成机械能）、扬声器（把电能转换成声能）等。负载是消耗电能的设备，电路通过负载，将电源的电能转化为热能、机械能、光能等其他形式的能，为人们所用。电路的负载常用的有以电动机驱动的各种机械；以电阻加热的电炉、电热器、电吹风、电烙铁等；以发光为目的的各种电光源；在电子电路中的各种耗能器件，发射装置等，都可以视为电源的负载。(3) 导线：是把电源产生的电能传输给负载，常用的导线是铜线、铝线。导线构成电路的通路。因为用途不同，导线的种类繁多，有电力多股电缆线，主要用于电力系统作为输电导线；有用于低压电器的电源导线，在导线的一端要有电源插头；有工作在电器设备上的各种导线，有多股塑料绝缘导线；屏蔽导线；屏蔽绞线等。 作用：把电源产生的电能输送到用电器。(4) 开关：起到把用电器与电源接通或断开的作用。开关是控制电路通、断的电器（设备），根据用途不同，其体积、形状差别很大。用在电子仪器、设备上的有微型开关；用在电力设备上的有耐高压、大电流的高压开关，用在运动设备上有接近开关，用在一般设备上的有刀开关、空气开关等。2、电路图：将实际电路中各个元件用其图形符号表示，这样画出的图形称为实际电路的电路原理图，简称电路图。电路图是用国家统一规定的电器元件或设备的符号来表示电路连接情况。如下图所示。3、电路的作用：1）实现电能的传输、分配与转换（如电力系统电路等）；2)实现信号的传递与处理（如广播电视系统）。4、汽车电路的特点：1）低压直流供电；2）单线制；3）负极搭铁；4）用电设备并联。常用的部分电工图形、文字符号二、电路的基本物理量1、电流：电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。也可以说电流是由带电粒子在电源作用下做有规则的定向移动形成的。在导体中形成电流的条件是：有可以移动的电荷和维持电荷作定向移动的电场。电流是一种物理现象，是带电粒子有规则的定向运动形成的，在物质内部有正、负两种不同的电荷，习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。电流的大小用电流强度来衡量，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。（画图说明）。直流时，不随时间变化的物理量用大写字母I表示。可写成 单位为安培（A）常用的单位还有千安（kA）、毫安（mA）和微安（A）。换算关系：1 kA =103 A 1A=103 mA 1 mA=103 A电流不仅有大小而且有方向，电流的方向是客观存在的，但在电路分析中，一些较为复杂的电路，有时某段电流的实际方向难以判断，甚至有时电流的实际方向还在随时间不断改变，于是要在电路中标出电流的实际方向较为困难。为了解决这一问题，在电路分析时，常采用电流的“参考方向”这一概念。电流的参考方向可以任意选定，在电路图中用箭头表示。当然，所选的参考方向不一定就是电流的实际方向。当参考方向与电流的实际方向一致时，电流为正值(i>0)；当参考方向与电流的实际方向相反时，电流为负值(i<0)。这样，在选定的参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向。在分析电路时，先假定电流的参考方向，并以此去分析计算，最后用求得答案的正负值来确定电流的实际方向。2、电压：我们以水的循环流动来说明电流在电路中的流动原理。先看水从高水位流到低水位的条件：水向低处流，是由于地球对水的引力作用，使高水位和低水位之间形成了水的重力差，使水从高水位往低水位流动。电流和水流有着相似的规律，如图所示，要想形成图中电流，必须在白炽灯两端存在电位差（类似水槽的水位差）。图中电位差的形成原理为：极板A带正电荷，极板B带负电荷，则A、B极板之间因为有电荷的堆积，形成电位差（类似水位差），在电位差的作用下白炽灯中产生电流。A、B极板之间的电位差称为A、B两点之间的电压UAB。（1）定义：单位正电荷在电场力作用下，由a运动到b电场力所做的功，称为电路中a到b间的电压，又称电位差。是衡量电场力做功大小的物理量，用U表示. 式中，Uab指电压，电压的单位为伏特 (V)；wab正电荷从a运到b所做的功，功的单位为焦耳 (J)。常用的单位还有千伏特（kV）、毫伏（mV）、微伏（V）。其换算关系为：1kV=1000V 1V=1000mV 1mV=1000V（2）实际方向：高电位指向低电位。即电压的正方向规定为：由高电位指向低电位，即从电源的正极指向负极。电压的方向用“”、“-”号来表示。（3）参考方向：同电流一样，电压也先要任意选定其参考方向，电压的参考方向用箭头在图上表示，由起点指向终点，或用双下标表示，前一个下标代表起点，后一个下标代表终点 。电压的方向也可以在起点标正号（），终点标负号（）表示，如下图所示。3、电位：在分析水槽中水的流动时，用到了水位的概念。水槽中的高水位是相对于水槽中的低水位而言，没有参考水位来谈高水位或低水位是没有意义的。在电路中也经常用到电位的概念。电位也是在规定了参考点的情况下才有意义。电位的定义：取电路中任一点作为参考点，并规定为零电位，电路中任一点到参考点之间的电压，就称为该点的电位。用V表示，单位也是伏（V）。电位的方向：在电路中计算电位时，必须先任意选定电路中的某一点O作为参考点，并规定该点的电位为零（参考点就是零电位点，即Vo=0），电路图中参考点用符号“”表示。当某点到参考点的电压为正时，则该点的电位为正；当某点到参考点的电压为负时，则该点的电位为负。由电位的定义可知，电位实际上就是电压。电路中任意两点之间的电压即为该两点之间的电位差。例如a、b之间电压可记为 Uab=Va-Vb举例（P4）由计算结果可见：参考点的选择不同，电路中各点电位就不同。只有参考点选定之后，电路中各点电位才是确定的数值。就是说，电位的高低与参考点的选择有关，某点电位的大小是相对的。参考点变，电位就变。但是不管参考点如何选择，任意两点间的电压是不变的，与参考点的选择无关，电路中某两点间电压的大小是绝对的。4、电动势：为了衡量电源内部非电场力做功的能力，引入电动势的概念：在电源内部，电源力将单位正电荷从负极移动到正极所做的功叫做电源的电动势，用E表示，电动势的单位为伏特（V）。电动势就是表征电源力对电荷做功能力的物理量。电动势的方向规定为在电源内部从负极指向正极，即电位升高的方向。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向。对于一个电源来说，在外部不接负载时，电源两端的电压的大小等于电源电动势的大小，但方向相反，有U=E。电动势和电压的单位都是伏特（V），但两者是有区别的。从物理意义上讲，电动势是表示非电场力做功的本领，电压则表示电场力做功的本领，电动势的方向从低电位指向高电位，即电位升的方向，电压的方向从高电位指向低电位，即电位下降的方向。电动势仅存在于电源内部，而电压在电源内部、外部都存在。电动势的大小可表示为E=WE/q物理中对基本物理量规定的方向物理量实 际 方 向电流 I正电荷运动的方向电动势E (电位升高的方向) 电压 U(电位降低的方向)高电位 ® 低电位 单 位kA 、A、mA、A低电位 ® 高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。5、电阻：金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的。自由电子在运动的过程中会不断地与金属中的离子发生碰撞，从而阻碍了其定向移动，这种导体对电流的阻碍作用就叫电阻。用字母R表示。电阻R的单位是。常用的电阻单位还有千欧（k）和兆欧（M），他们之间的关系为1M=103k=106。值得注意的是，导体的电阻不随其端电压的大小变化，是客观存在的。当温度一定时，导体的电阻与导体的长度l成正比，与导体的横截面积S成反比，还与导体的材料性质（电阻率）有关，即 式中，R的单位是，是与材料性质有关的物理量，叫做电阻率或电阻系数，其单位是m，l的单位是m，S的单位是m2。在上式中，当电压与电流的参考方向一致时，电压为正值。反之，则电压为负值。实践证明，导体的电阻与温度有关。一般金属的电阻随温度的升高而增大；半导体和电解液的电阻，通常随温度的升高而减少。三、直流电路的三种工作状态1、有载工作状态（通路）：是指电路处处接通。如图a所示。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流。2、断路状态（开路）：是电路中某处断开，没有形成通路的电路。如图c所示。开路也称为断路，此时电路中没有电流。3、短路状态：是指电源或负载的两端被导线连接在一起。如图b所示。此时电源提供的电流要比通路时提供的电流大出很多倍，短路时电流很大，会损坏电源和导线，所以电源一般不允许短路。小结1、电路及电路图。2、电路的基本物理量。3、直流电路的三种工作状态。布置作业1、思考题1、2、3、42、汽车电工电子技术基础习题册新疆昌吉职业技术学院- 7 -课题模块一 直流电路课题2：欧姆定律课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、学会欧姆定律，能分析电流、电压、电阻之间的关系；2、明确电阻的三个重要参数，会测量和选用电阻；教学重点应知：欧姆定律。教学难点应知：R与U、I无关，温度对导体电阻的影响。学情分析教学效果教后记课前复习：1、电路是如何组成的？电路的作用是什么？2、电路有哪些基本物理量？电路的三种工作状态是什么？3、电压、电流和电动势的实际方向是如何规定的？新课课题导入：类比实验：我们生活中有这样的经验：当我们打开水龙头时，如果水管中的压力大，水流就大；如果水管中的压力小，水流就小。在电阻电路中，电压和电流也有着类似的规律：即加在同一个电阻上的电压高，电阻中的电流大，反之，电流小。相关知识：一、部分电路欧姆定律 所谓部分电路是指不包括电源在内的外电路，如下图所示。a)关联参考方向 b)非关联参考方向U、I 参考方向相同时，U=RI U、I 参考方向相反时，U=RI表达式中有两套正负号： 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取 U、I 参考方向相同，即关联参考方向。实验证明，部分电路欧姆定律的内容是：流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。其数学表达式为R=U/I 式中 I为电流，单位A；U为电压，单位V；R为电阻，单位。例1：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A解：对图(a)有, U = RI R= U/I=6/2=3对图(b)有, U = RI R= U/I= 6/ 2=3欧姆定律只适应于线性电阻电路，即当电压和电流变化时，电阻的阻值不变。线性电阻的概念：遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。即R=U/I=常数。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。例2：当一个白炽灯接上4.5V电压时，其灯丝的工作电阻值为1.5。请问，此时流经灯泡的电流是多少？解： 由公式得：I=U/R=4.5/1.5=3(A)二、全电路欧姆定律全（闭合）电路是指含有电源的闭合电路，如下图所示。电源以外的电路称为外电路，外电路的电阻R称为外电阻；电源内部的电路称为内电路，电源的内部也有电阻RO称为内电阻。在全电路中，电源电动势、电源内阻RO、外电路电阻和电路的电流之间关系是：I=E/R+R0 变换后为：UsE=IR+IRO=U+ IRO 令U外= IR U内= IRO 则E=U外+ U内 此式称为全电路电压平衡方程式。式中U是外电路电压，是指电路接通时电源两端的电压，简称端电压。 IRO是内电阻电压。 公式的含义又可叙述为：电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之和。 闭合电路欧姆定律的推导(1) 电路(2) 推导设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功W = E q = E I t，电流通过R和R0时电能转化为热能Q = I2 R t + I2 R0 t因为W = Q所以E I t = I2 R t + I2 R0 tE = I R + I R0或I = 例1：如上图，若电动势E = 24 V，内阻R0 = 4 W，负载电阻R = 20 W，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。例2：电源电动势为1.5 V，内电阻为0.12 W，外电路电阻为1.38 W，求电路中的电流和端电压。例3：电动势为3.6 V的电源，与8 W 的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2 V，求电源的内电阻。例4：P10页注意点：(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2）电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。（3）电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。利用全电路欧姆定律分析电路的三种状态。 当电路是通路时，由公式可以得出电源两端电压为U = E IRO(2) 当电路处于断路（开路）状态时，相当于外电路电阻趋于无穷大，电源开路时的端电压叫开路电压，用UOC表示，UOC=E，电流I=0。(3) 当电路处于短路时，外电路电阻趋近于零，此时电路电流ISC叫短路电流，由于电源内阻很小，所以短路电流很大。短路时外电路电压为零U=0。 根据欧姆定律得：ISC=E/RO电路状态负载电阻电路电流外电路电压通路R=常数I=E/R+R0U = E IRO断路RI=0U=UOC=E短路R 0ISC=E/ROU=0电源向负载输出的功率：（1）P电源 = I E；P负载 = I U；P内阻 = I 2 R0；U = E - I R0同乘以I ，得U I = I E - I2 R0I E = I U + I2 R0P电源 = P负载 + P内阻在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻当R = R0时，Pmax = 这时称负载与电源匹配。（2）电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线 （3）注意：当R = RO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。三、电功和电功率 1、电功：生活中处处都用到电能。电能通过电灯转化为光能；电能通过电热器转化为热能；电能通过电动机转化为机械能；手机通讯、计算机办公、影视娱乐、电能炼钢、电动机车、电动汽车、电动自行车等，无不处处用到电能。电流流过负载时，电流要做功，将电能转化为其它形式的能（如热、光、机械能等）。我们把电能转化成其它形式的能，叫做电流做功，简称电功，用字母W表示。单位是焦耳，简称焦，用字母J表示。W=IUt 该式表示，电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。将 I=U/R代入又可得：W=I2Rt=U2t/R 式中W、U、I、R、t的单位分别为焦（J）、伏（V）、安（A）、欧姆（）、秒（S）。在在工程上电功又称电能，以千瓦时（kW·h）作为电能的单位。千瓦时俗称度。它与焦耳之间的换算关系为：1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J2、电功率：电流在单位时间内所做的功称为电功率，用P表示，功率的单位是瓦特，简称瓦，用字母W表示。电功率是表示电流作功快慢的物理量。P=W/t=IU=I2R=U2/R 式中，P、U、I的单位应分别为瓦（W）、伏（V）、安（A）。由上式可知：（1）当负载电阻一定时，由P=I2R=U2/R可知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比。（2）当流过负载的电流一定时，由P=I2R可知，电功率与电阻值成正比。（3）当加在负载两端的电压一定时，由P=U2/R可知，电功率与电阻值成反比。焦耳定律：电流通过导体时会产生热量，称为电热效应。英国物理学家焦耳通过大量的实验证明：电流流过导体时，导体产生的热量Q与电流强度I的平方、导体的电阻R及通电时间t成正比。这就是焦耳定律，其数学表达式为Q=I2Rt=U2t/R例：已知一台电烤箱的电阻为5，工作电压为220V，问通电15min能放出多少能量？消耗的电能是多少？解：热量 Q=U2t/R=2202×15×60=8712(kJ)电能 W=8.712×106/3.6×106=2.42(kW·h)3、电气设备的额定值：（1）电流在通过导体时，导体要消耗电能而发热，这种现象称为电流的热效应。电流的热效应在电气设备中得到广泛的应用。电烙铁、电烤箱、电能炼钢等都是利用电流的热效应工作的。电流的热效应也有其不利的一面，它使工作中的电气设备发热，这不但消耗了电能，还会造成电气设备过早老化，如果温升超过允许值，还会烧坏电气设备。（2）额定功率：为了使电器能安全、可靠地工作，对电器的工作电压和电流都有一个规定值，这个规定值就称为电器的额定电压和额定电流。额定电压和额定电流的乘积，称为电器的额定功率。额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值。 额定值反映电气设备的使用安全性； 额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V ，PN=60W 电阻： RN=100W ，PN=1W 在应用时，用电器所加电压和电流不能高于或低于额定值。电气设备的三种运行状态:额定工作状态：I=IN P=PN (经济合理安全可靠)过载（超载）： I>IN P>PN (设备易损坏)欠载（轻载）： I<IN P<PN (不经济)(3)实际功率:用电器实际消耗的功率P=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。例1：P12页例2：P12页小结1、部分电路欧姆定律。2、全电路欧姆定律。3、电功和电功率。布置作业1、思考题1、2、3、4、52、汽车电工电子技术基础习题册新疆昌吉职业技术学院- 12 -课题模块一 直流电路课题3：简单直流电路的计算课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、明确串联、并联电路的定义、特点、性质和作用；2、理解串联分压和功率分配的原理及并联分流和功率分配的原理；3、学会电压表扩大量程和电流表扩大量程的方法及计算；4、能计算、分析简单直流电路。教学重点应知：电阻串联、并联的性质和作用，电压表扩大量 程和电流表扩大量程的方法及计算。教学难点应知：串联、并联电路的重要性质。学情分析教学效果教后记新课课前复习：1、闭合电路欧姆定律的内容和表达式。2、端电压随外电阻的变化规律。3、电源输出最大功率的条件。课题导入：如电子线路板，电路采用了大量的电阻器件。这些电阻器件根据电路的要求进行不同的连接。我们可以将电阻的连接归纳为：串联连接、并联连接和混联连接。电阻为什么有这么多种联接方法？这些连接方法各有什么特点？怎样进行计算？这是我们要解决的问题。 相关知识：一、电阻的串联电路1、定义：电阻的串联把两个或两个以上的电阻头尾依次连接起来，使电流只有一条通路。2、特点： 电路中电流处处相等。 电路总电压等于各部分电路两端的电压之和。3、重要性质：（1）总电阻U = I R；U1 = I R1；U2 = I R2 ；× × ×；Un = I RnU = U1 + U2 + U3 + × × × + UnI R = I R1 + I R2 + I R3 + × × ×+ RnR = R1 + R2 + R3 + × × ×+ Rn结论：串联电路的总电阻等于各个电阻之和。（2）电压分配I = ；I = ；I = ；× × ×；I = = = = × × × = = I结论：串联电路中各电阻两端的电压与它的阻值成正比。若两个电阻串联，则U1 = I R1；U2 = I R2 ；I = U1 = U；U2 = U（3）功率分配P = I U = I2 RP1= I 2R1；P2 = I 2 R2 ；P3 = I 2 R3；× × × ；Pn = I2 Rn = = = × × × = 结论：串联电路中各电阻消耗的功率与它的阻值成正比。例1：有个电阻串联，其中R1 = 20 W，R2 = 15 W，R3 = 10 W，R4 = 10 W，接在110 V的电压上。求（1）电路的总电阻及电流；（2）R1电阻上的电压。例2：R1、R2为两个串联电阻，已知R1 = 4 R2，若R1上消耗的功率为1 W，求R2上消耗的功率。例3：P22页4、串联电阻的应用： 用几个电阻串联来得到阻值较大的电阻。 用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。 限流。当负载的额定电压低于电源电压时，采用电阻与负载串联的方法，使电源的部分电压分配到串联电阻上，以满足负载的正确使用。 在电工测量中普遍应用串联电阻法来扩大电压表的量程。5、电压表（1）常用的电压表是用微安表或毫安表改装成的。（2）毫安表或微安表的重要参数：Ig满偏电流Rg 表头内阻（3）电流越大，毫安表或微安表指针的偏角就越大。由于U = I R，则毫安表或微安表两端的电压越大，指针偏角也越大。（4）如果在刻度盘上直接标出电压值，就可用来测电压，但这时能测的电压值很小。为了能测较大的电压，可串联一电阻，分担部分电压，就完成了电压表的改装。（5）测量时要与被测电路并联。（6）关键：会计算串联的电阻R的大小。设电流表的满偏电流为Ig，内阻为Rg，要改装成量程为U的电压表，求串入的RR = = 二、电阻的并联电路1、定义：电阻的并联：将两个或两个以上的电阻首、尾分别接在一起，使电流有多条通路，使每个电阻承受相同的电压，这种连接方式称为并联。2、特点： 电路中各支路两端的电压相等； 电路中总电流等于各支路的电流之和。3、重要性质：（1）总电阻设电压为U，根据欧姆定律，则I = ；I1 = ；I2 = ；× × × ；In = 因为I = I1 + I2 + I3 + × × × + In所以 = + + + × × × + 结论：并联电路总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和。（2）电流分配U = I1 R1；U = I2 R2；U = I3 R3 ；× × × ；U = In RnI1 R1 = I2 R2 = I3 R3 = × × × = I Rn = U结论：并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比。当只有两只电阻并联时I1 = I；I2 = I（3）功率分配PK = U IK = P1 R1 = P2 R2 = P3 R3 = × × × = Pn Rn结论：并联电路中各个电阻消耗的功率与它的阻值成反比。例1：R1 = 24 W，R2 = 8 W，U = 12V，求总电阻及各电阻上的电流。例2：5个25 W的电阻并联，总电阻为多少？例3：两只电阻并联，其中R1为100 W，通过R1的电流I1为0.4A，通过整个并联电路的电流I为1A，求R2和通过R2的电流I2。例4：在240 V的线路上并接15 W、30 W、40 W电热器各一个，求（1）各电热器上的电流；（2）总电流及总电阻；（3）总功率及各电热器消耗的电功率。例5：P244、电阻并联的应用： 因为电阻并联的总电阻小于并联电路中的任意一个分电阻，因此，用电阻并联的方法来获得较小的电阻。 分流。有些场合为了减小流过某元件的电流，就在这个元件两端并联一个数值适当的电阻进行分流。 在电工测量中应用电阻并联方法组成分流器来扩大电流表的量程。5、电流表利用并联电路的分流原理，在微安表或毫安表上并联一分流电阻，按比例分流一部分电流，则可以利用微安表和毫安表测量大的电流（扩大量程）。R = = 其中：Ig为电流表的满偏电流；Rg为电流表内阻；I为电流表的量程；R为分流电阻。三、串并联电路在汽车上的应用实例小结1、电阻的串联电路。2、电阻的并联电路。布置作业1、思考题1、2、3、4、52、汽车电工电子技术基础习题册课题模块二 交流电的基本知识课题1：认识正弦交流电课型新课授课班级13汽修（1）授课时数2教学目标应知：1、能区别交流电和直流电； 2、认识正弦交流电路的基本物理量。教学重点应知：正弦交流电路的基本物理量。教学难点应知：正弦交流电路的基本物理量。学情分析教学效果教后记课前复习：电阻串、并联的基本特点和重要性质是什么？新课课题导入：在模块一中我们所分析的电路中，电路各个部分的电压和电流都不随时间而变化，如图（a）所示，称之为直流电压（或电流）。如图（b）所示，为正弦交流电及其电路，本模块二是在模块一的基础上介绍正弦交流电路的。在交流电作用下的电路称为交流电路。U (I )UItou ( i )to+_+_ui正半周uRi+_负半周(a) 直流电 (b) 正弦交流电在正弦交流电路中，电压和电流是按正弦规律变化的，其波形如图(b)所示。由于正弦电压和电流的方向是周期性变化的，在电路图上所标的方向是指它们的正方向，即代表正半周时的方向。在负半周时，由于所标的正方向与实际方向相反，则其值为负。图中的虚线箭标代表电流的实际方向；“+”、“-”代表电压的实际方向。正弦电压和电流等物理量，常统称为正弦量。什么叫正弦交流电？大小和方向都随时间作周期性变化、并且在一个周期内其平均值为零（在一个周期内正负半周的面积相等）的电压或电流，统称为正弦交流电。或大小、方向随时间做周期性变化的电学量。正弦交流电的是电能生产、传输、分配和使用的主要形式，它获得广泛应用的原因为：1、交流电易于产生、输送、分配和转换从而具有成本低廉的优点；2、就用电设备来说，有三相交流电源供电的三相异步电动机结构简单、价格便宜、使用维护方便是使用较多的用电设备；3、在需要使用直流电的地方，可以用整流设备将交流电变为直流电我国的工业电力网采用的就是50Hz正弦交流电（又简称工频交流电），因为它有以下优点：（1）可以利用变压器升压或降压，便于电能的远距离输送；（2）交流电动机结构简单、成本低、电磁噪声小、使用维护方便；（3）可以通过整流将交流电变为直流电，供直流设备应用。由于正弦交流电随着时间作周期性变化，因此交流电路和直流电路有着很大的区别。在直流电路中各种负载都可以用一个电阻来等效，然后利用电阻电路的计算方法来计算电路中的各个电量。在交流电路中，由于电流在交替变化，除了电阻元件可以通过交流电流之外，电容器也可以通过交流电。电容器在交流电路中由于不断地充电和放电，相当于电流在电容器中流动；电感线圈在直流电路中相当于短路，但在交流电路中，由于电流的变化使电感线圈产生自感电动势，这个自感电动势阻碍电流的流动，因此，电感线圈在交流电路中的作用与在直流电路中的作用有着本质的区别。 在交流电路中工作的各种电器以及电路器件（电路负载），根据其工作性质不同，可以用电阻、电容、电感来等效。电阻、电容、电感又称为交流电路的三大元件。相关知识：一、正弦交流电的基本特征和三要素 如上图所示，按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流电流等物理量统称为正弦交流量，简称正弦量。其瞬时值表达式为：e = Em sin (t + j )i = Im sin (t + j )u = Um sin (t + j )1、瞬时值：正弦量在任一时刻的值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u、e分别表示电流、电压和电动势的瞬时值。2、最大值：最大的瞬时值称为最大值或幅值，用大写字母加下标m表示，如Im、Um、Em分别表示电流、电压和电动势的最大值。3、有效值：有效值根据电流的热效应定义，内容是用交流电流和直流电流分别通过同一电阻，如果在相等的时间里，两者产生的热量相等，则把直流电流的数值称为交流电流的有效值。有效值用大写字母I、U、E表示。正弦交流电有效值和最大值之间的关系E = = 0.707 Em（适用与正弦交流电） U = = 0.707 Um I = = 0.707 Im用E、U、I分别表示交流电的电动势、电压、电流的有效值。各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压、额定电流的数值及一般交流电流表、交流电压表测量的数值，都是有效值。以后提到交流电的数值，凡没特别说明的都是指有效值。最大值和有效值可用来反应交流电电流的强弱或电压的高低。二、正弦交流电周期、频率与角频率周期：交流电变化一个完整的循环所需要的时间称为周期，用字母T表示，单位是秒（s），周期的长短表示交流电变化的快慢。频率：单位时间内（每秒）完成的周期数称为频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz）。频率和周期一样，也是反映交流电变化快慢的物理量。两者之间的关系是互为倒数，即周期与频率的关系：T = 角频率：交流电变化的快慢除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。正弦交流电在单位时间内变化的角度称为角频率，用字母表示，单位是弧度/ 秒 。（rad/s）或1/秒（1/s）。角频率与周期T、频率f之间的关系为 = = 2 p f我国工业用电的标准频率为50Hz ，所以50Hz的交流电又称为工频交流电，简称工频。美国 、日本60 Hz。例1：正弦交流电压u=311sin(314t+300)V，求电压的有效值U、频率f 和最大值Um。例2：P30页正弦交流电的平均值: 正弦交流电是对称于横轴的，在一个周期内其平均值为零。因此，一般所说的平均值是指半个周期内的平均值。根据计算分析，正弦交流电在半个周期内的平均值为：Eav0.637Em Uav0.637Um Iav0.637Im正弦交流电的平均值是在交流电的半个周期内取的平均值，和有效值的定义有本质的区别，在数值上也不相等。平均值只能作为电路分析时的辅助量，不能用于功率等的计算。三、正弦交流电相位与相位差相位：交流电随时间作周期性的变化，在不同的时间t，（tj0）是随时间变化的角度，称为相位角，简称相位。单位是弧度（rad）。初相位：当t=0时刻的相位角 0，即为初相位角，简称初相。单位是弧度（rad）。初相位的大小和符号与所取的记时起点有关，所取记时起点不同，交流电的初相位及其初始值也就不同，因此初相位决定了交流电的初始值。如图a所示，i1、i2、i3的初相位分别为正、负、零。初相角的取值范围一般规定为：<0<。图a 初相位示意图相位差：两个同频率正弦交流电的相位之差，称为相位差，用字母j表示，如图b所示。例如：设i1的相位为ty1、i2的相位为ty2，则其相位差为 j=（ty1）-（ty2）=y1-y2（频率相同）。频率相同的交流电的相位差等于它们的初相位之差。相位差的取值范围一般规定为：<j<。图b 相位差示意图 当y1 >y2，即0<j<p 时， i1总是比i2先到达对应的最大值，这时就称i1超前i2 j角，或称i2滞后i1j角。当y1< y2，即p<j<0时，称i1滞后i2 j角，或称i2超前i1 j角。当y1 =y2，即j=0时，波形如图c所示，称为i1与 i2相位相同，简称同相。当j=y1y2±时，波形如图c所示，i1到达正的最大值时 i2到达负的最大值，此时称反相。当j =y1y2±/