汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 項(xiàng)目二 汽車電工基礎(chǔ)知識(shí)

項(xiàng)目二

汽車電工基礎(chǔ)知識(shí)【項(xiàng)目描述】本項(xiàng)目聚焦直流電路的核心知識(shí)，系統(tǒng)講解電流、電壓、電位、電源電動(dòng)勢(shì)等基本物理量的概念、計(jì)算方法，以及歐姆定律在電路分析中的應(yīng)用。通過引入汽車企業(yè)典型案例與實(shí)操任務(wù)，讓學(xué)生掌握簡(jiǎn)單直流電路的分析技巧和功率計(jì)算方法，熟悉基爾霍夫定理的運(yùn)用場(chǎng)景。課程緊密結(jié)合汽車電工崗位工作流程，采用校企雙導(dǎo)師教學(xué)、企業(yè)實(shí)地研學(xué)等模式，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與企業(yè)實(shí)踐的無縫對(duì)接，使學(xué)生具備分析和解決汽車電子電路問題的初步能力，同時(shí)培養(yǎng)其安全規(guī)范操作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的職業(yè)意識(shí)。

任務(wù)一

直流電路的基本知識(shí)

汽車電路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行依賴于對(duì)直流電路基本原理的精準(zhǔn)把握。本任務(wù)以汽車企業(yè)實(shí)際需求為導(dǎo)向，重點(diǎn)學(xué)習(xí)直流電路基本物理量、電路組成與工作狀態(tài)、歐姆定律等核心知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析汽車簡(jiǎn)單直流電路、計(jì)算電路功率的能力，同時(shí)強(qiáng)化規(guī)范操作、嚴(yán)謹(jǐn)分析的職業(yè)素養(yǎng)。

【任務(wù)目標(biāo)】1.知識(shí)目標(biāo)：熟知汽車企業(yè)電路結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)，掌握電氣圖紙識(shí)讀與安全流程，精通電流等物理量在汽車電路中的概念、測(cè)量及計(jì)算，能結(jié)合實(shí)例分析。2.技能目標(biāo)：能用歐姆定律分析汽車直流電路故障、計(jì)算參數(shù)。3.素養(yǎng)目標(biāo)：熟練使用企業(yè)常用電路檢測(cè)工具，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作與責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。一、電路及其工作狀態(tài)

1.電路的基本組成

電路是電流所流過的路徑，由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置四部分組成。最簡(jiǎn)單的電路如圖23簡(jiǎn)單電路所示。將電池和小燈泡連接起來，形成一個(gè)簡(jiǎn)單電路，實(shí)現(xiàn)照明功能。

（1）電源：是一種能產(chǎn)生電能的裝置，把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能。生活中常用的電源有發(fā)電機(jī)、蓄電池、干電池等，他們機(jī)械能、化學(xué)能等轉(zhuǎn)換成電能。圖24直流電源生活中常見的干電池和蓄電池，化學(xué)能等轉(zhuǎn)換成電能；圖25三峽水電站，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。（2）負(fù)載：是消耗電能的設(shè)備或者器件，其作用把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能。例如，燈泡、電動(dòng)機(jī)、洗衣機(jī)、風(fēng)扇等都是負(fù)載。（3）導(dǎo)線：把電源和負(fù)載連接成閉合回路，輸送和分配電能。常用的導(dǎo)線是銅線和鋁線。（4）控制和保護(hù)裝置：對(duì)電路起控制和保護(hù)作用。常見的控制和保護(hù)裝置有開關(guān)、低壓斷路器和熔斷器等。2.電路的工作狀態(tài)

電路的工作狀態(tài)有通路、短路、斷路，如圖26電路的工作狀態(tài)所示。

（1）通路：指正常工作狀態(tài)下的閉合電路，電路中有電流通過，電源向用電器輸送電能，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

（2）斷路：又稱開路，是指電源與負(fù)載之間未接成閉合回路，電路中沒有電流。

（3）短路：指電源不經(jīng)過負(fù)載被導(dǎo)線相連。此時(shí)電路中的電流比正常通路時(shí)的電流大很多，如果沒有保護(hù)措施，電源或用電器會(huì)被燒壞，容易發(fā)生火災(zāi)。因此，電路中不允許短路狀態(tài)。

3.電路圖

它雖然直觀，但畫起來很雜，不便于分析和研究電路。在工程上，為了分析電路、研究電路，采用國家規(guī)定的電氣圖形符號(hào)、文字符號(hào)來表示電路連接情況的圖形，稱為電路圖。如圖27常用電氣元件符號(hào)。

圖27常用電氣元件符號(hào)4.汽車電路的基本特點(diǎn)

汽車電路具有以下四個(gè)基本特點(diǎn)：

（1）直流

由于汽車上的蓄電池是直流電源，且蓄電池放電后需要使用直流電源對(duì)其充電，故汽車上的發(fā)電機(jī)也必須輸出直流電。因此，汽車上采用直流電。

(2)低壓

汽車電氣系統(tǒng)的額定電壓主要有12V和24V兩種。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用12V電源，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)多采用24V電源,低壓的主要優(yōu)點(diǎn)是安全。

(3)單線制

單線制是指從電源到用電器只用一根導(dǎo)線連接，而所有負(fù)極則直接或間接通過導(dǎo)線與車架或車身金屬部分相連形成回路。單線制節(jié)省了導(dǎo)線的使用且利于安裝和維修。

（4）負(fù)極搭鐵。

采用單線制時(shí)，蓄電池的負(fù)極接車架或車身，稱為負(fù)極搭鐵。

二、電路基本物理量

（一）電流

1.電流定義

電荷的定向運(yùn)動(dòng)叫做電流。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下作定向運(yùn)動(dòng)，電解液中的正、負(fù)離子在電場(chǎng)力的作用下向著相反方向的運(yùn)動(dòng)等叫做電流。電流是一個(gè)表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱的物理量，表征電流強(qiáng)弱的物理量為電流強(qiáng)度，它是一個(gè)標(biāo)量。

2、電流的方向習(xí)慣規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。在金屬?dǎo)體中，電流的方向與自由電子運(yùn)動(dòng)方向相反；在電解液中，電流方向與正離子運(yùn)動(dòng)方向相同。在分析和計(jì)算復(fù)雜電路中，往往無法事先確定電路中電流的真實(shí)方向，為了便于分析電路，故引入?yún)⒖挤较虻母拍?。用箭頭在電路圖中標(biāo)明電流的參考方向。按照參考方向求解的電流值有兩種可能。2.電流強(qiáng)度定義電流強(qiáng)度在量值上等于通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q和通過這些電荷量所用時(shí)間t的比值。則計(jì)算電流的公式為

式中 q——通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，單位是庫[侖]，符號(hào)為C；

t——通過電荷量q所用的時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為S；

I——電流強(qiáng)度，單位是安[培]，符號(hào)為A。如果在1S內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是1C，導(dǎo)體中的電流是1A。在實(shí)際生活中，安培是一個(gè)很大的單位。所以，電流的常用單位還有毫安（mA）和微安（μA）1A=103mA=106mA【例題】在30S內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為3.6C，求電流是多少？解：根據(jù)電流的定義式：

答：電流是120mA。圖28（A）電流的方向圖28（B）電流的方向【課堂仿真實(shí)驗(yàn)】（用Multisim14仿真）電路如圖28（A）電流的方向所示，假設(shè)電流方向向右，測(cè)量結(jié)果為正值，則電流實(shí)際方向與所假設(shè)參考方向一致；如圖28（B）電流的方向所示，測(cè)量結(jié)果為負(fù)，則電流實(shí)際方向與所設(shè)參考方向相反。4.電流的類型

(1)直流電流：大小和方向恒定不變的電流被稱為恒定電流（見圖24（a）），簡(jiǎn)稱直流（DC），用大寫字母I來表示。

(2)交流電流：大小和方向做周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流被稱為交變電流（見圖29（b）電流類型），簡(jiǎn)稱交流（AC），用小寫字母i來表示。

圖29電流類型【例題】已知I1=-6A，I2=2A，I3=-2A，請(qǐng)指出電流的大小和實(shí)際方向。

解：（a）I1<0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相反，即電流由b流向a，大小為6A；

（b）I2>0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相同，即電流由b流向a，大小為4A；（c）I3<0，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相反，即電流由b流向a，大小為3A。

（二）電壓1.電壓定義水之所以流動(dòng)，是因?yàn)橛兄咚缓偷退恢g的差別而產(chǎn)生的一種壓力，水才能從高處流向低處。電壓如同水壓，在電路中，電流從高電位點(diǎn)向低電位點(diǎn)流動(dòng)，兩點(diǎn)之間的壓力稱為電壓，電壓的符號(hào)用U，單位為伏，符號(hào)為V。如果正電荷由a點(diǎn)移動(dòng)b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功為W，電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)a移到另一點(diǎn)b所做的功在數(shù)值上等于a、b兩點(diǎn)間的電壓，用Uab表示。a、b兩點(diǎn)間的電壓計(jì)算公式：

式中 q——由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)的電荷量，單位是庫[侖]，符號(hào)為C； Wab——電場(chǎng)力將q由a移動(dòng)b所做的功，單位為焦[耳]，符號(hào)為J； Uab——a、b兩點(diǎn)間的電壓，單位是伏[特]，符號(hào)為V。

電壓是衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)大小的物理量。在國際單位制中，電壓的常用單位還有千伏（kV）和毫伏（mV）：

電壓方向

規(guī)定電壓的方向由高電位指向低電位，即電位降低的方向，電壓的方向在電路圖可用箭頭或者極性“+”、“-”表示。在分析和計(jì)算復(fù)雜電路中，由于電流和電壓都有方向，而有時(shí)事先往往無法確定電路中電流（或電壓）的方向，為了計(jì)算方便，常假設(shè)一個(gè)方向，稱為參考方向。如果計(jì)算結(jié)果是正值，則電流（或電壓）的真實(shí)方向與參考方向一致；如果計(jì)算結(jié)果是負(fù)值，則電流（或電壓）的真實(shí)方向與參考方向相反，如圖30電壓方向所示。圖30電壓方向（三）電位

1.電位定義

電氣設(shè)備在調(diào)試和檢修時(shí)，經(jīng)常要測(cè)量某個(gè)點(diǎn)的電位，看其是否符合設(shè)計(jì)數(shù)值。電位是指電路中任一點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓。電位用符號(hào)“V”表示，單位伏特（V）：如a，b兩點(diǎn)的電位可分別記為Va,Vb。

電壓就是兩點(diǎn)間的電位差。用公式表示電壓與點(diǎn)位的關(guān)系為

Uab=Va-Vb

2、電位參考點(diǎn)分析和計(jì)算電位之前，首先應(yīng)選定電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，用符號(hào)“⊥”表示，并規(guī)定參考點(diǎn)電位為零，因此參考點(diǎn)也被稱為“地”。在實(shí)際電路中，一般以大地為零電位點(diǎn)，在沒有接地的情況下，通常將機(jī)殼作為“地”。在電路分析中，一般選擇多條導(dǎo)線的匯集點(diǎn)為“地”。一個(gè)電路只能選擇一個(gè)參考點(diǎn)，否則無法比較各點(diǎn)的電位。【例題】如圖31所示，已知：以O(shè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，VA=10V，VB=5V，VC=?5V。

求UAB、UBC、UAC。圖31分析：關(guān)鍵是要明確電壓與電位的關(guān)系，即：Uab=Va-Vb解：以O(shè)點(diǎn)為參考點(diǎn)V0=0V，則：UAB=VA-VB=10-5=5VUBC=VB-VC=5-(-5)=10VUAC=VA-VC=10-(-5)=15V四）電源電動(dòng)勢(shì)

電路中要有持續(xù)的電流，必須要有持續(xù)的電壓。電源就是把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能而在電路產(chǎn)生和保持持續(xù)電壓的裝置。在電源內(nèi)部，非電場(chǎng)力使電荷在電源的正負(fù)兩極間做定向運(yùn)動(dòng)，非電場(chǎng)力移動(dòng)電荷要克服正負(fù)兩極間電場(chǎng)力做功，同時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。在移動(dòng)的電量不變時(shí)，非電場(chǎng)力做功越多，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成為電能的本領(lǐng)就越大。

1.電動(dòng)勢(shì)的定義

→

式中 W——電源力移動(dòng)正電荷所做的功，單位為焦[耳]，符號(hào)為J； q——電源力移動(dòng)的電荷量，單位是庫[侖]，符號(hào)為C； E——電源電動(dòng)勢(shì)，單位是伏[特]，符號(hào)為V。2.電源電動(dòng)勢(shì)的方向：

電源電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為由電源的負(fù)極（低電位點(diǎn)）指向正極（高電位電）。在電源內(nèi)部的電路中，電源力移動(dòng)正電荷形成電流，電流的方向是從負(fù)極指向正極；在電源外部電路中，電場(chǎng)力移動(dòng)正電荷形成電流，電流方向是從電源正極流向電源負(fù)極。

（五）電能與電功率

1.電能定義

電能是實(shí)際存在的電力所具備的能量，它是通過其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來的，如通過火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電以及各種電池將不同形式的能轉(zhuǎn)化的電能等。

當(dāng)電器通電后就能夠運(yùn)轉(zhuǎn)，這些都是電流做功的表現(xiàn)，電流所做的功就是電功。電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程，如電流通過燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能等，電流通過電熱爐將電能轉(zhuǎn)化為熱能等，電流通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能等

2.電能大小計(jì)算公式

在一段電路中，電流對(duì)導(dǎo)體所做的功與導(dǎo)體兩端的電壓U和通過導(dǎo)體的電流I以及通電時(shí)間t成正比，其計(jì)算公式為：

W=Uq=UIt

式中 U——加在導(dǎo)體兩端的電壓，單位是伏[特]，符號(hào)為V；

I——導(dǎo)體中的電流，單位是安[培]，符號(hào)為A；

t——通電時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為s；

W——電能，單位是焦[耳]，符號(hào)為J。在實(shí)際應(yīng)用中電能的另一個(gè)常用單位是千瓦小時(shí)（kW·h），俗稱度。

1度=1KW·h=3.6×106J對(duì)于純電阻電路，歐姆定律成立，電能也可由下式計(jì)算。

3.電功率定義不同的用電器在相同時(shí)間內(nèi)的用電量是不同的即電流做功快慢是不一樣的。電功率是指電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。它是描述電流做功快慢的物理量。4.電功率大小計(jì)算公式

【例題1】現(xiàn)有一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)，工作電壓是220V，工作電流是1.5A，試求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1h所用的電能。解：根據(jù)題意得知W=Uq=UIt=220×1.5×1×60×60=1.188×106J答：這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1小時(shí)所用的電能為1.188×106J?！纠}2】一臺(tái)電烤爐通電時(shí)其電壓220V，通過電爐絲的電流5A，試求電爐通電1小時(shí)消耗的電能是多少？該電爐的功率是多大？解：根據(jù)題意得知W=Uq=UIt=220×5×1×60×60=5.94×106JP=UI=220×5=1100W答：這臺(tái)電烤爐通電1小時(shí)所用的電能為5.94×106J，該電烤爐的功率1100W。（六）電阻

1.電阻定義

物質(zhì)對(duì)帶電粒子定向移動(dòng)存在阻礙作用的物理量稱為電阻。當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端加上電壓時(shí)，金屬導(dǎo)體中的自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成電流。自由電子在運(yùn)動(dòng)中與金屬正離子頻繁碰撞，這種碰撞阻礙了自由電子的定向運(yùn)動(dòng)，即對(duì)電流有阻礙作用。用電阻來描述這種阻礙作用。不僅金屬有電阻，其他物體也有電阻。電阻用“R”表示，在國際單位制中電阻單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，用符號(hào)“Ω”，常用單位還有kΩ（千歐）和MΩ（兆歐），它們的換算關(guān)系為

1MΩ=103KΩ=106Ω

2.電阻表達(dá)式在電路中，導(dǎo)線常被看做電阻為零的理想導(dǎo)體。但在實(shí)際電路中，線路電阻的存在是不容忽視的。在溫度不變時(shí)，金屬導(dǎo)體電阻的大小由導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料的性質(zhì)等因素決定。這種關(guān)系稱為電阻定律，其表達(dá)式為：

式中

ρ——電阻率，其值由導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定，單位是歐[姆]米，符號(hào)為Ω·m；

L——導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位是米，符號(hào)為m；

S——導(dǎo)體的截面積，單位是平方米，符號(hào)為㎡；

R——導(dǎo)體的電阻，單位是歐[姆]，符號(hào)為Ω。

實(shí)驗(yàn)表明，電阻的電阻值會(huì)隨著本體溫度的變化而變化，即電阻值的大小與溫度有關(guān)。衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)，用α表示。

三.歐姆定律

歐姆定律是電學(xué)中的一個(gè)組基本定律，表明電路中電流、電壓和電阻三者之間的基本關(guān)系，包含部分歐姆定律和全電路歐姆定律。

1.歐姆定律

不含電源的一段電路稱為部分電路。流過導(dǎo)體的電流和這段導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，與電阻R成反比。這個(gè)結(jié)論稱為部分電路的歐姆定律，可以用公式表示為：電流與電壓間的正比關(guān)系，可以用伏安特性曲線來表示。伏安特性曲線是以電壓U為橫坐標(biāo)，以電流I為縱坐標(biāo)畫出的U?I關(guān)系曲線。電阻元件的伏安特性曲線如圖32線性電阻所示，伏安特性曲線是直線時(shí)，稱為線性電阻，如圖32（a）線性電阻所示；如果不是直線，則稱為非線性電阻，如圖32（b）非線性電阻所示。線性電阻組成的電路稱為線性電路。歐姆定律只適用于線性電路。圖32（a）線性電阻圖32（b）非線性電阻【例題1】已知某燈泡兩端的電壓為220V，燈泡的電阻為110Ω，求通過燈泡的電流。

解：由部分電路歐姆定律可得：

【例題2】某導(dǎo)體兩端電壓為3V，通過導(dǎo)體的電流為0.5A，導(dǎo)體的電阻為多大？當(dāng)電壓改變?yōu)?V時(shí)，電阻為多大？此時(shí)通過導(dǎo)體的電流又為多少？【分析】電阻的大小與電壓無關(guān)，僅僅意味著利用加在電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，可以量度電阻的大小，而絕不意味著電阻的大小是由電壓和電流決定的。解：由部分電路歐姆定律可得：當(dāng)電壓改變?yōu)?V時(shí)，電阻不變，R=6Ω。此時(shí)電流為：答：電阻為6Ω，此時(shí)通過導(dǎo)體的電流為1A。2.全電路歐姆定律

全電路是由電源和負(fù)載組成的閉合電路，如圖33全電路所示。E為電源電動(dòng)勢(shì)，r為電源內(nèi)阻，R為負(fù)載電阻。電路閉合時(shí)，電路中有電流I流過。

式中E——電源電動(dòng)勢(shì)，單位是伏[特]，符號(hào)為V；R——負(fù)載電阻，單位是歐[姆]，符號(hào)為Ω； R0——電源內(nèi)阻，單位是歐[姆]，符號(hào)為Ω； I——閉合電路中的電流，單位是安[培]，符號(hào)為A。外電路總電阻R(負(fù)載電阻)上的電壓稱為外電壓，也稱為路端電壓。根據(jù)部分電路歐姆定律可知,外電壓內(nèi)電阻r上的電壓稱為內(nèi)電壓，根據(jù)部分電路歐姆定律可知,。

,。

對(duì)于給定的電源,E和r是不變的。由式(2-1-13)可知，當(dāng)負(fù)載電阻R→∞即開路時(shí),I=0,U=E,即電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于路端電壓。利用這一特點(diǎn)，可用電壓表測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)負(fù)載R變小時(shí)，電流I變大,內(nèi)電阻上的電壓變大，路端電壓U隨之變小。當(dāng)負(fù)載電阻R=0即短路時(shí),I=E/r。由于內(nèi)電阻r一般都很小，因而電路中的電流比正常工作電流大很多，如果沒有熔斷器，會(huì)導(dǎo)致電源和導(dǎo)線燒毀。電源的電動(dòng)勢(shì)不隨外電路的電阻而改變，而外電路的電壓卻隨電路中電阻的不同而發(fā)生變化。電源的端電壓U與負(fù)載電流I變化的規(guī)律稱為電源的外特性，電源的外特性曲線，如圖34電源的外特性所示。

圖34電源的外特性【例題】如圖35所示的電路中，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E=24V，內(nèi)阻r0=2Ω，負(fù)載電阻R=10Ω，求（1）電路中的電流；（2）電源的端電壓；（3）負(fù)載電阻R上的電壓；（4）電源內(nèi)阻上的電壓降解：根據(jù)全電路歐姆定律知：

圖35答：（1）電路中的電流為2A；（2）電源的端電壓為20V；（3）負(fù)載電阻R的電壓為20V；（4）電源內(nèi)阻上的電壓降為4V。任務(wù)二

直流電路分析

在汽車智能化與電動(dòng)化浪潮下，直流電路作為汽車電子系統(tǒng)的基石，貫穿于整車電氣架構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)。從傳統(tǒng)燃油車的點(diǎn)火系統(tǒng)到新能源汽車的電池管理系統(tǒng)，精準(zhǔn)的直流電路分析能力是汽車電工核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。本任務(wù)深度融合企業(yè)真實(shí)工作場(chǎng)景，引入汽車企業(yè)典型電路案例與前沿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)融入“精益求精、安全至上”的工匠精神，助力學(xué)生掌握直流電路分析核心方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的職業(yè)素養(yǎng)，為解決汽車電氣實(shí)際問題筑牢技術(shù)根基?！救蝿?wù)目標(biāo)】1.知識(shí)目標(biāo)：掌握汽車企業(yè)直流電路多元連接方式，熟用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程分析簡(jiǎn)單電路，精準(zhǔn)識(shí)別元件功能與信號(hào)流向。2.技能目標(biāo)：熟練掌握電阻串并聯(lián)特性與應(yīng)用，能運(yùn)用分壓、分流公式解決汽車電氣系統(tǒng)電壓、電流分配及故障排查問題。3.素養(yǎng)目標(biāo)：精通基爾霍夫定律，可分析汽車復(fù)雜電路，準(zhǔn)確列方程解決故障，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作與責(zé)任意識(shí)?！局R(shí)準(zhǔn)備】一、電阻串聯(lián)電路（一）電阻串聯(lián)電路定義把幾個(gè)電阻依次聯(lián)接起來，組成中間無分支的電路。如下圖38電阻串聯(lián)電路所示為三個(gè)電阻組成的串聯(lián)電路。

則

⑷功率特點(diǎn)：串聯(lián)電阻的總功率等于各電阻的分功率之和。當(dāng)n個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)，則⑸串聯(lián)電路中的電壓分配：串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與各個(gè)電阻的阻值成正比。因?yàn)樗裕ㄈ╇娮璐?lián)電路的應(yīng)用⑴分壓器：利用電阻串聯(lián)電路的分壓原理。⑵擴(kuò)大電壓表的量程：電阻串聯(lián)的方法【例題1】3個(gè)電阻R1=300Ω，R2=200Ω，R3=100Ω，串聯(lián)后接到U=6V的直流電源上。求：（1）電路中的電流；（2）各電阻上的電壓降；解：（1）根據(jù)電阻串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)：電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，所以R=R1+R2+R3=300+200+100=100Ω根據(jù)歐姆定律：由于電阻串聯(lián)電路，電流處處相等，所以根據(jù)歐姆定律：

【例題2】在圖39所示電路中，R1=100Ω，R2=200Ω，R3=300Ω，輸入電壓Ui=12V，試求輸出電壓U0的變化范圍。

分析：這是一個(gè)電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的分壓器。

電路總電阻R=R1+R2+R3。當(dāng)觸點(diǎn)在A處，輸出電壓是R2串上R3后這兩端的電壓；當(dāng)觸點(diǎn)在B處，輸出電壓是R3兩端的電壓。

解：觸點(diǎn)在A處，由分壓公式得：Uo1=圖39觸點(diǎn)在B處，由分壓公式得：Uo2=答：輸出電壓Uo的變化范圍是6V~10V。二、電阻并聯(lián)電路（一）、電阻并聯(lián)電路定義把兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻接到電路中的兩點(diǎn)之間，電阻兩端承受同一個(gè)電壓的電路。如圖40電阻串聯(lián)電路所示。圖40電阻串聯(lián)電路2、電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)⑴電壓特點(diǎn)：并聯(lián)電路電阻兩端電壓處處相等。當(dāng)n個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，則⑵電流特點(diǎn)：并聯(lián)電路的總電流等于通過各電阻的分電流之和。即當(dāng)n個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，則⑶電阻特點(diǎn)：并聯(lián)電路等效電阻的倒數(shù)等于各分電阻的倒數(shù)之和。R叫做R1，R2并聯(lián)的等效電阻，其意義是用R代替R1，R2后，不影響電路的電流和電壓。在圖35中，（b）圖是（a）圖的等效電路。當(dāng)n個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，則⑷功率特點(diǎn)：并聯(lián)電阻的總功率等于各電阻的分功率之和。當(dāng)n個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，則⑸并聯(lián)電路中的電流分配：并聯(lián)電路中流過各個(gè)電阻的電流與各個(gè)電阻的阻值成反比。因?yàn)?/p>

所以電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用（1）照明電路中的用電器供電（2）擴(kuò)大電流表的量程【例題】如圖41所示，電源供電電壓U=220V，每根輸電導(dǎo)線的電阻均為R1=1?，電路中一共并聯(lián)100盞額定電壓220V、功率40W的電燈。假設(shè)電燈正常發(fā)光時(shí)電阻值為常數(shù)。試求：（1）只有10盞電燈工作時(shí)，每盞電燈的電壓和功率；（2）當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，每盞電燈的電壓和功率 圖41解:每盞電燈的電阻為R=U2/P=1210?，n盞電燈并聯(lián)后的等效電阻為Rn=R/n根據(jù)分壓公式，可得每盞電燈的電壓：功率：(1)當(dāng)只有10盞電燈工作時(shí)，即n=10，則Rn=R/n=121?，因此(2)當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，即n=100，則Rn=R/n=12.1?，三、基爾霍夫定律及應(yīng)用不能用串聯(lián)、并聯(lián)分析方法化簡(jiǎn)成無分支的單回路的電路，稱為復(fù)雜電路，如圖42復(fù)雜電路所示。復(fù)雜電路可用基爾霍夫定分析。圖42復(fù)雜電路1、復(fù)雜電路的有關(guān)名詞⑴支路：電路中流過同一電流的每一個(gè)分支叫支路。如圖35復(fù)雜電路中，E1、R1構(gòu)成一條支路，R2、E2構(gòu)成一條支路，R3是另一條支路。流過支路的電流，稱為支路電流。含有電源的支路叫含源支路，不含電源的支路叫無源支路。⑵節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上的支路的連接點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)。如圖37復(fù)雜電路中的B、E為節(jié)點(diǎn)。⑶回路：電路中任何一個(gè)閉合路徑叫做回路。如圖37復(fù)雜電路中的ABCDEFA回路、ABEFA回路和BCDEB回路。

⑷網(wǎng)孔：中間無支路穿過的回路叫網(wǎng)孔，如圖37復(fù)雜電路的ABEFA回路BCDEB回路都是網(wǎng)孔。

2、基爾霍夫第一定律——節(jié)點(diǎn)電流定律（KCL）

基爾霍夫第一定律又稱節(jié)點(diǎn)電流定律?；鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL，Kirchhoff’sCurrentLaw）?；鶢柣舴虻谝欢啥芍赋觯涸谌我凰查g通過電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零。

即在直流電路中，寫作如圖43基爾霍夫第一定律所示，可列出節(jié)點(diǎn)a的電流方程圖43基爾霍夫第一定律對(duì)式①進(jìn)行變形可得：對(duì)式②加以分析可以看出，因此基爾霍夫第一定律的內(nèi)容也可表述為：在任一時(shí)刻，對(duì)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。

基爾霍夫第一定律可推廣用于任何一個(gè)假想的閉合面S，S稱為廣義節(jié)點(diǎn)，如圖44所示。通過廣義節(jié)點(diǎn)的各支路電流代數(shù)和恒等于零。

在圖44廣義節(jié)點(diǎn)中，電阻R1，R2，R3構(gòu)成廣義節(jié)點(diǎn)，廣義節(jié)點(diǎn)的電流方程為

圖44廣義節(jié)點(diǎn)在圖39（b）中，三極管的3個(gè)電極構(gòu)成廣義節(jié)點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)電流方程為：值得注意：(1)基爾霍夫第一定律是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)點(diǎn)處的反映；

(2)基爾霍夫第一定律是對(duì)支路電流加的約束，與支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；(3)基爾霍夫第一定律方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際方向無關(guān)。3、基爾霍夫第二定律——回路電壓定律（KVL）基爾霍夫第二定律又稱回路電壓定律?；鶢柣舴螂妷憾桑↘VL，Kirchhoff’sVoltageLaw）?；鶢柣舴虻诙芍赋觯涸谌我粫r(shí)刻，對(duì)任一閉合回路，沿回路繞行方向上的各段電壓代數(shù)和為零，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

在直流電路中，表述為：如圖45基爾霍夫第二定律應(yīng)用所示，對(duì)于回路ABCD列寫回路電壓方程。（1）標(biāo)定各元件電壓參考方向。（2）選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。對(duì)圖中回路列KVL方程有應(yīng)當(dāng)指出：在列寫回路電壓方程時(shí)，首先要對(duì)標(biāo)定電壓參考方向，其次為回路選取一個(gè)回路“繞行方向”。通常規(guī)定，對(duì)參考方向與回路“繞行方向”相同的電壓取正號(hào)，同時(shí)對(duì)參考方向與回路“繞行方向”相反的電壓取負(fù)號(hào)。值得注意：(1)基爾霍夫第二定律的實(shí)質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律；(2)基爾霍夫第二定律是對(duì)回路電壓加的約束，與回路各支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；(3)基爾霍夫第二定律方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方向無關(guān)?！纠}1】如圖46所示，為一網(wǎng)絡(luò)的一部分。則I1=

I2=

。

解：根據(jù)基爾霍夫第一定律對(duì)節(jié)點(diǎn)A列電流方程：

圖46根據(jù)基爾霍夫第一定律對(duì)節(jié)點(diǎn)B列電流方程：

【例題2】如圖47所示，E=

V【例題2】如圖47所示，E=V

解：根據(jù)基爾霍夫第二定律列回路電壓方程為圖47

2-3-E-(-2)+3=0E=4V任務(wù)三

汽車電路元器件

在汽車產(chǎn)業(yè)邁向智能化、電動(dòng)化的進(jìn)程中，汽車電路元器件作為保障車輛電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵要素，其性能與可靠性直接關(guān)乎整車安全與功能實(shí)現(xiàn)。從新能源汽車的高壓電控系統(tǒng)到傳統(tǒng)燃油車的點(diǎn)火控制模塊，每一個(gè)元器件都在電路中扮演著不可或缺的角色。本任務(wù)深度對(duì)接汽車企業(yè)崗位需求，以企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)、維修案例為載體，融入“嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精”的工匠精神與“安全第一、責(zé)任至上”的職業(yè)素養(yǎng)，系統(tǒng)講解汽車電路保護(hù)裝置與核心控制元件知識(shí)，助力學(xué)生掌握汽車電路元器件的原理、應(yīng)用與檢測(cè)技能，培養(yǎng)符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高素質(zhì)汽車電工人才。

任務(wù)目標(biāo)：1.知識(shí)目標(biāo)：熟知汽車企業(yè)電路保護(hù)裝置與元器件類型，精準(zhǔn)掌握保險(xiǎn)絲、繼電器在各車型中的功能、規(guī)格、布局，明晰企業(yè)技術(shù)文檔的選型標(biāo)準(zhǔn)與參數(shù)依據(jù)。2.技能目標(biāo)：熟練操作電路元器件安裝、更換與檢測(cè)流程，善用企業(yè)專用工具設(shè)備，快速精準(zhǔn)診斷維修保險(xiǎn)絲、繼電器故障，解決實(shí)際問題。3.素養(yǎng)目標(biāo)：強(qiáng)化安全規(guī)范意識(shí)，培育嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)態(tài)度，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力，傳承工匠精神，樹立質(zhì)量服務(wù)核心價(jià)值觀。

【知識(shí)準(zhǔn)備】保險(xiǎn)絲1、扁平保險(xiǎn)絲普遍車型采用的扁平保險(xiǎn)絲主要為迷你、小號(hào)及中號(hào)三種型號(hào)。如圖49扁平保險(xiǎn)絲所示。圖49扁平保險(xiǎn)絲扁平保險(xiǎn)絲的規(guī)格一般為5A至40A，其安培數(shù)值會(huì)在保險(xiǎn)絲的頂端標(biāo)注，為避免保險(xiǎn)絲外殼的損壞導(dǎo)致看不清頂部標(biāo)注的安培數(shù)，不同安培數(shù)的保險(xiǎn)絲采用不同顏色，如表10扁平保險(xiǎn)絲顏色國際標(biāo)準(zhǔn)所示。

表10扁平保險(xiǎn)絲顏色國際標(biāo)準(zhǔn)

5A7.5A10A15A20A25A30A40A桔黃色咖啡色紅色藍(lán)色黃色無色透明綠色深桔色2、方形保險(xiǎn)絲部分車型在雨刮、電動(dòng)車窗登系統(tǒng)中使用方形保險(xiǎn)絲，其規(guī)格有迷你款、短款、長(zhǎng)款三種。如圖50方形保險(xiǎn)絲所示。圖50方形保險(xiǎn)絲方形保險(xiǎn)絲的規(guī)格一般為20A至100A，其安培數(shù)值會(huì)