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  • 汽車電工電子技術
  • 侯麗春主編
  • 16929字
  • 2019-07-30 16:52:58

第1章 直流電路基礎知識

本章介紹了直流電路的基礎知識,包括電路組成及電路的基礎元件、基爾霍夫定律,以及電路檢測與維修中常用的工具。另外,還列舉了相關的汽車應用電路。

本章問題:

1)什么是直流電路?常見直流電路有哪些組成元件?

2)電阻、電容、電感在汽車中的應用是怎樣的?

3)電位和電壓的概念是怎樣的?如何測量電位與電壓?

4)什么是基爾霍夫定律?

1.1 認識直流電路

在實際應用中,電總是按照一定的路徑(電路)傳輸和運行。電按其性質不同分成了直流電和交流電,相應的電路分成了直流電路和交流電路,讓我們首先進入直流電路的世界。

1.1.1 電路的組成

在我們周圍存在著各種簡單或復雜的電路,它們的結構組成符合相同的規律和要求。讓我們來認識電路的組成規律,如圖1-1所示。將干電池、燈泡、開關及電線等連接成電路,當我們將開關接通時,燈泡發光。

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圖1-1 電路的組成

問:燈泡為什么發光?

答:燈泡發光是由于電流通過燈絲時產生熱效應所致,可見在上述電路中已形成了完整的電流通路。

從圖1-1這個電路可以看出,電路的組成包括:

1)電源——供電的器件。

2)用電器——利用電來工作的器件。

3)開關——控制電路接通或斷開的器件。

4)導線——起連接器件和傳輸電流作用的材料。

1.1.2 汽車電路的特點

汽車電路也符合上述電路的組成規律,其特點可歸納為以下幾點:

1.低壓

汽車電路的額定電壓有6V、12V及24V三種。例如捷達汽車采用12V電源。

2.直流

給汽車電路供電的發電機和蓄電池輸出的都是直流電,因此汽車電路是直流電路。

3.單線連接

單線連接是指汽車上所有電器設備的正極均采用導線相互連接,所有的負極則直接或間接通過導線與車架或車身金屬部分連接(俗稱“搭鐵”)。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發經導線流入用電設備后,再由電氣設備自身或負極導線搭鐵,通過車架或車身流回電源負極而形成回路。

由于單線制導線用量少,線路清晰,接線方便,因此廣泛被現代汽車所采用。

4.并聯連接

各用電設備均采用并聯,汽車上的兩個電源(蓄電池和發電機)之間以及所有用電設備之間,都是正極接正極,負極接負極,并聯連接。

5.負極搭鐵

蓄電池的負極接車架或車身稱為負極搭鐵。蓄電池的正極接車架或車身稱為正極搭鐵。負極搭鐵對車架或車身金屬的化學腐蝕較輕,對無線電裝置干擾小。我國標準規定汽車線路統一采用負極搭鐵。

6.設有保險裝置

為了防止因短路或搭鐵而燒壞線束,電路中一般設有保護裝置,如熔斷器、熔絲等。

7.汽車線路有顏色和編號特征

為了區別各線路的連接,汽車所有低壓導線必須選用不同顏色的單色線或雙色線,并在每根導線上編號。編號由生產廠家統一編制。小問題

汽車電路是并聯單線制,想想為什么?

1.1.3 電路的基本物理量

1.電流

在物質內部有正、負兩種不同的電荷,電荷的定向移動形成電流。電流用I表示,從微觀上分析,電流的大小與單位時間內通過導體橫截面的電荷量有關,即

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式中 I——電流(A);

Q——電荷量(C);

t——時間(s)。

在宏觀上,通常用電流表和萬用表測量電流。在國際單位制中,電流的單位是安[培](A),此外常用的還有毫安(mA)、微安(μA)等。它們的關系為:

1A=103mA,1mA=103μA

習慣上規定正電荷定向移動的方向為電流方向。通常根據電流(包括大小和方向)是否隨時間改變而將電流分成直流電流和交流電流。對于比較復雜的直流電路中的電流,往往不能事先確定電流的實際方向;對于交流電路中的電流,其方向是隨時間變化的,無法確定某一瞬間的電流方向。為分析方便,我們任意選擇一個方向作為電流的參考方向,用箭頭在電路圖中表示出來。如果電流的實際方向和所選的電流參考方向一致,則此電流為正值;電流參考方向與實際方向相反,則電流為負值。在進行電路分析與計算時,參考方向一旦選定,就不再更改,我們根據電流的參考方向及其數值的正負,可確定電流的實際方向。本書中的電路圖,如沒有特殊說明,所有的電流方向都是參考方向。

2.電壓及電位

正如水位差帶來的水壓導致水流一樣,電壓是形成電流的必要條件之一,電路中提供電壓的器件是電源。

電壓的符號為U,在國際單位制中,電壓的單位是伏[特](V),此外還有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)等。

它們的關系為:

1kV=103V,1V=103mV,1mV=103μV

在電路中a、b兩點間的電壓等于a、b兩點間的電位之差,即

Uab=Va-Vb (1-2)

它是導體兩端在電場中的相對位置(電位)之差。根據電路中電流是直流電流還是交流電流,電路兩端電壓分別為直流電壓和交流電壓。

正如水路中各點在空間上都有一個水位高度一樣,電路中各點都有一個電位。水路中各點的水位高度計算都有一個起點,稱為參考點。例如,以海平面為起點的海拔高度其參考點就是海平面。同樣,電路中的電位也要有一個參考點,稱為零電位點。

如同水位高度相對于不同參考點有不同數值一樣,電位相對于不同的零電位點,其數值也不相同,可見電位和水位都具有相對性。

電位的符號是V,單位是伏[特]。零電位的選擇具有任意性,通常為了實際測量方便起見,習慣上以大地電位作為零電位點;設備外殼通常接地或者設備中元件均與一個公共點相連,所以一般把設備外殼或電路中某一個公共點作為零電位點。

電壓也是矢量,電壓的實際方向是從高電位指向低電位,是電位下降的方向。參考方向的規則同樣適用于電路中電壓的分析與計算。

3.電功與電功率

在日常生活中,我們提水、推車及向上搬移重物都是在做功。電流在通過負載時,將電能轉變為另一種能量(如光能、熱能、機械能等),這些能量的傳遞和轉換都是電流做功的表現。電流做功的過程就是將電能轉化成其他形式能的過程。因此,電功也稱電能。

如果加在導體兩端的電壓為U,在時間t內通過導體橫截面的電荷量為q,則導體中的電流:

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根據電壓的定義式978-7-111-53826-4-Chapter01-4.jpg ,可得電流所做的功的大小為:

W=Uq=UIt (1-3)

式中 W——電功(J);

U——加在導體兩端的電壓(V);

I——導體中的電流(A);

t——通電時間(s)。

式(1-3)表明,電流在一段電路上所做的功,與這段電路兩端的電壓、電路中電流和通電時間成正比。

在國際單位制中,電功的單位是焦[耳](J)。如果加在導體兩端的電壓為1V,導體中的電流為1A,在1s時間內的電功就是1J。

在實際使用中,電功常用千瓦時(俗稱為度)為單位,符號是kw·h。

1kw·h=3.6×106J

對于純電阻電路,歐姆定律成立,即

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將式(1-4)代入到式(1-3)中得到:

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電流在單位時間內所做的功叫作電功率,電功率是描述電流做功快慢的物理量。如果在時間t內,電流通過導體所做的功為W,那么電功率為

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式中 P——電功率(W);

W——電能(J);

t——電流做功所用的時間(s)。

在國際單位制中功率的單位是瓦[特](W)。如果在1s時間內,電流通過導體所做的功為1J,電功率就是1W。電功率的常用單位還有千瓦(kW)和毫瓦(mW),它們之間的關系為

1kW=103W,1W=103mW

如果電路圖上標識的電壓和電流的方向是參考方向,而且在同一元器件上UI的參考方向一致時,即電流方向表示從高電位流向低電位,P>0表示該元器件吸收功率,具有負載特性;P<0表示該元器件發出功率,具有電源特性。小問題

如果電路圖中的電壓和電流的參考方向不一致時,如何通過功率P的正負判斷元器件是吸收功率還是發出功率?

1.2 電路元器件識別與檢測

對于某一器件來說,其電磁性能會比較復雜。例如,白熾燈在通電工作時能把電能轉換成熱能,消耗電能,具有電阻的性質;但其電壓和電流還會產生電場和磁場,因此又具有儲存電場能和磁場能的作用,即電容和電感的性質。在電路的分析和計算中,如果對一個器件要考慮所有的電磁性質是十分困難的。為此,對于組成實際電路的各種器件,我們忽略其次要因素,抓住其主要電磁特性,使之理想化,即用理想電路元件代替實際器件。例如白熾燈可用只具有消耗電能而沒有電場和磁場特性的理想電阻元件來近似地表征。

理想電路元件簡稱為電路元件,常用的電路元件有電阻元件、電容元件、電感元件、理想電壓源和理想電流源。用一個或幾個具有單一電磁特性的電路元件所組成的電路,稱為實際電路的電路模型。本書后面所畫電路圖都是電路模型,應用電路模型進行分析、計算,其誤差可在工程允許的范圍之內。

1.2.1 電阻元件

當電流在導體中流過時,定向運動的自由電子與導體內的原子核發生碰撞而受到阻礙,將電能轉化為熱能或其他不可逆形式的能量。這種導體對電流的阻礙能力稱為電阻,具有這種特性的電路元件稱為電阻元件,用R表示。R的計量單位是歐[姆](Ω),實用單位還有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)。它們的關系為:

1kΩ=103Ω, 1MΩ=106Ω

習慣上我們常稱電阻元件為電阻,故“電阻”這個名詞既表示電路元件,又表示元件的參數。

圖1-2為電阻元件符號,電阻元件兩端電壓與流過電流之間的關系滿足歐姆定律(見式(1-4))。

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圖1-2 電阻元件符號

實際電路中有與電阻元件相對應的具體器件,稱為電阻器。

1.電阻器的分類

在電子電路中常用的電阻器有固定電阻器和可變電阻器。按制作材料和工藝不同,固定電阻器可分為膜式電阻、實心電阻及金屬線繞電阻等;可變電阻器可分為光敏電阻、熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻和電位器。圖1-3為常用電阻器外形,圖1-4為常見電位器外形。

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圖1-3 常見電阻器外形

2.電阻器的主要性能指標

額定功率——在規定的環境溫度和濕度下,假定周圍空氣不流通,在長期連續負載不損壞或基本不改變性能的情況下,電阻器上允許消耗的最大功率。為保證安全使用,一般選其額定功率比它在電路中消耗的功率高1~2倍。額定功率分19個等級,常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W。

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圖1-4 常見電位器外形

標稱阻值——產品上標示的阻值,其單位為歐、千歐、兆歐。

允許誤差——電阻器和電位器實際阻值對于標稱阻值的最大允許偏差范圍,它表示產品的精度。

標稱阻值與誤差允許范圍的標識方法見表1-1。

表1-1 色環法標稱阻值所代表的數字或意義

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現舉例說明讀色環法識別電阻標稱值的方法。

1)在電阻體的一端標以彩色環,電阻的色標是由左向右排列的,圖1-5所示的電阻阻值為27000Ω×(1±0.5%)。

2)精密度電阻器的色環標志用五個色環表示。第1至第3色環表示電阻的有效數字,第4色環表示倍乘數,第5色環表示容許偏差,圖1-6所示的電阻阻值為17.5Ω×(1±1%)。

3.電阻器的檢測方法

(1)固定電阻器的檢測

將兩表筆(不分正負)分別與電阻的兩端引腳相接即可測出實際電阻值。為了提高測量精度,應根據被測電阻標稱值的大小來選擇量程。

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圖1-5 四色環電阻

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圖1-6 五色環電阻

注意:測試時,特別是在測幾十千歐以上電阻的阻值時,手不要觸及表筆和電阻的導電部分;被檢測的電阻從電路中焊下來,至少要焊開一個頭,以免電路中的其他元件對測試產生影響,造成測量誤差;色環電阻的阻值雖然能以色環標志來確定,但在使用時最好還是用萬用表測試一下其實際阻值。

(2)電位器的檢測

檢查電位器時,首先要轉動旋柄,看看旋柄轉動是否平滑,開關是否靈活,開關通斷時“咔噠”聲是否清脆,并聽一聽電位器內部接觸點和電阻體摩擦的聲音,如有“沙沙”聲,說明質量不好。用萬用表測試時,先根據被測電位器阻值的大小,選擇好萬用表的合適電阻檔位,然后按照檢測固定電阻器的方法進行檢測。

如萬用表的讀數在電位器軸柄轉動過程中有跳動現象,說明活動觸點有接觸不良的故障。

1.2.2 電容元件

我們將具有儲存電場能特性的電路元件稱為電容元件。電容量又稱作電容,是指在給定電位差下的電荷儲藏量,記為C,國際單位是法[拉](F)。一般來說,電荷在電場中會受力而移動,當導體之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上,造成電荷的累積儲存。電容器儲存電荷量的多少,取決于電容器的電容量,電容量在數值上是等于一個導電極上的電荷量與兩塊極板之間的電位差之比。即

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其中 Q——一個極板上的電荷量(C);U——兩塊極板之間的電位差(V)。

圖1-7為電容元件符號,電容元件兩端電壓與流過電流的關系不再滿足歐姆定律,而是滿足以下關系式

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從上式可知,電容元件的電壓與電流之間是微分的關系。

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圖1-7 電容元件符號

實際電路中有與電容元件相對應的具體器件,稱為電容器。

1.電容器的分類

按結構可分為:固定電容、可調電容、預調電容。

按介質材料可分為:氣體介質電容、液體介質電容、無機固體介質電容、有機固體介質電容、電解電容。

按極性分為:有極性電容和無極性電容。最常見的是無極性(與極性分數對應)電容。

從材料上可以分為:CBB電容(聚乙烯)、滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨石電容、電解電容及鉭電容等。

圖1-8為常見電容器的外形。

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圖1-8 常見電容器外形

2.電容器的主要性能指標

標稱容量和允許誤差——電容器上標有的電容數是電容器的標稱容量,常用的單位有F、uF、nF,pF,他們之間的關系是1F=106uF=109nF=1012pF。電容器的標稱容量和它的實際容量會有誤差,這個誤差的范圍用允許誤差表示,國產電容容量誤差用符號F、G、J、K、L、M來表示,分別對應允許誤差為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

一般,電容器上都直接寫出其容量,也有用數字來標識容量的,通常在容量小于10000pF的時候,用pF做單位,大于10000pF的時候,用μF做單位。為了簡便起見,大于100pF而小于1μF的電容常常不注單位。如有的電容上標有“105”三位有效數字,左起兩位給出電容量的第1、第2位數字,而第3位數字則表示其后加0的個數,單位是pF,此電容容量為1000000pF=1μF。帶小數的電容量常常用字母表示,如1p5、4μ7、3n9分別表示1.5pF、4.7μF和3.9nF。

額定工作電壓——在規定的工作溫度范圍內,電容長期可靠地工作,它能承受的最大直流電壓,就是電容的耐壓,也叫作電容的直流工作電壓。如果在交流電路中,要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V、1000V。

絕緣電阻——由于電容兩極之間的介質不是絕對的絕緣體,它的電阻不是無限大,而是一個有限的數值,一般在1000MΩ以上,電容兩極之間的電阻叫作絕緣電阻,或者叫作漏電電阻,漏電電阻越大越好。

3.電容器的檢測方法

測量電容容量:使用萬用表電容檔,測量前先將電容通過適當的電阻放電,然后將萬用表打到電容檔(F)選擇適應的量程然后將電容插入Cx測試插孔,進行電容容量測量,如100μF的電容,測量出電容容量是98μF或99μF都為正常。對于電解電容要注意極性不要接反。

測量電容好壞:可以選擇用電阻擋或用二極管檔通過測量電容兩個電極之間的阻值來判斷電容是否損壞,如果被測電容兩個電極阻值為001,說明電容內部被擊穿。

1.2.3 電感元件

我們將具有儲存磁場能特性的電路元件稱為電感元件。當線圈通過電流后,在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關系稱為電的感抗,簡稱為電感,用符號L表示,單位為亨[利](H)。

一個通有電流為I的線圈(或回路),其各匝交鏈磁通量的總和稱作該線圈的磁鏈ψ。如果各匝交鏈的磁通量都是Φ,線圈的匝數為N,則線圈的磁鏈ψ=。線圈電流I隨時間變化時,磁鏈Ψ也隨時間變化。根據電磁感應定律,在線圈中將感生自感電動勢eL,其值為

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定義線圈的自感L為自感電動勢eL與電流的時間導數(dI/dt)的比值并冠以負號,即

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將(1-8)代入(1-9)可得:

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電感單位還有:毫亨(mH)、微亨(μH),換算關系為:1H=103mH,1mH=103μH。

電感元件符號如圖1-9所示,電感元件兩端電壓與流過電流之間的關系不滿足歐姆定律,而是滿足如式(1-11)所示的微分關系:

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圖1-9 電感元件符號

實際電路中有與電感元件相對應的實際電路元件,稱為電感器。

1.電感器的分類

按電感值分類:固定電感、可變電感。

按導磁體性質分類:空心線圈、鐵氧體線圈、鐵心線圈、銅心線圈。

按工作性質分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉線圈。

按繞線結構分類:單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。

圖1-10所示為常用電感器外形。

2.電感器的主要性能指標

標稱電感量——反映電感線圈自感應能力的物理量。電感量的大小與線圈的形狀、結構和材料有關。電感量的大小主要取決于線圈的直徑、匝數及有無鐵磁心等。

電感量的標識有直標法和色標法,直標法是在電感線圈的外殼上直接用數字和文字標出電感線圈的電感量,一般單位為μH。色標法即用色環表示電感量,單位為mH,第一二位表示有效數字,第三位表示倍率,第四位為誤差。

電感線圈直流電阻——電感線圈的直流損耗電阻,其值在幾歐到幾百歐之間。

品質因數——用來表示線圈損耗的大小。電感線圈中,存儲能量與消耗能量的比值稱為品質因數,也稱g值,具體表現為線圈的感抗與線圈損耗電阻的比值g=ωL/R

額定電流——電感器正常工作時,允許通過的最大電流。若工作電流大于額定電流,則電感器會因發熱而改變參數,嚴重時會燒毀。

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圖1-10 常用電感器外形

3.電感器的檢測

電感量檢測:大多數萬用表不能直接測量電感量,需要用外接電路后換算,只有少數型號可以直接測量電感量。

電感器好壞判斷:用萬用表歐姆檔測量電感器的直流電阻,如電阻值遠大于標稱值,說明電感器內部斷路;如果電阻值遠小于標稱值,說明電感器內部短路;對于貼片電感此時的讀數應為零。

小問題

既然貼片電感的直流電阻值為零,那么是否可以用導線或0Ω電阻代替呢?

1.2.4 電源元件

電源元件是從實際電源器件中抽象出來的,當實際電源本身的功率損耗可以忽略不計,而只起產生電能的作用時,這種電源便可以用一個電源元件來表示,又稱為理想電源元件。理想電源元件分為理想電壓源和理想電流源。

理想電壓源簡稱為恒壓源。特點是輸出電壓U是由電源本身確定的定值,與輸出電流和外電路的情況無關,而輸出電流I不是定值,與輸出電壓和外電路的情況有關。恒壓源的電路符號如圖1-11所示。

理想電流源簡稱為恒流源。特點是輸出電流I是由電源本身確定的定值,與輸出電壓和外電路的情況無關,而輸出電壓U不是定值,與輸出電流和外電路的情況有關。恒流源的電路符號如圖1-12所示。

此外,對于一個理想的電壓源,內阻應該為0,而理想電流源的內阻應當為無窮大。

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圖1-11 恒壓源的電路符號

a)直流恒壓源 b)交流恒壓源

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圖1-12 恒流源的電路符號

a)直流恒流源 b)交流恒流源

1.3 直流電路分析與檢測

1.3.1 基爾霍夫定律

基爾霍夫定律是電路中電壓和電流所遵循的基本規律,是分析和計算較為復雜電路的基礎。基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。

基爾霍夫定律既可以用于直流電路的分析,也可以用于交流電路的分析,還可以用于含有電子元件的非線性電路的分析。要理解基爾霍夫定律,首先要理解一些有關電路的基本概念。

1.基本概念

支路——串聯的元件我們視它為一條支路,在一條支路中電流處處相等。

節點——三條或三條以上的支路的連接點。

回路——任意閉合的路徑。

網孔——其內部不包含任何支路的回路。

網孔一定是回路,但回路不一定是網孔。

【例1-1】 指出圖1-13中節點、支路、回路和網孔的個數。

解:

根據支路定義可知,圖中有三條支路,分別是I1I2I3所流過的路徑;

根據節點定義可知,圖中有兩個節點,分別是ABCD只是支路上的點,不是節點;

根據回路的定義可知,圖中有三個回路,分別是E1-R1-R3E2-R2-R3E1-R1-R2-E2

根據網孔的定義可知,圖中有兩個網孔,分別是E1-R1-R3E2-R2-R3

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圖1-13 例1-1圖

2.基爾霍夫電流定律(KCL)

基爾霍夫電流定律又稱基爾霍夫第一定律,簡記為KCL,是電流的連續性在集總參數電路上的體現,符合電荷守恒定律。基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節點處各支路電流之間關系的定律,因此又稱為節點電流定律。

基爾霍夫電流定律內容為:在任意電路中任意時刻所有流入某節點的電流的總和等于所有流出這節點的電流的總和。或者描述為:假設進入某節點的電流為正值,離開這節點的電流為負值,則所有涉及這節點的電流的代數和等于零。

用方程式表達,對于電路的任意節點滿足:

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其中,ik是第k個進入或離開這節點的電流,是流過與這節點相連接的第k個支路的電流。對圖1-13中節點A列基爾霍夫電流方程可得:

I1+I2=I3

在列寫節點電流方程時,各電流變量前的正、負號取決于各電流的參考方向對該節點的關系(是“流入”還是“流出”);而各電流值的正、負則反映了該電流的實際方向與參考方向的關系(是相同還是相反)。通常規定,對參考方向背離(流出)節點的電流取正號,而對參考方向指向(流入)節點的電流取負號。對于圖1-13中節點A,如果設流出節點電流為正,流入節點電流為負,則由基爾霍夫電流方程可得:

-I1-I2+I3=0

KCL不僅適用于電路中的節點,還可以推廣應用于電路中任一不包含電源的假設封閉面。即在任一瞬間,通過電路中任一不包含電源的假設封閉面的電流代數和為零。

圖1-14所示為KCL在某電路中的推廣運用,選擇如圖1-14中虛線所示封閉面在所選定的參考方向下有:

I1+I6+I7=I2+I3+I5

3.基爾霍夫電壓定律(KVL)

基爾霍夫電壓定律又稱基爾霍夫第二定律,簡記為KVL,符合能量守恒定律。基爾霍夫電壓定律是確定電路中任意回路內各電壓之間關系的定律,因此又稱為回路電壓定律。

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圖1-14 KCL在某電路中的推廣運用

基爾霍夫電壓定律內容為:沿著閉合回路所有元件兩端的電壓的代數和等于零。或者描述為:沿著閉合回路的所有電壓升的代數和等于所有電壓降的代數和。

用方程式表達,對于電路的任意閉合回路有:

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其中,m是這閉合回路的元件數目,Vk是元件兩端的電壓。對于圖1-13中由E1R1R3構成的回路,可列出基爾霍夫電壓方程:

E1-I1R-I3R3=0

應用基爾霍夫電壓定律列方程時,應先在回路中選定一個繞行方向作為參考,從而確定回路中各電壓的正負。我們可以制定規則,電壓參考方向與繞行方向相同時(繞行方向從高電位指向低電位),電壓取正(負),此時認為電位降低,即電壓降;電壓參考方向與繞行方向相反時(繞行方向從低電位指向高電位),電壓取負(正),此時認為電位升高,即電壓升。例如,用此規定可將圖1-13中由E2R2R3構成的回路進行列式,假設回路繞行方向為順時針,則基爾霍夫電壓方程寫成:

-I3R3-I2R2+E2=0

基爾霍夫電壓定律不僅應用于閉合回路,也可以把它推廣應用于回路的部分電路,即電路中任意兩點之間的電壓等于從高電位點出發沿任意路徑走到低電位點,途中所有電壓降的代數和。

每個閉合回路均可列出一個方程。如果某回路至少有一個支路未被其他方程用過,則稱此回路為獨立回路。對于存在M個獨立回路的電路,可以列出M個獨立的回路電壓方程,它們組成的方程組稱為基爾霍夫第二方程組。

【例1-2】 如圖1-15所示電路,已知I1=1A,I2=2A,I3=5A,I4=-3A,試求I5

解:根據圖中各電流方向,列出節點電流方程為:

I1+I3=I2+I4+I5

則:I5=I1+I3-I4-I2=(1+5+3-2)A=7A

【例1-3】 如圖1-16所示是兩個電源并聯對負載供電的電路。I1=4A,I3=-1A,R1=12Ω,R2=3Ω,R3=6Ω。求支路電流I2和電源電動勢E1E2

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圖1-15 例1-2

解:據節點電流定律可得

I3=I1+I2

可求出 I2=I3-I1=-5A

在回路E2-R3-R2-E2中,據回路電壓定律可得

E2=I2R2+I3R3

可求出 E2=I2R2+I3R3=(-5)×3V+(-1)×6V=-24V

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圖1-16 例1-3

在回路E1-R1-R3-E1中,據回路電壓定律可得

E1=I1R1+I3R3

可求出 E1=I1R1+I3R3=4×12V+(-1)×6V=42V

1.3.2 電位計算與檢測

在實際電氣、電子技術中,特別是電子維修技術中,大量的數據是通過對電位進行分析得到的。所以,認真研究電路中的電位,對一線工程技術人員是很重要的。

1.電位的計算

計算電路中某點電位,要遵循以下步驟:

1)設定零電位點及電流的參考方向。

2)分析電路,根據已知條件求出電路中某些元件上的電流。

3)根據電位的定義計算電位。

根據定義計算某點電位,即計算該點到零電位點間的電壓時,要注意,路徑的繞行方向與電流參考方向之間的關系。

繞行方向和參考方向相同電壓值為正,繞行方向和參考方向相反電壓值為負;繞行時如遇到電源,則先經過電源正極時加上電源的電動勢,反之減去電動勢。

【例1-4】 如圖1-17a、b局部電路,已知電阻R1=2Ω,R2=3Ω,電源電動勢E=6V,內阻不計,C點接地,電流I=0.5A,從A流向D,試求:(1)ABBCCD兩點間的電壓UABUBCUCD。⑵AC、BD兩點間的電壓UACUBD

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圖1-17 例1-4

解:圖a:(1)UAB=IR1=(0.5×2)V=1V,UBC=E=6V,

UCD=IR2=(0.5×3)V=1.5V

(2)UAC=UAB+UBC=IR1+E=(0.5×2+6)V=7V

UBD=UBC+UCD=E+IR2=(6+0.5×3)V=7.5V

圖b:(1)UAB=-IR1=-1V

UBC=E=6V

UCD=-IR2=-1.5V

(2)UAC=UAB+UBC=5V

UBD=UBC+UCD=4.5V

【例1-5】 閉合電路如圖1-18所示,已知電源電動勢E=9V,內電阻不計,外電路電阻R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω。若D點接地,試求ABC3點的電位。

解:

(1)由于整個電路是由電源E與電阻R1R2R3串聯而成的一閉合回路,則由閉合電路的歐姆定律有:

I=E/(R1+R2+R3)=9/(1+2+3)A=1.5A

(2)設順時針方向為電流的參考方向,如圖1-18所示。

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圖1-18 例1-5

(3)Vc=UCD=IR3=(1.5×3)V=4.5V

VB=UBD=IR2+IR3=(1.5×2+1.5×3)V=7.5V

VA=UAD=IR1+IR2+IR3=(1.5×1+1.5×2+1.5×3)V=9V

【例1-6】 如圖1-19所示,已知E=16V,R1=4Ω,R2=3Ω,R3=1Ω,R4=5Ω,試求b點電位Vb

解:由于R4中無電流通過(f點斷路),d點與f點電壓Udf=0。電路中

I=E/(R1+R2+R3)=16/(4+3+1)A=2A

Vb=Ubc=IR2=(2×3)V=6V

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圖1-19 例1-6

2.電位的檢測

電路中某點的電位是該點到零電位點的電壓,測量電位時,將萬用表調到直流電壓檔,將黑表筆放在接地點或電源負極,紅表筆放在被測點,此時萬用表的讀數即為被測點的電位。實際汽車電路故障檢測時,可用萬用表檢測熔絲兩引腳對搭鐵的電位來判斷熔絲是否熔斷。

1.3.3 電路的暫態分析

前述內容講到電容和電感元件兩端電壓和流過電流之間是微分的關系,當電路狀態發生變化(如開關動作)的時候,電容和電感由于涉及充電或放電的問題,其電壓與電流不能立即變到相應的穩定狀態,而是要經過一定的變化過程。一般來說,電路從一個穩態經過一定的時間到另一個穩態的物理過程稱為過渡過程。和穩態相對應,電路的過渡過程稱為暫態過程。

1.電路的暫態分析

分析電路的暫態過程,首先要理解以下幾個概念:

換路——換路是指電路的開、斷或變動。一般設t=0時換路。

舊穩態——換路前電路的穩定狀態。t=0-時,是指換路前(舊穩態)的最后瞬間。

新穩態——換路后電路的穩定狀態。t=0+時,是指換路后(過渡過程)的最初瞬間。

2.換路定則

由于暫態過程中儲能元件的能量不能突變,故有以下換路定則成立:

uC(0-)=uC(0+) (1-14)

iL(0-)=iL(0+) (1-15)

換路定則表示換路瞬間,電容上的電壓和電感上的電流不能突變,稱不可突變量;而其他各量則不受能量的約束是可突變量,如電容上的電流等。換路定則只適用于換路瞬間,利用它可以確定暫態過程中電容電壓、電感電流的初始值。

3.初始值的確定

初始值是指t=0+時各電壓、電流的值。求初始值步驟如下:

t=0-的電路中,求出uC(0-)或iL(0-)不可突變量;由換路定律得出初始值,

uC(0+)=uC(0-

iL(0+)=iL(0-

t=0+的電路中,求其他可突變量的初始值。

注意:在t=0+電路中,把初始值uC(0+)或iL(0+)當電源處理。

換路前,如果儲能元件沒有儲能,uC(0+)=0,iL(0+)=0,則在t=0+的電路中,將電容元件短路,電感元件開路。

換路前,若儲能元件儲有能量,uC(0+)=uC(0-),iL(0+)=iL(0-),則在t=0+的電路中,電容元件用一恒壓源代替,其電壓為uC(0-);電感元件可用一恒流源代替,其電流為iL(0-)。對于初學者,求初始值是個難點,要從概念上真正理解才行。

4.一階電路暫態分析的三要素法

三要素法是通過經典法推導得出的一個表示指數曲線的公式。避開了解微分方程的麻煩,它可以快速、準確地解決一階電路問題。

三要素法一般公式:

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上式只適用于在階躍激勵下的一階線性暫態電路的分析,只要求出其中三個要素,即可描述一階電路的暫態過程。

三個要素的意義:

1)穩態值f(∞):換路后,電路達到新穩態時的電壓或電流值。當直流電路處于穩態時,電路的處理方法是:電容開路,電感短路,用求穩態電路的方法求出所求量的新穩態值。

2)初始值f(0+):f(0+)是指任意元件上的電壓或電流的初始值。

3)時間常數τ:用來表征暫態過程進行快慢的參數,單位為秒。它的意義在于:

①τ越大,暫態過程的速度越慢,τ越小,暫態過程的速度則越快。

②理論上,當τ為無窮大時,暫態過程結束;實際中,當τ=(3~5)τ時,即可認為暫態過程結束。

時間常數的求法是:對于RC電路τ=RC,對于RL電路τ=L/R。這里RLC都是等效值,其中R是把換路后的電路變成無源電路,從電容(或電感)兩端看進去的等效電阻。

③同一電路中,各個電壓、電流量的τ相同,充、放電的速度是相同的。

電路分析中,外部輸入電源通常稱為激勵;在激勵下,各支路中產生的電壓和電流稱為響應。不同的電路換路后,電路的響應是不同的時間函數。

1)零輸入響應是指無電源激勵,輸入信號為零,僅由初始儲能引起的響應,其實質是電容元件放電的過程。即:

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2)零狀態響應是指換路前初始儲能為零,僅由外加激勵引起的響應,其實質是電源給電容元件充電的過程。即:

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3)全響應是指電源激勵和初始儲能共同作用的結果,其實質是零輸入響應和零狀態響應的疊加。

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應用三要素法求出的暫態方程可滿足在階躍激勵下所有一階線性電路的響應情況,如從RC電路的暫態分析中所得出的電壓和電流的充、放電曲線如圖1-20所示,這四種情況都可以用三要素法直接求出和描述,因此三要素法是既簡單又準確的方法。

小問題

汽車電路里有哪些電路可以用基爾霍夫定律?

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圖1-20 放電曲線

a)f(0+)=0 b)f(∞)=0 c)f(∞)>f(0+) d)f(0+)>f(∞)

1.4 汽車電工電子常用儀器儀表的使用

1.4.1 數字萬用表、汽車專用萬用表

1.數字萬用表

現在,數字式測量儀表已成為主流,有取代模擬式儀表的趨勢。與模擬式儀表相比,數字式儀表靈敏度高,準確度高,顯示清晰,過載能力強,便于攜帶,使用更簡單。下面以VC9802型數字萬用表為例,簡單介紹其使用方法和注意事項。圖1-21為數字萬用表。

(1)使用方法

1)使用前,應認真閱讀有關使用說明書,熟悉電源開關、量程開關、插孔及特殊插口的作用。

2)將電源開關置于ON位置。

3)交直流電壓的測量:根據需要將量程開關撥至DCV(直流)或ACV(交流)的合適量程,紅表筆插入V/Ω孔,黑表筆插入COM孔,并將表筆與被測線路并聯,讀數即顯示。

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圖1-21 數字萬用表

4)交直流電流的測量:將量程開關撥至DCA(直流)或ACA(交流)的合適量程,紅表筆插入mA孔(<200mA時)或10A孔(>200mA時),黑表筆插入COM孔,并將萬用表串聯在被測電路中即可。測量直流量時,數字萬用表能自動顯示極性。

5)電阻的測量:將量程開關撥至Ω的合適量程,紅表筆插入V/Ω孔,黑表筆插入COM孔。如果被測電阻值超出所選擇量程的最大值,萬用表將顯示“1”,這時應選擇更高的量程。測量電阻時,紅表筆為正極,黑表筆為負極,這與指針式萬用表正好相反。因此,測量晶體管、電解電容器等有極性的元器件時,必須注意表筆的極性。

(2)使用注意事項

1)如果無法預先估計被測電壓或電流的大小,則應先撥至最高量程檔測量一次,再視情況逐漸把量程減小到合適位置。測量完畢,應將量程開關撥到最高電壓檔,關閉電源。

2)滿量程時,儀表僅在最高位顯示數字“1”,其他位均消失,這時應選擇更高的量程。

3)測量電壓時,應將數字萬用表與被測電路并聯。測電流時應與被測電路串聯,測直流量時不必考慮正、負極性。

4)當誤用交流電壓檔去測量直流電壓,或者誤用直流電壓檔去測量交流電壓時,顯示屏將顯示“000”,或低位上的數字出現跳動。

5)禁止在測量高電壓(220V以上)或大電流(0.5A以上)時換量程,以防止產生電弧,燒毀開關觸點。

6)當顯示“”“BATT”或“LOWBAT”時,表示電池電壓低于工作電壓。

2.汽車專用萬用表

(1)萬用表的種類

笛威TWAY9206A、TWAY9406A,美國艾克強MODRL2882、MODEL3002、Sun-proCp7678,薩美特SDM586、SDM786,均為OTC系列汽車萬用表。圖1-22為DY2201A型數字式汽車萬用表。

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圖1-22 DY2201A型數字式汽車萬用表

(2)萬用表操作界面介紹

開關介紹如圖1-23所示。

功能介紹如圖1-24~圖1-26所示。

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圖1-23 開關介紹

插孔介紹如圖1-27所示。

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圖1-24 功能介紹

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圖1-25 功能介紹

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圖1-26 功能介紹

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圖1-27 插孔介紹

電壓的測量檔位置于電壓測量檔,紅黑表筆接在被測設備兩端。

方法:1)表筆插到相應的孔內。

2)估算電壓的大小,選擇相應的檔位(無法確定時從大檔換到小檔)。

3)測量時與被測量設備并聯。

指針表看檔位取刻度讀數,數字表直接讀取顯示的值,為0時,說明量程選得太大;為1時,說明量程選得太小。功能介紹如圖1-28所示。

萬用表使用注意事項:

1)在測電流、電壓時,不能帶電換量程。

2)選擇量程時,先選大的,后選小的,盡量使被測值接近于量程。

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圖1-28 功能介紹

3)用畢,應使轉換開關在交流電壓最大檔位或空檔上。

1.4.2 電流鉗

1.鉗形電流表的特點

(1)優點

不切斷電路的情況下測量電路中的電流,使用方便。

(2)缺點

準確度不高,只有2.5和5.0兩級。

2.鉗形電流表的分類

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3.指針式鉗形電流表的結構原理

(1)互感器式鉗形電流表構造及原理

由電流互感器和整流系電流表組成。電流互感器的鐵心呈鉗口形,當緊握鉗形電流表的把手時,其鐵心張開,將通有被測電流的導線放入鉗口中。松開把手后鐵心閉合,通有被測電流的導線相當于電流互感器的一次側,于是在二次側就會產生感應電流,并送入整流系電流表測出電流數值。電流鉗如圖1-29所示。

(2)電磁系鉗形電流表構造及原理

由電磁系測量機構組成,處在鐵心鉗口中的導線相當于電磁系測量機構中的線圈。當被測電流通過導線時,會在鐵心中產生磁場,使可動鐵片磁化,產生電磁推力,帶動儀表指針偏轉,指示出被測電流的大小,如圖1-30所示。

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圖1-29 電流鉗

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圖1-30 電磁系鉗形電流表構造及原理

1—被測電流導線 2—動鐵片 3—磁路系統

4.鉗形電流表的使用

1)測量前,先機械調零。

2)估計被測電流的大小,選擇合適量程。

3)若無法估計,應從最大量程開始測量,逐步變換。

4)測量時,將被測支路導線置于鉗口的中央。當指針穩定,進行讀數。

鉗形電流表注意事項:

1)測量前,檢查鉗形電流表鐵心的橡膠絕緣是否完好,鉗口應清潔、無銹,閉合后無明顯的縫隙。

2)改變量程時應將鉗形電流表的鉗口斷開。

3)為減小誤差,測量時被測導線應盡量位于鉗口的中央,并垂直于鉗口。

4)測量結束,應將量程開關置于最高檔位,以防下次使用時疏忽,未選準量程進行測量,損壞儀表。

1.4.3 電烙鐵

1.電烙鐵

常用電烙鐵分內熱式和外熱式兩種,如圖1-31所示。內熱式電烙鐵的烙鐵頭在電熱絲的外面,這種電烙鐵加熱快且重量輕。外熱式電烙鐵的烙鐵頭是插在電熱絲里面,它加熱雖然較慢,但相對講比較牢固。

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圖1-31 電烙鐵

a)外熱式電烙鐵 b)內熱式電烙鐵

內熱式電烙鐵體積較小,而且價格便宜。一般電子制作都用20~30W的內熱式電烙鐵。內熱式電烙鐵發熱效率較高,而且更換烙鐵頭也較方便。

外熱式如名字所講,“外熱”就是指“在外面發熱”,因發熱電阻在電烙鐵的外面而得名。它既適合于焊接大型的元部件,也適用于焊接小型的元器件。由于發熱電阻絲在烙鐵頭的外面,有大部分的熱散發到外部空間,所以加熱效率低,加熱速度較緩慢。一般要預熱6~7min才能焊接。其體積較大,焊小型器件時顯得不方便。但它有烙鐵頭使用的時間較長、功率較大的優點,有25W、30W、50W、75W、100W、150W、300W等多種規格。大功率的電烙鐵通常是外熱式的。

電烙鐵直接用220V交流電源加熱。電源線和外殼之間應是絕緣的,電源線和外殼之間的電阻應是大于200MΩ。

除了上述內熱式和外熱式電烙鐵外,還有恒溫電烙鐵、吸錫電烙鐵和氣焊烙鐵等。

2.電烙鐵使用的注意事項

1)新買的烙鐵在使用之前必須先給它蘸上一層錫(給烙鐵通電,然后在烙鐵加熱到一定的時候就用錫條靠近烙鐵頭),使用久了的烙鐵將烙鐵頭部銼亮,然后通電加熱升溫,并將烙鐵頭蘸上一點松香,待松香冒煙時再上錫,使烙鐵頭表面先鍍上一層錫。

2)電烙鐵通電后溫度高達250℃以上,不用時應放在烙鐵架上,較長時間不用時應切斷電源,防止高溫“燒死”烙鐵頭(被氧化)。要防止電烙鐵燙壞其他元器件,尤其是電源線,若其絕緣層被烙鐵燒壞而未注意容易引發安全事故。

3)不要猛力敲打電烙鐵,以免震斷電烙鐵內部電熱絲或引線而產生故障。

4)電烙鐵使用一段時間后,可能在烙鐵頭部留有錫垢,在烙鐵加熱的條件下,我們可以用濕布輕擦。如有出現凹坑或氧化塊,應用細紋銼刀修復,或者直接更換烙鐵頭。

3.焊料

焊料是一種易熔金屬,它能使元器件引線與印制電路板的連接點連接在一起。錫(Sn)是一種質地柔軟、延展性大的銀白色金屬,熔點為232℃,在常溫下化學性能穩定,不易氧化,不失金屬光澤,抗大氣腐蝕能力強。鉛(Pb)是一種較軟的淺青白色金屬,熔點為327℃,高純度的鉛耐大氣腐蝕能力強,化學穩定性好,但對人體有害。錫中加入一定比例的鉛和少量其他金屬可制成熔點低、流動性好、對元器件和導線的附著力強、機械強度高、導電性好、不易氧化、抗腐蝕性好、焊點光亮美觀的焊料,一般稱焊錫。

手工焊接常用絲狀焊錫,如圖1-32所示。

4.焊劑

(1)助焊劑

助焊劑一般可分為無機助焊劑、有機助焊劑和樹脂助焊劑,能溶解去除金屬表面的氧化物,并在焊接加熱時包圍金屬的表面,使之和空氣隔絕,防止金屬在加熱時氧化;可降低熔融焊錫的表面張力,有利于焊錫的濕潤。

(2)阻焊劑

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圖1-32 焊錫

限制焊料只在需要的焊點上進行焊接,把不需要焊接的印制電路板的板面部分覆蓋起來,保護面板使其在焊接時受到的熱沖擊小,不易起泡,同時還起到防止橋接、拉尖、短路及虛焊等情況。

使用焊劑時,必須根據被焊件的面積大小和表面狀態適量使用,用量過小則影響焊接質量,用量過多,焊劑殘渣將會腐蝕元件或使印制電路板絕緣性能變差。小問題

汽車電路維修里,哪些電路可以用電烙鐵維修?

1.5 實訓

1.5.1 實訓1 電阻器、電容器的識別與檢測及萬用表的使用

1.實訓目的

1)熟悉電阻器、電容器的外形、型號命名法。

2)學習用萬用表檢測電阻器、電容器的方法。

3)學習使用萬用表。

2.實訓設備與儀器

萬用表 1只

不同型號的電阻器、電容器 若干只。

3.預習內容

萬用表的使用、電阻器和電容器的檢測方法

4.實訓內容

(1)電阻的識別和檢測,將結果填入表1-2中。

表1-2 電阻的識別和檢測

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(2)色環電阻的識別和檢測,將結果記錄入表1-3中。

表1-3 色環電阻的識別和檢測

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(3)測量直流電壓和電流

按電路圖1-33連好線路,測試電源電壓、電阻R的電壓及回路中的電流。將結果記錄入表1-4中。

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圖1-33 直流電壓和電流測量電路

表1-4 直流電壓和電流的測量

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1.5.2 實訓2 基爾霍夫定律的驗證

1.實訓目的

1)練習電路接線,學習電壓表,電流表,穩壓電源的使用方法。

2)加深對基爾霍夫定律的理解。

3)加深對電壓、電流參考方向的理解。

2.實訓設備與儀器

直流穩壓電源30V可調 1臺

電阻器20Ω、50Ω、100Ω×(1±5%)/0.5W 各1只

數字萬用表 1只

3.預習內容

基爾霍夫定律、萬用表的使用

4.實訓內容

1)連接圖1-34所示電路(開關S1、S2均斷開),經教師檢查無誤后,方可進行下一步。

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圖1-34 驗證基爾霍夫定律電路圖

2)調節穩壓電源,第一組的輸出為15V作為E1,第二組的輸出電壓為3V作為E2,把S1、S2分別合向點1和點4。

3)將各電流表讀數記入表1-5中的實測欄內,并驗算欄內a節點電流的代數和是否為0。

4)用電壓表分別測量各元件電壓UabUbcUcdUdaUca,記錄入表1-6中。并驗算回路abcdaabca的電壓代數和。

表1-5 數據記錄表

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表1-6 數據記錄表

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1.5.3 實訓3 橋式電阻傳感器電路模擬與檢測

1.實訓目的

1)理解橋式電阻傳感器工作原理。

2)了解傳感器信號的產生與處理。

2.實訓設備與儀器

電工實訓板、數字萬用表。

3.預習內容

橋式電阻傳感器工作原理、電位與電流的檢測方法。

4.實訓內容

1)按照圖1-35所示為橋式電阻傳感器工作電路,分析電路的工作原理。

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圖1-35 橋式電阻傳感器工作電路

2)檢測電路中各節點電位和各支路電流大小,并記錄。

3)按照順時針方向改變電阻器的阻值,觀察各節點電位和各支路電流的變化。

4)按照逆時針方向改變電阻器的阻值,觀察各節點電位和各支路電流的變化。

1.6 小結

1)電路理論的研究對象是實際電路的理想化模型,它是由理想電路元件組成。理想電路元件是從實際電路器件中抽象出來的,可以用數學公式精確定義。

2)電流和電壓是電路中最基本的物理量,定義電流方向為正電荷移動的方向;電壓方向為電位降低的方向。

3)參考方向是人為假設的電流或電壓數值為正的方向,電路理論中涉及的電流或電壓都是對應于假設的參考方向的代數量。當一個元件或一段電路上電流和電壓參考方向一致時,稱為關聯參考方向。

4)功率是電路分析中常用的物理量,當支路電流和電壓為關聯參考方向時,計算結果表示支路吸收(消耗)功率;當電流和電壓為非關聯參考方向時,計算結果表示支路提供(產生)功率。

5)基爾霍夫定律表明電路中支路電流、支路電壓的拓撲約束關系,它與組成支路的元件性質無關。

基爾霍夫電流定律(KCL):對于任何集總參數電路,在任一時刻流出任一節點或封閉面的全部支路電流的代數和等于零。KCL體現了節點或封閉面的電流連續性或電荷守恒性。

基爾霍夫電壓定律(KVL):對于任何集總參數電路,在任一時刻沿任一回路或閉合節點序列的各段電壓的代數和等于零。KVL體現了回路或閉合節點序列的電位單值性或能量守恒性。

1.7 習題

一、填空題

1.電流所經過的路徑叫作____,通常由____、____和____三部分組成。

2.____是電路中產生電流的根本原因,數值上等于電路中____的差值。

3.____具有相對性,其大小、正負相對于電路參考點而言。

4.衡量電源力作功本領的物理量稱為____,它只存在于____內部,其參考方向規定由____電位指向____電位,與____的參考方向相反。

5.電流所做的功稱為____,其單位有____和____;單位時間內電流所做的功稱為____,其單位有____和____。

6.通常我們把負載上的電壓、電流方向稱作____方向;而把電源上的電壓和電流方向稱為____方向。

7.____定律體現了線性電路元件上電壓、電流的約束關系,與電路的連接方式無關;其中____定律體現了電路中任意結點上匯集的所有____的約束關系,____定律體現了電路中任意回路上所有____的約束關系,具有普遍性。

二、判斷下列說法的正確與錯誤

1.集總參數元件的電磁過程都分別集中在各元件內部進行。( )

2.實際電感線圈在任何情況下的電路模型都可以用電感元件來抽象表征。( )

3.電壓、電位和電動勢定義式形式相同,所以它們的單位一樣。( )

4.電流由元件的低電位端流向高電位端的參考方向稱為關聯方向。( )

5.電功率大的用電器,電功也一定大。( )

6.電路分析中一個電流得負值,說明它小于零。( )

7.電路中任意兩個結點之間連接的電路統稱為支路。( )

8.網孔都是回路,而回路則不一定是網孔。( )

9.應用基爾霍夫定律列寫方程式時,可以不參照參考方向。( )

10.電壓和電流計算結果得負值,說明它們的參考方向假設反了。( )

11.理想電壓源和理想電流源可以等效互換。( )

三、單項選擇題

1.當電路中電流的參考方向與電流的真實方向相反時,該電流( )

A.一定為正值 B.一定為負值 C.不能肯定是正值或負值

2.已知空間有a、b兩點,電壓Uab=10V,a點電位為Va=4V,則b點電位Vb為( )

A.6V B.-6V C.14V

3.一電阻R上電壓方向與參考方向不一致,令u=-10V,消耗功率為0.5W,則電阻R為( )

A.200Ω B.-200Ω C.±200Ω

4.兩個電阻串聯,R1R2=1∶2,總電壓為60V,則U1的大小為( )

A.10V B.20V C.30V

5.一個輸出電壓幾乎不變的設備有載運行,當負載增大時,是指( )

A.負載電阻增大 B.負載電阻減小 C.電源輸出的電流增大

四、計算分析題

1.電路如圖1-36所示,已知U=3V,求R

2.電路如圖1-37所示,已知US=3V,IS=2A,求UABI

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圖1-36 題1圖

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圖1-37 題2圖

3.分別計算S打開與閉合時圖1-38所示電路中AB兩點的電位。

4.試求圖1-39所示電路的入端電阻RAB

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圖1-38 題3圖

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圖1-39 題4圖

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