资源简介

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模块一 直流电路
一、教学目标
1．理解电路和汽车电路的概念；
2．掌握汽车电路的组成；
3．掌握电路的三种状态；
4．掌握电路的基本符号；
5．能识别汽车电路图。
二、课时分配
本项目共5个课题，安排2课时。
三、教学重点
通过本模块的学习，让学生理解电路和汽车电路的概念；掌握汽车电路的组成；掌握电路的三种状态；掌握串联电路、并联电路的特点；了解串联、并联电阻在汽车上的应用；理解电容的串、并联特性；了解电容在汽车上的应用。
四、教学难点
1．熟悉电路图，并学会绘图和简单电路分析。
2．灵活运用电路基本定律。
五、教学内容
课题一 电路和电路图
一、电路的组成
1．什么是电路
电流通过的路径称为电路。它是为满足某种需要，用选定的导线将电源、电器设备和中间环节相互连接，构成一个完整的供电系统。
汽车倒车灯电路模型图
汽车电路组成
2．汽车电路的组成
一辆现代汽车包含有上千个单独的电路，其中某些电路非常复杂，但若要构成一个完整的电路，就必须有电源、导线和负载。
（1）电源
电源是把其他形式的能转换为电能。
汽车电源
（2）用电设备
用电设备也称负载。
汽车上的用电设备
（3）控制器件
控制器件是指控制电路工作状态的器件或设备。
汽车上的控制器件
（4）导线
导线是连接电源与用电设备的金属线，为用电设备工作提供电流的通路。
汽车上的导线
电路的通路状态
3．电路的状态
（1）通路
通路也叫闭合回路。在通路的电路中，灯泡将蓄电池输出的电能转换成了光能和热能。
电路的断路状态
（2）开路
开路也称断路。电路中没有电流通过，又称为“空载”状态。断路会使电路无法正常工作。
（3）短路
电路中，电流应流过整个负载构成一个完整的电流回路，因某种原因使电流的流经路径缩短再回到电源的负极，此现象称作短路。
（4）搭铁
搭铁现象是短路的一种。当电路中的某处因绝缘破坏使电流不经原来的路径，而是从破损处直接经车身（或发动机缸体）回到电源负极的现象叫搭铁。
短路状态
搭铁现象
二、汽车电路图
1．什么是电路图
采用国家统一规定的符号来表示电路中电源、电器设备及控制器件之间的电路连接关系图，称为电路图。
电路图
电工中常用元件符号
2．汽车电路图
汽车电路图就是按一定的要求，用规定的图形符号和文字符号来表示汽车各电器设备或控制系统的连接关系图。
国产车常见汽车照明系统的电路图
1—蓄电池；2—门控开关；3—室内灯；4—室内灯手控开关；5—示宽灯；6—尾灯；7—牌照灯；8—仪表灯；9—灯光开关；10—变光开关；11—远光指示灯；12—前照灯；13—超车灯开关。
三、汽车电路图的类别
1．布线图
用于指示汽车电气设备在车身上的安装位置、外形、线路走向。
汽车布线图
2．线束图
用来表明线束与电气设备的连接部位、接线端子的标记、线头、插接器的形状和位置等。
北京现代伊兰特（ELANTRA）仪表台控制线束布置图
3．全车电路图
用于指明全车电气系统中各部件的连接关系和电路原理。
上海波罗电源与启动系电路图
四、汽车电路的特点
①　低压直流供电。
②　单线制。
③　并联。
④　负极搭铁
⑤　汽车导线有颜色和编号特征。
课题二 电路中的基本物理量
一、电流
1．定义
电路中电荷的定向运动，称为电流。在电路中，电位差是形成电流的原因。
电流的方向
2．方向
电路中正电荷移动的方向称为电流的方向。
3．电流的大小
电流的大小用电流强度表示，其数值等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，以字母I表示。即
式中I——电流强度，单位是安培（A）；
Q——电量，单位是库仑（C）；
t——时间，单位是秒（s）；
二、电压
1．电压的定义
电路中两点之间的电位差，称为电压，用U（或u）表示。
电路中的电压
电位与水位
2．电压的方向
箭头表示法：以电流的流向表示。
极性符号表示法：用“＋”、“－”标出。
3．电压的单位
电压的单位是伏特，简称伏，用符号V表示。
把1库伦（C）的正电荷从a点移到b点，电场力所做的功为1焦耳（J），那么a、b两点间的电压就是1V（伏特），表达式：
式中U——电压，单位：伏特（V）；
q——电量，单位：库仑（C）；
W——电场力所做的功，单位：焦耳（J）。
4．电动势
在电源内部有一种非静电力（非静电力有不同的来源，可以是化学能、磁场能等）。
电源的电动势
三、电阻
1．定义
电子流动时受到的阻力称为电阻，用符号R表示。
2．单位
电阻的单位是欧姆，用（Ω）表示。规定长度为1m、横截面积为1m2、电阻率为1Ω·m的导体，其阻值为1Ω。
3．电阻定律
导体的电阻与导体的长度成正比与导体的横截面积成反比。
表达式如下：　
R＝
式中R——导体的电阻，单位：欧姆（Ω）；
L——导体的长度，单位：米（m）；
ρ——电阻率，单位：欧姆．米（Ω·m）；
S——导体的横截面积，单位：平方米（m2）。
4．电阻种类及在汽车上应用实例
电阻的类型较多，按阻值分：有固定电阻和可变电阻；按温度特性分：正温度系数热敏电阻和负温度系数的热敏电阻；按用途分：一类是耗能元件，另一类控制电流或电压；按材质和工艺分：炭膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻、光敏电阻、芯片电阻、网络电阻等。
常用电阻
电阻在汽车上的应用主要有三种：作为负载，用于耗能；用于控制电路中的电压或电流；用于传感器中的感测元件，向电脑提供信号。
（1）定值电阻
定值电阻的电阻值是固定的，定值电阻可根据其用途装在某一部件里或接在电路上，起控制或耗能作用。
后风窗除雾原理图
(2）可变电阻
阻值在一定范围内变化的电阻，称作可变电阻。
（3）特殊电阻
①热敏电阻
②压敏电阻
③光敏电阻
汽车大灯专用CDS光敏电阻
四、电能和电功率
1．电能
电场力对外所做的功，称为电能。
即：　
Q＝
式中：Q——电能，单位：焦耳（J）；
I——电流，单位：安培（A）；
R——电阻，单位：欧姆（Ω）；
t——时间，单位：秒（s）；
2．电功率
电功率是指电场力在单位时间内对外所做的功，简称为电功率，用符号P表示。表达式如下：
式中P——功率，单位:瓦特（W）；
W——电能，单位：焦耳（J）；
t——时间，单位：秒（s）；
I——电流，单位：安培（A）；
课题三 电路的连接形式
一、电路的连接形式
1．串联电路
把两个或两个以上的负载（电阻）首尾依次连接，组成一条无分支的电路，称为串联电路。
串联电路及其等效电路
串联电路的特点：
①　串联电路中流过每个电阻的电流都相等。即
②　串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和。即
③　串联电路的总电阻（等效电阻）等于各串联电阻值之和。即
④　在串联电路中，各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。即
2．并联电路
把两个或两个以上的用电器接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的电路叫做并联电路。
并联电路及其等效电路
并联电路的特点：　
①并联电路中各电阻两端的电压相等。即
②并联电路的总电流等于各分支电流之和。即
③并联电路的总电阻（即等效电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和。即
3．混联电路
电路中包含串联连接和并联连接元件的组合，既有连续的串联电流通道，又有“支路型”并联电流通道，这种电路称之为混联电路。
混联电路及等效电路
二、电路连接在汽车上的应用实例
1．串联电路
具有两个或两个以上可供选择的固定电阻值，将导线联接到电阻器上不同的抽头接线端，就可获得几种不同的电阻值，把它们串接在电路上，可得到不同的工作电流。
捷达前卫空调电路原理图
2．并联电路
汽车的照明与信号系统中，前照灯、示宽灯、转向灯等，都是以并联的方式进行工作的。
示宽灯电路图和原理图
课题四 电路中的基本定律
一、欧姆定律
1．部分电路欧姆定律
部分电路
在不含电源的一段电路中，流过导体R的电流（I）与这段导体两端的电压（U）成正比，与导体的电阻（R）成反比。其数学表达式为：
式中：I——导体中的电流，单位为安培（A）；
U——导体两端的电压，单位为伏特（V）；
R——导体的电阻，单位为欧姆（Ω）。
2．全电路欧姆定律
全电路
在包含电源的全电路中，电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比。其数学表达式为：
式中：E——电源的电动势，单位为伏特（V）；
R——外电路（负载）电阻，单位为欧姆（Ω）；
r——内电路电阻，单位为欧姆（Ω）；
I——电路中的电流，单位为安培（A）。
二、基尔霍夫定律
1．基本概念
①　节点
②　环路
③　电压升
④　电压降
节点和回路 电压升和电压降
2．基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律指出：在任一时刻，电路中流入任一个节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。表达式：
一般公式表示：　∑I＝0
基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律应用
3．基尔霍夫电压定律
在电路中，所有电压降的总和等于电源电压。表达式：
写成一般公式表示：∑U＝0
基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律应用
课题五 电容元件
一、电容的基本概念
1．电容器的构成
电容结构示意图
两块金属导体相互靠近、相互平行但不接触，再用两条金属导线将这两块金属导体分别引出，最后用绝缘物将它们封装起来，便得到一个电容器。电容在电路中常用字母“C”表示。
2．电容的大小
电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫做这个电容器的电容。
式中：Q——电容器上所带的电量，单位为库仑（C）；
U——电容器两极板的电位差，单位为伏特（V）。
3．单位
电容的单位为法拉（F）。1法拉定义为：当将电容器充以1伏特电压时，极板间贮存满1库仑的电量，该电容器的电容为1法拉。
4．电容的分类
电容种类有很多，根据容量是否可变，可分为：固定电容和可变电容；根据材料可分为：电解电容、瓷片电容、云母电容、涤纶电容，钽电容等；电容还可分为：无极性电容与有极性电容。
汽车电脑板中也大量地采用贴片电容，其外观与贴片电阻相似。
电容种类
电容器符号
5．电容的主要参数
①　标称容量
②　额定工作电压
③　绝缘电阻
④　介质损耗
二、电容的串联、并联
1．串联电容
将两个或两个以上的电容首、尾依次相连接入电路中，这样的电容连接称作电容的串联。
电容串联及等效电容
2．并联电容
将两个或两个以上的电容接在电路中的相同的两点之间，这样的电容连接称作电容的并联。
电容并联及等效电容
并联后的等效电容与分电容之间的关系：　
①　总电容等于分电容之和：C＝C1＋C2
②　每个电容元件分得的电容量与电容成正比：　
三、电容器的充放电特性及应用实例
1．充电特性
当开关闭合时，蓄电池正极的质子一方面会吸引电容器上金属片的一些电子，使它们离开正极板，导致上极板上的正电质子多于带负电的电子而成为正极板。
电容器的充电
电容器的放电
2．放电特性
当开关打开时，从蓄电池负极出来流过负载上的电子流停止，但是电容器负极板却已储存了足够的电子，此时电容器的功能就如同蓄电池一样，电容器将向负载供电，直到电容器正负极板上的原子回到平衡状态为止。
3．电容在汽车电路上的应用实例
电容器作为基本电子元件在汽车电路中应用很广。利用其充放电特性广泛使用在分电器、电子闪光器、电喇叭、电子式间歇继电器等控制器件上。
无触点电子闪光器原理图
1—蓄电池；2—点火开关；3—转向开关；4—左转向灯；5—右转向灯；6—电子式闪光继电器。
六、课后作业
完成所有课题的学后测评。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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