汽車電工電子技術(shù)教案

汽車電工電子技術(shù)教案

LT

《汽車電工電子技術(shù)》教學(xué)大綱

一、課程性質(zhì)與作用

《汽車電工電子技術(shù)》是汽車類專業(yè)必修的

一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，作為一門考試課，一

般開設(shè)在大一的第2學(xué)期。課程總學(xué)時(shí)為70?72

學(xué)時(shí)，其中理論62學(xué)時(shí)，實(shí)踐8±2學(xué)時(shí)（根據(jù)

學(xué)校的實(shí)際設(shè)備和課時(shí)要求去安排理論學(xué)時(shí)和實(shí)

驗(yàn)學(xué)時(shí)）。

它的前導(dǎo)課程是《高等數(shù)學(xué)》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用

基礎(chǔ)》，它的后續(xù)專業(yè)課程是《汽車電氣設(shè)備與維

修》、《汽車電子控制技術(shù)》、《汽車電路分析》。

通過對《汽車電工電子技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，

使學(xué)生掌握必需的直流電路、正弦交流電路的理

論知識和運(yùn)算基礎(chǔ)，掌握磁路和電磁理論的知識,

熟悉并掌握汽車常用儀器儀表的使用，能掌握基

本半導(dǎo)體元件的特點(diǎn)，了解三極管放大電路、開

關(guān)電路的特點(diǎn)及在汽車上的應(yīng)用，了解邏輯代數(shù)

和運(yùn)算，掌握數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識等。通過課程

教學(xué)，要讓學(xué)生樹立理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，培養(yǎng)

學(xué)生的電路分析和計(jì)算能力、實(shí)踐能力，為后續(xù)

專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下必要的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。該課

程教學(xué)質(zhì)量與效果對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及培養(yǎng)

學(xué)生良好的學(xué)風(fēng)有著至關(guān)重要的作用和影響。

二、教學(xué)內(nèi)容組織安排（建議學(xué)時(shí)分配）

學(xué)習(xí)單元教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)

數(shù)

單元一直課題一電路及基本物理量212

流電路課題二電路的工作狀態(tài)及

電器設(shè)備的額定值

課題三常用的電路元件2

課題四基爾霍夫定律2

分組實(shí)驗(yàn)--基爾霍夫定律2

的驗(yàn)證

課題五惠斯通電橋電路2

課題六特殊電阻在汽車上2

的應(yīng)用

單元二正課題一交流電的基本概念214

弦交流電路課題一正弦交流電的表示2

課題三單一參數(shù)的正弦交2

流電路的計(jì)算

課題四RLC串聯(lián)電路的諧振2

課題五三相電路交流電源2

課題六三相負(fù)載的連接2

2

分組實(shí)驗(yàn)--三相電路中電2

壓和電流的測量

單元三磁課題一磁場與電磁感應(yīng)28

路及電磁器課題二鐵磁材料的磁性能

件課題三磁路及磁路歐姆定

律

課題四變壓器2

課題五幾種特殊的變壓器2

課題六電磁鐵及繼電器

實(shí)驗(yàn)-一繼電器的檢測2

單元四電課題一直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、26

動(dòng)機(jī)工作原理和特性

課題二直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、2

制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速

課題三步進(jìn)電動(dòng)機(jī)2

單元五汽實(shí)驗(yàn)--課題一和二：汽車用24

車常用儀器數(shù)字萬用表的使用、兆歐表

儀表的使用的使用

課題三汽車專用示波器的2

使用

單元六模課題一半導(dǎo)體知識218

擬電子技術(shù)課題二晶體二極管及應(yīng)用2

3

基礎(chǔ)課題三整流及濾波電路2

課題四硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2

課題五晶體三極管及應(yīng)用4

課題六特殊晶體管的應(yīng)用2

課題七場效應(yīng)和及應(yīng)用

課題八集成運(yùn)算放大器2

課題九常用電壓比較器在2

汽車電路中的應(yīng)用

單元七數(shù)課題一數(shù)字電路的基本知28

字電路基礎(chǔ)識

課題二邏輯代數(shù)及運(yùn)算規(guī)

則

課題三基本邏輯門電路2

課題四集成邏輯門電路2

課題五觸發(fā)器2

合計(jì)70

二、課程目標(biāo)

1.知識目標(biāo)

(1)了解直流電路的組成，認(rèn)識電路的幾種

工作狀態(tài)及特點(diǎn)，熟悉電路基本元件的特點(diǎn)，掌

握電路元件的檢測。掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容和

使用方法，達(dá)到能用基爾霍夫定律進(jìn)行復(fù)雜電路

4

(兩個(gè)節(jié)點(diǎn)、2個(gè)網(wǎng)孔、3條支路)的計(jì)算。

了解惠斯通電橋電路的平衡條件及測量電阻和溫

度的方法。了解幾種特殊電阻的特點(diǎn)及其在汽車

上的應(yīng)用。

(2)認(rèn)識正弦交流電的基本概念，了解正弦

交流電的表示方法，掌握單相交流電路的計(jì)算。

了解RLC串聯(lián)電路的串聯(lián)諧振條件及諧振特征。

了解三相四線制供電的特點(diǎn)，熟悉三相交流電源、

三相負(fù)載的星形和三角形連接，掌握三相交流電

路的簡單計(jì)算。

(3)了解磁場及磁路的知識，掌握變壓器的

變壓、變流原理、阻抗變換原理及其應(yīng)用。了解

幾種特殊變壓器的特點(diǎn)及使用。掌握直流電磁鐵

及繼電器的特點(diǎn)及在汽車上應(yīng)用。

(4)熟悉直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、工作原理、工

作特性。知道如何進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、

調(diào)速。了解反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

(5)了解并掌握兆歐表、汽車專用數(shù)字表、

汽車專用示波器的使用。

(6)了解半導(dǎo)體的基本知識，掌握二極管、

三極管的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用、檢測方法。掌握特

殊二極管的結(jié)構(gòu)和原理及在汽車上的應(yīng)用。了解

整流、濾波電路的原理，掌握三極管放大電路的

特點(diǎn)及應(yīng)用，了解三極管的開關(guān)作用及開關(guān)電路

在汽車上的應(yīng)用。了解集成運(yùn)算放大器的作用、

基本組成、電路特點(diǎn)。了解電壓比較器的特點(diǎn)及

應(yīng)用。

(7)了解數(shù)字電路的基本概念，熟悉邏輯代

數(shù)和普通代數(shù)的區(qū)別，熟悉邏輯運(yùn)算法則，掌握

基本門電路的結(jié)構(gòu)、功能及在汽車上的應(yīng)用。了

解TTL與非門電路、CMOS門電路的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。

2.技能目標(biāo)

學(xué)生學(xué)習(xí)完本課程后，應(yīng)當(dāng)具有以下能力：

(1)能通過識讀電路圖，分析并解釋直流電

路、正弦交流電路；能進(jìn)行直流電路、復(fù)雜直流

電路、單相交流電路、三相交流電路等電路的計(jì)

具M(jìn)r。

(2)能診斷電阻類、電感類、電容類部件的

性能，能夠正確識別電路基本元件的型號。

(3)能分析、掌握直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，

能夠正確完成直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速過

程。

(4)能夠進(jìn)行變壓器的計(jì)算，熟悉幾種特殊

變壓器的使用。

2

(5)能夠熟練的使用兆歐表、萬用表、示波

器，能正確使用這些儀器進(jìn)行汽車電路和電器設(shè)

備的檢測。

(6)能夠?qū)ΧO管進(jìn)行好壞的判別、極性的

判別。會(huì)繪制硅穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路，能分析其穩(wěn)壓過

程。

(7)學(xué)會(huì)分析集成運(yùn)算放大器，熟悉集成運(yùn)

放在汽車上的具體應(yīng)用。

(8)能夠正確區(qū)分三極管的幾種狀態(tài)，會(huì)分

析三極管的放大電路和開關(guān)電路

(9)能使用電工電子手冊、半導(dǎo)體手冊等工

具書，查找電氣元件的參數(shù)，正確選擇并更換電

氣元件。

3.情感目標(biāo)

(1)具有自主學(xué)習(xí)能力，具有效獲取所需信

息和制定和安排計(jì)劃并有效實(shí)施工作任務(wù)的能

力。

(2)學(xué)會(huì)總結(jié)和評價(jià)，達(dá)到舉一反三，建構(gòu)

自己學(xué)習(xí)策略和方法的能力。

(3)形成安全用電意識，嚴(yán)格執(zhí)行安全用電

操作規(guī)范的能力。

(4)在解決實(shí)際電路等問題的過程中，善于

3

科學(xué)思維，從戰(zhàn)勝困難、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、完善成果中

體驗(yàn)喜悅。

（5）具有團(tuán)結(jié)協(xié)作、踏實(shí)、誠實(shí)、苦干的素

質(zhì)。

四、教材及參考書

推薦使用教材：《汽車電工電子技術(shù)》陳昌建

主編大連理工大學(xué)出版社2009.10

推薦參考書目：

①《汽車電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》馮淵主編

機(jī)械工業(yè)出版社2002

②《汽車電工電子基礎(chǔ)》劉皓宇主編高

等教育出版社2005

五、教學(xué)方法建議

本課程宜采用的教學(xué)方法有：講授法、示范

教學(xué)法、四步教學(xué)法、小組討論法等。

4

《汽車電工電子技術(shù)》電子教案

單元一直流電路（共12學(xué)時(shí)）

課題一電路及基本物理量

一、電路的組成

電路就是電流所通過的路徑。它有兩個(gè)方面

的作用：一是實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；二

是實(shí)現(xiàn)電信號的處理與傳遞。電路也稱為電網(wǎng)絡(luò)。

電路都由三個(gè)基本部分組成：電源、負(fù)載、

中間環(huán)節(jié)。

1.電源

電源是將非電能轉(zhuǎn)換成電能、并向外提供電能

的裝置。例如汽車上有兩個(gè)電源：蓄電池、硅整

流發(fā)電機(jī)。

2.負(fù)載

5

用電設(shè)備是將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的裝

置，也稱為負(fù)載。

3.中間環(huán)節(jié)

主要是指把電源和負(fù)載聯(lián)接起來的部分，構(gòu)成

電流通路，起著傳遞和控制電能的作用。

二、電路模型

1.電原理圖

用規(guī)定的圖形符號表示實(shí)際電路中的各器件聯(lián)

結(jié)關(guān)系的原理圖稱為電原理圖。

2.理想電路元件及電路模型

用理想電路元件及其組合來代替實(shí)際電路元件

構(gòu)成的電路稱為電路模型。

【想一想】你所知道的汽車電路圖中常用到的

圖形符號有哪些？（可查閱“汽車電器設(shè)備”書

籍）

三、電路中的幾個(gè)基本物理量

1.電流

電流指帶電粒子在電路中的定向移動(dòng)。

電流可分為兩類：恒定電流、變動(dòng)電流。

其中隨時(shí)間按正弦函數(shù)變化的（一個(gè)周期內(nèi)

6

電流的平均值為零)的變動(dòng)電流則稱為正弦交變

電流，簡稱交流，簡寫作AC。

對于直流電流，/=?

t

對于交流電流，好?

dt

(1)電流的正方向規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的

方向?yàn)殡娐分须娏鞯恼较颉?/p>

(2)電流的參考方向?qū)τ趶?fù)雜電路，當(dāng)某

支路的電流實(shí)際方向難以判斷時(shí)，可假定其電流

的參考方向。

當(dāng)電流為正值時(shí)，說明實(shí)際電流方向與選取

的參考方向相同；當(dāng)電流為負(fù)值時(shí)，說明實(shí)際電

流方向與選取的參考方向相反。

2.電壓

電場力把單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功

稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓(a、b是電場中的任

意兩點(diǎn))，記為Uab。電壓它總是和電路中的兩個(gè)

點(diǎn)有關(guān)。

【想一想】車用蓄電池的正負(fù)極樁之間的電壓

是多少？每個(gè)單格電池電壓是多少？

【課堂互動(dòng)】什么電壓正方向？在事先難以判

斷元件兩端電壓或電路中兩點(diǎn)間電壓的真實(shí)極性

7

時(shí)怎么辦？

(1)電壓的正方向。電壓的正方向由高電位

(“+”極性)指向低電位(“一”極性)，即表示

電位降落的方向。

(2)電壓的參考方向。在分析復(fù)雜電路時(shí)，往

往事先難以判斷元件兩端電壓的真實(shí)極性，這時(shí),

可以任意選取電壓的參考方向，并以此計(jì)算。

3.電位

(1)定義在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn)0,該

電路中某一點(diǎn)a到參考點(diǎn)0的電壓就稱為a點(diǎn)的

電位。

(2)參考點(diǎn)(也叫零電位點(diǎn))Vo=OVo

ya=L/ao=Va—Vo某點(diǎn)a的電位數(shù)值

上就等于點(diǎn)a與零電位點(diǎn)之間的電壓。

(3)電位是相對值電路中某點(diǎn)的電位是相對

于參考點(diǎn)的選擇而改變的。

【討論】電位和電壓有什么異同點(diǎn)？

4.電動(dòng)勢

電動(dòng)勢只存在于電源內(nèi)部，它表示電源將其

他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的能力，用E表示，單

位是伏特。

q

8

電動(dòng)勢的正方向：由電源的負(fù)極一電源正極,

即從低電位點(diǎn)一高電位點(diǎn)。

【討論】電源的端電壓和電動(dòng)勢的關(guān)系？

5.電能和電功率

(1)電功NV=UIt(J)

電阻元件在t秒內(nèi)所消耗(或吸收)的電能為

W=UIt=I2Rt=—t(J)

R

(2)電功率P,單位瓦特(W)°P/=U/=/2R=C

tR

IkW?h=1000WX3600S=3.6X106J

※舉例，如【例題1-1】

【想一想】例中，若讓a點(diǎn)接地，那么

圖中a、b、c各點(diǎn)的電位如何？Ubd間的電壓值變

不變？電阻Ri消耗的電功率如何？

【例1-2]

課題二電路的工作狀態(tài)及電氣設(shè)備額定值

一、電路的三種工作狀態(tài)

1.負(fù)載狀態(tài)

負(fù)載狀態(tài)即電源的帶載狀態(tài)，或稱作一般的有

載工作狀態(tài)。此時(shí)電路特征:

9

(1)電路中的電流1=4

(2)電源的端電壓Ui=ETRq

Ui總是小于電源的電動(dòng)勢。若忽略線路上的壓

降,則負(fù)載的端電壓與電源的端電壓相等,U2=lh。

(3)電源的輸出功率若不計(jì)線路損失，則有

Pl=UlI=U2I=P2f即電源的輸出功率等于負(fù)載的

消耗功率。

【課堂互動(dòng)】當(dāng)電源E和內(nèi)阻Ro一定時(shí)，

負(fù)載電阻R為多少時(shí)，電源的輸出功率(負(fù)載的

消耗功率)最大？

2.短路狀態(tài)

由于電源線絕緣損壞或操作不當(dāng)?shù)纫痣娫吹?/p>

兩輸出端相接觸，造成電源被直接短路的情況，

是電路的一種極端運(yùn)行狀態(tài)。

(1)電源中的電流/s最大，但對外輸出電流/

為零(最小)。Is=E/Ro,

(2)電源和負(fù)載的端電壓均為零，即U產(chǎn)E一

/s&=0,t/2=0o表明電源的電動(dòng)勢全部降落在電

源的內(nèi)阻上，因而無輸出電壓。

(3)電源的輸出功率Pi=L/J=O,負(fù)載所消耗

的功率P2=S[=0。

10

3.空載狀態(tài)

空載狀態(tài)又稱為斷路或開路狀態(tài)。

(1)電路中的電流為零，即/=0。

(2)電源的端電壓(又稱為開路電壓或空載

電壓)等于電源的電動(dòng)勢，用Uo表示，即lh=Uo=E

—IRQ=EO

(3)因?yàn)榭蛰d時(shí)電源對外不輸出電流，故電

源的輸出功率(P尸UiD和負(fù)載所消耗的功率

(尸2=。2，)均為零。

【想一想】以上這三種狀態(tài)，哪種應(yīng)是電路

的正常工作狀態(tài)？

二、電氣設(shè)備的額定值

各種電氣設(shè)備的電壓、電流及功率都有一個(gè)

額定值，該值是為了使電氣設(shè)備能在給定的工作

條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常允許值，分別用

UN、IN、PN來表示。

本課小結(jié)：

(1)電路及組成；電壓和電位的區(qū)別；電壓、

電流、電動(dòng)勢的正方向。

(2)電路通常有三種工作狀態(tài)：負(fù)載狀態(tài)、短

路狀態(tài)、空載狀態(tài)。

各種電氣設(shè)備的電壓、電流及功率都有一個(gè)

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額定值，電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守各

有關(guān)額定值的規(guī)定。

作業(yè)：

同步訓(xùn)練1-1?1-6題。

課題三常用的電路元件

復(fù)習(xí)：

1、簡述電流及電壓參考方向的含義

2、電壓與電位有何區(qū)別？你知道電路中有哪些電路元件呢？

理想電路元件（簡稱元件）是組成電路的基

本單元，了解電路基本元件的基本性質(zhì)對分析電

路有著重要的意義，這里主要討論電阻、電感、

電容等基本元件。

一、電阻元件

（-）電阻及分類

1.電阻的定義

物體對電流通過時(shí)的阻礙作用稱為“電阻”。

2.電阻R與什么有關(guān)

電阻定律表達(dá)式為：R=pL/So

3.電阻的分類

（-）認(rèn)識固定電阻

1.固定電阻的命名方法

如：RJ73中，R——第一部分主稱，電阻器；

J——第二部分表示材料，金屬膜；7——第三部

12

分表示類別，精密電阻；3——表示設(shè)計(jì)序號。

2.電阻值的標(biāo)識

(1)直標(biāo)法

也有采用習(xí)慣標(biāo)記法的，例如：5M6II,表示

電阻值為5.6M。，II——表示允許誤差為土

10%o

(2)色標(biāo)法

例如：電阻的四色環(huán)顏色為：紅紅棕金，紅一

一第一位數(shù)是2,紅一一第二位數(shù)是2,棕一一倍

乘數(shù)為10,金一一允許誤差為±5%。即電阻值

為220。，其誤差為±5%。

【想一想】電阻的五色環(huán)為：棕紫綠金棕，它

表示的電阻值和允許誤差分別是多少？

(3)文字符號法

例如：3M9K,表示3.9MQ,K表示允許誤

差為±10%。

3.電阻額定功率的識別

有兩種標(biāo)志方法：2W以上的電阻，直接用數(shù)

字印在電阻體上；2W以下的電阻，以自身體積

大小來表示功率。

4.電阻允許誤差標(biāo)志符號

【課堂互動(dòng)】學(xué)習(xí)了電阻標(biāo)識后，用固定電阻

實(shí)物訓(xùn)練學(xué)生讀取電阻數(shù)值及誤差。

（三）可變電阻

電位器的電阻值隨旋轉(zhuǎn)角度而變。其變化規(guī)律

有三種不同形式：

①X型：直線型。

②z型：指數(shù)型。

③D型：對數(shù)型。

（四）電阻的測量

電阻的大小可用歐姆表進(jìn)行測量，測量時(shí)應(yīng)

注意的事項(xiàng)。

【討論】如果不按規(guī)定方式測量電阻，會(huì)產(chǎn)

生什么情況呢？

二、電感元件

【課常互動(dòng)】可以用各類電感實(shí)物，讓學(xué)生識

別和檢測。

1.電感器的分類

電感器按電感量是否可調(diào)分為：固定電感器和

可變電感器。按磁心材料可以分為：空心電感器、

鐵心電感器、磁心電感器。按照其作用可分為：

具有自感作用的線圈、具有互感作用的變壓器線

圄O

2.電感器的命名

14

第一部分第二部分第三部分第四部分

(用字母A,B,C,…表示)

3.固定電感器的識別方法

(1)直標(biāo)法。

(2)色環(huán)標(biāo)法。

【想一想】某一電感器的色環(huán)標(biāo)志依次是：棕

紅紅銀，它表示的電感量和允許誤差分別是多

少？

4.電感器的檢查與測試

(1)電感器的檢查包括外觀檢查和絕緣檢查。

(2)測量其電阻。

【討論】讓學(xué)生分析教材中電感測試方法的理

論依據(jù)是什么？

三、電容元件

【課?；?dòng)】可以先讓學(xué)生識別和檢測各類

電容器的實(shí)物。

電容也是組成電子電路的基本元件，它在電路

中主要功能：可用于穩(wěn)定電壓；可用于隔離直流;

與電阻或電感形成諧振電路；可用于控制時(shí)間；

15

用于交流通路可起到耦合作用。

1.電容的基本性質(zhì)

電容器有兩個(gè)重要的特性：

(1)阻隔直流電通過、而允許交流電通過的特

性。

(2)充電特性、放電特性。

2.電容器的型號命名方法

3.電容的單位和符號

電容：C=q/U9單位：法拉(F)

電容電路中電壓和電流的關(guān)系：，=乎=。羋

dtdt

4.電容的主要參數(shù)

(1)電容器的標(biāo)稱容量和偏差

(2)電容的額定直流工作電壓

(3)電容器的誤差電容器的誤差通常分為

三個(gè)等級：I級(±5%)、II(±io%)、m(±

20%)o

5.電容器的主要種類和特點(diǎn)

電容器按有無極性可分為無極性電容器和有極

性電容器。按電容量是否可變可分為固定電容器

和可變電容器。

有極性電容器指電容器的兩極有正、負(fù)極性之

16

分，使用時(shí)一定要正極性端連接電路的高電位，

負(fù)極性端連接電路的低電位；否則會(huì)引起電容器

的損壞。

6.電容器的檢測

(1)測電容的漏電阻(適用于0.1uF以上容

量的電容)

(2)判斷電解電容的極性

【課堂互動(dòng)】讓學(xué)生總結(jié)電容器測量的步驟。

7.介紹電容器在汽車電路中的典型應(yīng)用

課堂小結(jié)：

電阻值的標(biāo)識方法有：直標(biāo)法、色標(biāo)法、文字

符號法等?？勺冸娮璋雌渥柚底兓?guī)律有三種不

同形式：直線型、指數(shù)型、對數(shù)型。測量電阻時(shí),

要斷開電路上的電源，并使被測電阻的一端斷開。

電感器的標(biāo)識方法有直標(biāo)法、色環(huán)標(biāo)注法。可

以用萬用表測量線圈阻值來判斷其好壞。

電容器的幾個(gè)主要參數(shù)。

作業(yè)：

1-7?1-9題

課題四基爾霍夫定律

重點(diǎn)：理解支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔的概念；

正確認(rèn)識基爾霍夫電流定律和電壓定律內(nèi)容及推

17

廣應(yīng)用。

難點(diǎn)：學(xué)會(huì)用基爾霍夫定律列方程，會(huì)求電

路中任一點(diǎn)的電位和任意兩點(diǎn)之間的電壓；學(xué)會(huì)

用“支路電流法”求具有2個(gè)節(jié)點(diǎn)、3條支路的

雙電源供電電路的各支路電流。

問題引入：由書上圖1?23復(fù)雜電路，若已知各

電動(dòng)勢和電阻的數(shù)值，怎樣求各電流的大小和方

向呢？導(dǎo)入新課。

在介紹定律之前，先來說明電路中的幾個(gè)術(shù)語

（以圖1-23為例講解）。

AI.R\BR2C

——I

A'4A

片耳/十

ED

圖L23復(fù)雜電路示例

（1）支路；（2）節(jié)點(diǎn)；（3）回路（4）網(wǎng)孔。

應(yīng)當(dāng)注意的是：網(wǎng)孔和回路是有區(qū)別的，網(wǎng)

孔一定是回路，但回路不一定就是網(wǎng)孔。

【課堂互動(dòng)】由學(xué)生指出圖1-23中的節(jié)點(diǎn)、

支路、回路、網(wǎng)孔的數(shù)目。

18

一、基爾霍夫電流定律（KCL）

1.基爾霍夫電流定律

也稱為節(jié)點(diǎn)電流定律，敘述（略），公式：口入=

sI出

或者說：流過電路中任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的

代數(shù)和恒等于0。即EZ=0

該定律體現(xiàn)了什么原理？與支路上是什么元件

有關(guān)嗎？針對圖1?23列方程：

h+l2=h或h+Il+（-13）=0

2.基爾霍夫電流定律的推廣

由一個(gè)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展到一個(gè)任意一個(gè)假想的封閉

面（或封閉網(wǎng)絡(luò)）。

【例1-3】（略）

【想一想】求出k電流后，將A-B-F-E-A電

路看成一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)，可以求出/6嗎？

二、基爾霍夫電壓定律（KVL）

1.基爾霍夫電壓定律

也稱為回路電壓定律，它反映的是電路中任一

回路各元件的電壓和電動(dòng)勢之間的關(guān)系。該定律

內(nèi)容是（略）：

公式：

￡E=￡IR

該定律也可表述為：St/=Oo

它體現(xiàn)了什么定律？與路徑的選擇方向有關(guān)

嗎？

應(yīng)用該定律列方程時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①在列方程時(shí)，必須首先選取回路的繞行方

向，假定各支路的電流方向。

②電阻電壓降的正、負(fù)號的確定；

③電動(dòng)勢的正、負(fù)號的確定。

2.基爾霍夫電壓定律推廣

該定律的使用可以由一個(gè)閉合的真實(shí)路徑推

廣到一個(gè)不完全由實(shí)際元件組成的假想的回路。

如圖1-26所示的abdca回路。

圖1-27例L4圖

【例1-4]如圖1-27所示，RI=R2=15Q,

EI=E2=E3=12N,E4=E5=3V,求電路中的電流的

大小和方向。

【解】（略）

【想一想】若設(shè)電路中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方

20

向，結(jié)果如何?

三、基爾霍夫定律的應(yīng)用

1.用支路電流法求解復(fù)雜電路

支路電流法概念：

應(yīng)用支路電流法解題的方法步驟(假定某電

路有〃條支路、機(jī)個(gè)節(jié)點(diǎn))：

(1)首先標(biāo)定各待求支路的電流參考正方向

及回路繞行方向；

(2)應(yīng)用基爾霍夫電流定律可列出(初一1)

個(gè)節(jié)點(diǎn)方程；

(3)應(yīng)用基爾霍夫電壓定律可列出\_n-Cm

―1)]個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程；

(4)由電流定律和電壓定律聯(lián)立方程組來求

解各支路的電流。

(5)根據(jù)求出結(jié)果的正負(fù)，確定支路中實(shí)際

的電流方向。

【例1-5]如圖1-28所示，Ei=10V,Ri=6

El=26V,A2=2Q,曲=4。，求各支路電流的

大小和方向。

21

【解】假定各支路電流方向如圖1-28所

示，對于節(jié)點(diǎn)A有：h+l2=h

設(shè)圖中兩個(gè)閉合回路的繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針方

向（見圖），對于回路I有

Ei—E2=IIRI—IiRi

對于回路n有瓦=/2&+/3砥

聯(lián)立方程組h+l2=h

10-26=6II-2I2

26=212+413

解方程組得Zi=-1A,Z2=5AZ3=4A

11為負(fù)值，說明實(shí)際方向與假定方向相反，

同時(shí)說明Ei此時(shí)相當(dāng)于負(fù)載。

【討論】本題中若選擇不同的回路繞向，結(jié)

果如何？若選擇Ei-Ri-RyEi回路和分別和回路

I或n列電壓方程，如果如何？若假設(shè)圖中相反

電流方向，結(jié)果會(huì)如何？通過這些問題，就會(huì)明

22

確結(jié)果與實(shí)際方向、參考方向的關(guān)系，熟悉支路

電流法解題步驟。

2.應(yīng)用基爾霍夫定律進(jìn)行電位的計(jì)算

在電路中要想求出某點(diǎn)的電位值，也必須在

電路中選擇一個(gè)參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）。零電位點(diǎn)可

以任意選擇。汽車電路中常用搭鐵表示零電位。

電路中某點(diǎn)的電位，就是從該點(diǎn)出發(fā)，沿任

選的一條路徑“走”到參考點(diǎn)所經(jīng)過的全部電位

降的代數(shù)和。

▲強(qiáng)調(diào)計(jì)算電路中某點(diǎn)A電位的方法和步

驟：

下面以圖1-29電路為例說明計(jì)算電位的方法、

步驟。

AI.BLC

D

圖1-29電位的計(jì)算

以圖中的點(diǎn)D為參考點(diǎn)，各電源的極性和電流

/的方向如圖-29所示，求點(diǎn)A的電位時(shí)有三條

路徑：

沿AE.D路徑：

23

沿ABD路徑：匕=/&+人凡+瓦

沿ABCD路徑：匕=/圈+，2尺2一瓦

顯然，沿AE.D路徑計(jì)算點(diǎn)A電位最簡單，但

三種計(jì)算方法的結(jié)果是完全相同的。

【例1.6】（略）

【想一想】你能從該例題中各點(diǎn)的電位及UCD

的數(shù)值中得出什么結(jié)論？

課堂小結(jié)：

基爾霍夫電流定律反映了復(fù)雜電路中任意一個(gè)

節(jié)點(diǎn)的各支路電流之間關(guān)系?；鶢柣舴螂妷憾?/p>

反映的是電路中任一回路各元件的電壓和電動(dòng)勢

之間的關(guān)系。

作業(yè)：1U0,1-12題

課題五惠斯通電橋電路

重點(diǎn)：認(rèn)識電橋電路的連接特點(diǎn)，掌握電橋

平衡狀態(tài)及處于平衡狀態(tài)的條件

難點(diǎn)：能夠運(yùn)用電橋電路，學(xué)會(huì)分析汽車上

某些傳感器的工作原理

復(fù)習(xí)：基爾霍夫定律的內(nèi)容及推廣?

24

一、惠斯通電橋

圖1.31是用比較法測量電阻的電路，又叫單

臂電橋。電阻Ri、R2、R3、R4為四個(gè)橋臂的電阻,

靈惠斯通電敏電流計(jì)（也稱為檢流計(jì)）好像在c、

d兩點(diǎn)間架設(shè)的一道橋。

圖1-31惠斯通電橋電路

電橋有兩種應(yīng)用方式：平衡方式；不平衡方

式。

1.電橋平衡的必要條件

調(diào)節(jié)以、夫4的比值，使電流計(jì)中電流為零，

這時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，C、d兩點(diǎn)的電位相等

（Uc=Ud,即Ucd=O）,c、d之間無電流，7g=0,可

以得到

今暇或拈夫4=&夫3

2.電橋平衡時(shí)測量電阻

若選用三個(gè)（&、&、&的數(shù)值）很精確的定

值電阻，再采用高靈敏度的檢流計(jì)組成上面的電

25

橋電路，調(diào)節(jié)電橋使其處于平衡狀態(tài)，這樣就可

測得另外一個(gè)橋臂R的電阻。

即通過R4=R2RVRl從而求出尺4。

3.電橋的不平衡

電橋不平衡是指c、d中有電流通過。這時(shí)，也

可以測量電阻，但它和電橋平衡時(shí)測電阻有原則

上的區(qū)別，將圖中的檢流計(jì)G改為使用電流計(jì)，

它的作用不是檢測該支路有無電流，而是測量該

支路電流的大小。

派二、惠斯通電橋的應(yīng)用

【例1-7］圖1-32為一個(gè)測量技術(shù)中常用的

可以測量溫度的電橋電路。已知：E=4V,

尺產(chǎn)尺3=尺4=400Q,R2=347Q,儀表電阻4=600

。。R為銅熱電阻，0c時(shí)，R=53Q,放在需要

測量溫度的地方，用導(dǎo)線把它接到電橋的一個(gè)橋

臂中。求：溫度為0℃、100℃時(shí)，儀表中通過的

電流心及其兩端電壓％。

26

B

圖1-32例1-7圖

【課堂互動(dòng)】讓學(xué)生分析該電路的特點(diǎn)(即節(jié)

點(diǎn)數(shù)、支路數(shù)、網(wǎng)孔數(shù))。

【解】分析圖1?32電路可知：電路共有6條

支路，若用支路電流法解題，需要列6個(gè)方程。

但實(shí)際上由基爾霍夫電流定律可得

h=l-h;h-h—Zg1^=1-Zi+Zg

這樣就把支路未知電流的數(shù)目由6個(gè)簡化為3

個(gè)。即，只要將/、/1、4三個(gè)電流求出來，就可

以將/2、八、/4求出。

根據(jù)基爾霍夫電壓定律列方程如下：

由回路ABCA列方程：/由1+心感—(Z—A)

(&+R)=0

由回路BDCB列方程：(71-Zg)R3—(/—11+

Zg)R4—/g4=0

由回路ABDA歹1)方程：/山什(Zi—Zg)R3=E

將已知數(shù)據(jù)代入上面式子，可求出

27

[_2(&+R,)-800

&-320000+1200(7?2+4)

(1)當(dāng)溫度為0℃時(shí)，由于(R2+R)

=R3=RI=R4=400Q,滿足電橋平衡條件，此時(shí)

Zg=0,L/g=0o

(2)當(dāng)溫度為100℃時(shí)，R2+Rt=422Q,不滿

足電橋平衡條件，/gWO,代入上面方程式得：

Zg=0.053mA,Ug=/gRg=31.8mV。

當(dāng)其中一個(gè)橋臂溫度變化時(shí)一電阻變化一電橋

不平衡一1變化一口變化。若將B、C作為輸出端,

這樣，對應(yīng)一個(gè)溫度，就會(huì)有一個(gè)對應(yīng)的輸出電

壓U8o反過來，通過儀表所指出的不同的毫伏數(shù),

就可以知道％可以求出Rt,從而便測出與此相

對應(yīng)的溫度值。

【課堂互動(dòng)】由學(xué)生通過本例題的計(jì)算，總結(jié)

出電橋電路測溫度的原理。

【例1?8】圖1?33所示為上海桑塔納轎車電

控燃油噴射系統(tǒng)的熱線式空氣流量計(jì)的電橋電

路。

28

(a)

圖1?33熱線式空氣流量計(jì)

其實(shí)，在汽車的傳感器中還有許多電橋電路，

如半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器電

路和電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器的電路都是采用了

電橋電路。

課題六特殊電阻在汽車上的應(yīng)用

一、特殊電阻

1.熱敏電阻(RT)

熱敏電阻可以分為三種：

(1)正溫度系數(shù)熱敏電阻(簡稱PTC)這

種電阻，隨溫度升高，電阻值會(huì)大幅增加。

(2)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(簡稱NTC)指

隨溫度升高，電阻值會(huì)大幅度減小的電阻(溫度

每升高阻值約比冷態(tài)時(shí)減小4%左右)。

(3)臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR)當(dāng)半

導(dǎo)體材料未達(dá)到某一臨界溫度時(shí)，有一個(gè)穩(wěn)定的

29

電阻值，達(dá)到某一臨界溫度后，電阻值驟然變化

到另外一個(gè)數(shù)值。

【課堂互動(dòng)】不同溫度下，測量水溫傳感器

的電阻。

2.壓敏電阻

汽車上有的傳感器是利用壓敏元件元件制成

的。例如：半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對壓力

傳感器、電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器等。

3.光敏電阻器

按所用半導(dǎo)體材料不同可分為：單晶光敏電阻

器、多晶光敏電阻器。

按光敏電阻的光譜特性可分為：紅外光光敏電

阻器、可見光光敏電阻器、紫外光光敏電阻器。

光電式光量傳感器可以用于汽車上各種燈具的

自動(dòng)點(diǎn)亮控制，也可用于控制前大燈調(diào)節(jié)繼電器

的自動(dòng)控制。

4.氣敏電阻器

氣敏電阻器是一種新型氣一一電轉(zhuǎn)換元件，

它利用金屬氧化物半導(dǎo)體表面吸收某種氣體分子

時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)而使用電阻值改

變的特性制成的。

氣敏電阻器可分為：N型、P型、結(jié)合型。

30

其中，N型采用N型半導(dǎo)體材料制成，遇到還原

性氣體時(shí)阻值減小，遇到氧化性氣體時(shí)阻值增大;

P型采用P型半導(dǎo)體材料制成，遇到還原性氣體

時(shí)阻值增大，遇到氧化性氣體時(shí)阻值減小。

二、霍爾元件

霍爾元件是一種半導(dǎo)體磁一一電傳感器，是

根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的。

圖1-34霍爾效應(yīng)的原理

霍爾效應(yīng)：將一小塊N型錯(cuò)晶片（也稱半導(dǎo)

體基片）兩端通以電流，放置在磁場（磁場方向

垂直于電流方向）中，則在垂直于1和3的方向

上將產(chǎn)生一個(gè)與I和B的乘積成正比的電壓UH

（見圖1-34）,

UH=KHIB其中KH為霍爾元件靈敏

度參數(shù)。

從上式可知，當(dāng)通過基片（基片的厚度一定）

的電流/為定值時(shí)，霍爾電壓只與磁感應(yīng)強(qiáng)度笈

成正比。

霍爾元件的特點(diǎn):

31

【想一想】汽車上哪些電器設(shè)備中用到了霍爾

元件？

小結(jié)：

作業(yè)：11?15題。

單元二正弦交流電路(共14學(xué)時(shí))

引入：在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所用的電

一般都是正弦交流電，現(xiàn)在汽車上的直流電都是

由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生后整流獲得的。那么什么是交

流電呢？它有哪些特征？如何進(jìn)行計(jì)算？

課題一交流電的基本概念

一、交流電的基本概念

1.什么是交流電

我們把大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的

電動(dòng)勢、電壓和電流分別稱為交變電動(dòng)勢、交變

電壓、交變電流，統(tǒng)稱為交流電。如圖2-1(b)、

(c)>(d)所示為交流電。

32

圖2-1幾種常見電壓、電流隨時(shí)間變化的波形圖

（a）直流量（b）正弦波（c）矩形波（d）鋸齒波

【想一想】圖2-1（b）的曲線與（c）、（d）

的曲線有什么不同？

派2.正弦交流電的產(chǎn)生

e=Emsin（3+6）

式中Em=B?,ZV,稱為感應(yīng)電動(dòng)勢最大值。

【課堂互動(dòng)】由學(xué)生總結(jié)產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)

勢的原理。

二、表示交流電特征的幾個(gè)物理量

1.頻率、周期和角頻率

我們把正弦交流電變化一周所需的時(shí)間叫周

期，用T表示。

交流電在1秒內(nèi)變化的周數(shù)，稱為交流電的

頻率，用/表示。

33

周期和頻率的關(guān)系是：T=l/f1HZ=1SO

把發(fā)電機(jī)線圈每秒鐘經(jīng)過的電角度叫角頻率，

用G表示。

CD-a/t

角頻率與頻率、周期之間，顯然有：s=2MT=2

【課堂互動(dòng)】我國工業(yè)用電的頻率為50HZ,

周期和角頻率是多少？你了解其他國家工業(yè)用電

的頻率嗎？

2.瞬時(shí)值、最大值、有效值

(1)瞬時(shí)值規(guī)定用小寫字母。、〃、i表示。

(2)最大值(幅值)規(guī)定用大寫字母加腳

標(biāo)m表示，如用心、&、〃等來表示交變電流、

電動(dòng)勢、電壓的最大值。

(3)有效值

交變電流的有效值：即在相同的電阻中，分

別通入直流電和交流電，在經(jīng)過一個(gè)交流周期時(shí)

間內(nèi)，如果它們在電阻上產(chǎn)生的熱量相等，則用

此直流電的數(shù)值表示交流電的有效值。有效值規(guī)

定用大寫字母E、/、U表示。

根據(jù)有效值的定義，可得

34

Q=I2RT

Q=J?R力

I2RT=[Ti2Rdt

Jo

再將:/msing，代入上式，積分可得

/=%=0.707

V2

同理可得到正弦電壓和電動(dòng)勢的有效值

U=嗅=0.707。,“

V2

E

E=f=0.707

V2

【課堂互動(dòng)】讓學(xué)生從有效值的定義通過推導(dǎo)

得出結(jié)論：正弦交流電的有效值二最大值的X

0.707o

【例2-1]某電容器的耐壓值為250V,問能

否將其用在220V的單相交流電源上？

3.相位

電角度（GH0）叫做正弦交流電的相位。

4.初相角0（初相位）

我們把U0時(shí)刻正弦量的相位叫做“初相”，

用“0”表示。規(guī)定|0|小180。。

35

【想一想】怎樣從波形圖上看出初相角的正、

負(fù)？怎樣通過初相角為零的波形畫出初相角為0

的交流電的波形圖？

5.兩個(gè)同頻率的正弦交流電的相位差

兩個(gè)同頻率的正弦交流電的相位角之差叫相

位差。用△0表示。例如，已知

%=sin（gl+（P|）"2=I2msin（<a>r+（p2）

則區(qū)和L的相位差為

A0=（3t+01）—（Wt+。2）=01-02

這表明兩個(gè)同頻率的正弦交流電的相位差等

于它們的初相之差。

①若相位差△0=如一。2>0，且101V冗弧

度，稱，1的相位超前于。的相位”；

②若△0=01-02<0，且|0|VJI弧度，稱

'”滯后于法”；

③若△6=02=0,稱和八同相位”（圖

2-6中的〃和，也是同相位）；

④若相位差△0=0L02=±180°,則稱

和i?反相位”（圖2?6中的〃和。是反相位）。

這里必須指出的是，在比較兩個(gè)正弦交流電

之間的相位順序時(shí)，兩個(gè)正弦量一定要同頻率才

有意義。

36

i、“、e

圖2-6同相與反相

【課堂互動(dòng)】以上講的這些基本物理量，知

道了哪幾個(gè)量就可以完整地描述一個(gè)正弦交流電

了？由此引出三要素。

三、正弦交流電的三要素

我們把正弦交流電的最大值、角頻率和初相

角叫做正弦交流電的三要素。交流電動(dòng)勢、交變

電壓、交變電流的表達(dá)式分別為

e-E,?sin37+0e)

u=Usin37+0“)

i=Imsin(or+。,)

上述表達(dá)式的含義是：表示了任意時(shí)刻交流

電的瞬時(shí)值。

【例2-2］如圖2-7所示的正弦交流電的角

頻率為請寫出它們的瞬時(shí)值表達(dá)式。

【例2.3】一個(gè)正弦電壓的初相為60°,

L7=100V,T=0.02s,求它的瞬時(shí)值表達(dá)式。

【討論】寫出交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式的關(guān)鍵

是什么？

37

【例2.4】已知正弦交流電：^=5sincotA.

i2=10sin（M+45°）A

，3=50sin（3皿?45°）A

求：L和L相位差。

【討論】求，2、，3的相位差有意義嗎？

【想一想】怎么求，=，1+，2的表達(dá)式？怎么求，=

的表達(dá)式？用什么方法？

小結(jié)：

作業(yè)：1?5題

課題二正弦交流電的相量表示法

一、正弦交流電的表示方法

正弦交流電常用的幾種表示方法為：解析法、

波形圖法（即曲線法）、相量圖（即矢量圖）、復(fù)

數(shù)表示法（即相量表達(dá)式或稱極坐標(biāo)表示）。

二、正弦交流電的相量表示

正弦交流電的相量圖表示方法分為：旋轉(zhuǎn)矢量

（最大值矢量）法和有效值矢量法。

1.正弦交流電的相量圖

（1）旋轉(zhuǎn)矢量表示法：

38

▲啟發(fā)問：用矢量表示一個(gè)正弦交流電時(shí)，應(yīng)

怎么賦予他才能表達(dá)出這個(gè)交流電來呢？

通常只用初始位置(L0)的有向線段/m(或

有效值/)來表示一個(gè)旋轉(zhuǎn)正弦量。

將表示隨時(shí)間而在平面上旋轉(zhuǎn)的這一有向線

段稱為相量，用大寫字母上加“或加“一”符

號來表示。如友、匕、匚分別表示電動(dòng)勢、電壓、

電流的最大值相量。

(2)有效值矢量法

有效值矢量用方、方、i表示。有效值相量也

只畫矢量的起始位置。

(3)相量圖

相量圖是指在一個(gè)復(fù)平面上表示幾個(gè)同頻率正

弦量的相量整體時(shí)，構(gòu)成了相量圖。

【討論】正弦交流電本身是矢量嗎？它和矢量

之間是什么對應(yīng)關(guān)系？

注意：只有正弦量才能用相量表示，只有頻率

相同的正弦量才能畫在同一相量圖上，可以用平

行四邊形法則進(jìn)行“和”與“差”的計(jì)算。兩個(gè)

同頻率正弦交流電的“和”與“差”頻率不變。

不同頻率的正弦量不能畫在一個(gè)相量圖上進(jìn)行比

較、計(jì)算。

39

【課堂互動(dòng)】畫出前面［例2-4］中交流電的相

量圖。

2.相量式

d=UZ0=100/60°(V),讀作“相量IT,

用有效值和初相角表示。

U的最大值相量式為工=y/2UZ</>=100^=141

(V)

同理:可以將正弦電動(dòng)勢"仄須皿血+⑺寫成相量

式i：E=EA(p

由于兩個(gè)同頻率正弦交流電的“和”與“差”

頻率不變，所以在相量表達(dá)式中只寫有效值石和

初相角0。

【例2-5】已知i}=3V2sin(69r+60°)A

i2=4V2sin(69Z—30°)A

求：總電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。

【解】方法一：根據(jù)hL的有效值相量

可以求出“和相量”的表達(dá)式

/,=3/60°A

12=4/-30°4

/=7,+/2=3/60°+4N—30'

=1.5+72.6+3.46-；2

=4.96+j0.6

=5Z-6.9°

總電流為：，"+i2=5V2sin((z>r+6.9°)A

40

方法二：八力的相量圖如圖2-9所示，用平

行四邊行法則求得

同樣可以求得上述的“和”的表達(dá)式

/=/I+J=5V^sin3f+6.9)Ao

【想一想】若要求i=z；-2的表達(dá)式，又該如何

求呢？

作業(yè)：6題

課題三單一參數(shù)的正弦交流電路

一、純電阻R電路

1.電阻元件上電流和電壓關(guān)系

(1)電阻元件上電流和電壓的數(shù)值關(guān)系

①瞬時(shí)值關(guān)系，戶?

②最大值符合歐姆定律若設(shè)電流為參考正

弦量，即i=Imsincot

貝(ju=Ri=RImsin^t=Umsin3可見

Um=RIm

③有效值符合歐姆定律U=IR

(2)電壓和電流的頻率相同

(3)電壓和電流的相位相同

41

(4)電壓和電流的相量關(guān)系式-腦，相量

圖如圖2-10(c)所示。

2.電阻元件的功率

(1)瞬時(shí)功率即p=〃

i=Umsincot?Imsincot=UI(1—cos2/力

(2)有功功率

P=pdt=￡CJI(1—cos2cot)dt—UI

從前面電壓和電流的數(shù)值關(guān)系還可以得出：

p=ui=RI2=—

R

【想一想】交流電路中P的公式與直流電中

電阻的功率式中物理量的含義相同嗎？

【例2-6］已知一個(gè)白熾燈泡，工作時(shí)的電

阻為484Q,其兩端的正弦電壓〃=311sin(314,

-60°)V,求：(1)通過燈的電流相量及瞬時(shí)

值表達(dá)式i;(2)燈工作時(shí)的平均功率。

解：(略)

【想一想】若把電壓的頻率提高到原來的2

倍，結(jié)果如何？

二、純電感L電路

1.電感元件上電壓和電流的關(guān)系

由電磁感應(yīng)定律可以得出電感元件的電壓和

42

電流的相互關(guān)系式

dt

若設(shè)i為參考量，即i=Sin3t

將電流代入電壓表達(dá)式得到：

u—L——(oLImcoscot—Ums+90)

由此可見：

(1)電壓、電流的頻率相同

(2)電壓和電流的相位不同電流滯后電壓

90°o

(3)電壓和電流的數(shù)值關(guān)系：只有最大值和

有效值符合歐姆定律。

U=coLImU=^LI=XJ

式中&稱為感抗，單位為歐姆(。)，且X尸

G)L=2兀fL

電感具有“通直流隔交流”的作用。

(4)電壓和電流的相量關(guān)系式U=jx/=間,

相量圖如圖2?11(c)所示。

【討論】感抗的單位與電阻單位相同，但兩

者對于電流的阻礙作用的本質(zhì)區(qū)別是有的，是什

么呢？

2.電感電路的功率

(1)瞬時(shí)功率p=LLsin(皿+90。)X

43

Imsmcot=UIsm23to

(2)有功功率p=l￡pjr=O

這說明純電感元件不消耗有功功率，但是純

電感與電源之間存在著能量交換。

電感元件儲(chǔ)存的磁場能大小為：叫=?/

2

(3)無功功率QL=UI=IXL=~

XL

0.只反映電感中能量互換的功率，并不是消

耗的功率，單位是乏爾(var)o無功的含義是“交

換”，并不是“無用

【想一想】能從字面上把無功功率理解為“無

用”之功嗎？無功的真正含義是什么？

【例2.7】(略)

【想一想】電感的有功功率P=?若把此電源

的頻率提高到原來的2倍，結(jié)果如何？

【課堂互動(dòng)】若這個(gè)電感線圈的直流電阻不

可忽略，其值為K=100C,此交流電路還是純電

感電路嗎？是不是可以看成是純電阻和純電感的

串聯(lián)電路呢？電壓和電流的相位差還是90°嗎？

有功功率是多少？這個(gè)電感線圈對交流電的總的

阻礙作用是多少？

44

三、純電容C電路

1.電壓和電流的關(guān)系

(1)電壓和電流的數(shù)值關(guān)系

xc=—=—!—

c(DC27T/C

電容元件具有“隔直流通交流”作用。

電壓和電流的最大值和有效值均符合歐姆定

律，即Um=XcImU=XCI

但2%/Xc

(2)電壓和電流的頻率相同。

(3)電壓和電流的相位關(guān)系即電流總是比

電壓超前90°(圖2-12(c))o

(4)電壓和電流的相量關(guān)系電壓和電流的

相量關(guān)系

7=jcoCU

u=-jxci

2.電容電路的功率

(1)瞬時(shí)功率p=ui=UmsintyXImsin(g

什90。)=UIsin2cot

(2)有功功率有功(平均)功率P=0。

電容元件儲(chǔ)存的電場能為：叫=9上

(3)無功功率QC=U1=FXC=/~

45

【想一想】在電容電路中無功的真正含義又

是什么？

【例2-8]

【想一想】當(dāng)電源電壓不變，而頻率變?yōu)?/p>

1000Hz時(shí)無功功率變化嗎？

【課堂互動(dòng)】根據(jù)以上的教學(xué)內(nèi)容，讓同學(xué)們

自己設(shè)計(jì)一個(gè)“單一參數(shù)正弦交流電路的電壓、

電流、功率等分析小結(jié)表”,將三種純電路的電壓、

電流等做一個(gè)對比。

【想一想】一個(gè)電阻為R的電感線圈和C串聯(lián),

相當(dāng)于一個(gè)什么電路呢？

作業(yè)：7?9題。

課題四RLC串聯(lián)電路及串聯(lián)諧振

本課題討論的R、L、C的串聯(lián)電路就是一種

正弦交流電路中的典型電路，單一參數(shù)的電路、

RL串聯(lián)電路、RC串聯(lián)電路則可以看成是RLC

電路的特例。

一、RLC串聯(lián)電路

1.電路總電壓〃與電流，之間的關(guān)系

2222

U=yl(RI)+(XLI-XCI)=lyiR+(XL-XC)

46

2222

若令I(lǐng)Z|=7R+(XL-XC)=^R+X

z的單位也是歐姆Q,表明了串聯(lián)電路對交

流電總的阻礙作用，稱為電路的阻抗模。

(1)串聯(lián)電路的總電壓U和電流/頻率相同。

(2)總電壓和電流數(shù)值關(guān)系：U=\Z\I

Um—|Z|Im

(3)總電壓〃與電流，的相位差

由于以電流為參考相量，。尸0,所以〃、i

的相位差。產(chǎn)0”

U,-UX.-x

(p=arctan-c=arctan-c

URR

當(dāng)電源的頻率一定時(shí)，總電壓〃與電流i的

相位關(guān)系和有效值關(guān)系都取決于電路參數(shù)K