1.汽车电路常用器件.课件.ppt
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- 汽车 电路 常用 器件 课件
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1、项目一项目一 汽车常用电气元器件汽车常用电气元器件电阻、电容电阻、电容及及电感电感元件元件1.1半导体器件半导体器件1.21.1 1.1 电阻、电容及电感元件电阻、电容及电感元件1 1掌握电阻、电容、电感元件的掌握电阻、电容、电感元件的基本概念基本概念。2 2掌握电阻、电容、电感元件的掌握电阻、电容、电感元件的识别与检测识别与检测。3 3了解电阻、电容、电感元件了解电阻、电容、电感元件在汽车上的应用在汽车上的应用。4 4学会使用指针式万用表学会使用指针式万用表测量电阻的方法测量电阻的方法。1.1.1 电阻元件电阻元件1.1.1 电阻元件电阻元件1)1)电电子在导体中流动时会受到一些阻碍,形成了
2、电阻。子在导体中流动时会受到一些阻碍,形成了电阻。1.1.1 电阻元件电阻元件1 1电阻的定义电阻的定义电路中的元件,如不另加说明,都是指电路中的元件,如不另加说明,都是指理想元件理想元件。分析研究电路的一项基本内容就是分析电路或元件的分析研究电路的一项基本内容就是分析电路或元件的电压、电流及其它们的关系,即电压、电流及其它们的关系,即伏安关系或伏安特性伏安关系或伏安特性。1)1)电电子在导体中流动时会受到一些阻碍,形成了电阻。子在导体中流动时会受到一些阻碍,形成了电阻。2)2)电阻元件(简称为电阻)。电阻元件(简称为电阻)。uRi电阻伏安特性曲线电阻伏安特性曲线 (a) (a) 线性电阻线性
3、电阻 (b) (b) 非线性电阻非线性电阻(1-1) 电阻元件的伏安特性有电阻元件的伏安特性有线性线性和和非线性非线性之分。如果电压之分。如果电压与电流成正比关系与电流成正比关系( (图图a)a),这类电阻元件称为线性电阻元,这类电阻元件称为线性电阻元件,它两端的电压与电流服从欧姆定律。即件,它两端的电压与电流服从欧姆定律。即( (图图b)b)所示为半导体二极所示为半导体二极管的伏安特性曲线,它不管的伏安特性曲线,它不是一条直线,其电压与电是一条直线,其电压与电流之间不符合欧姆定律,流之间不符合欧姆定律,这类元件称为非线性电阻这类元件称为非线性电阻元件,其阻值随着电压、元件,其阻值随着电压、电
4、流的变化而变化,不是电流的变化而变化,不是一个定值。一个定值。 如果电阻元件上电压与电流的参考方向非关联,欧姆定律式子前应加“”! 注意注意若令若令G G=1/=1/R R,则,则G G称为电阻元件的电导。称为电阻元件的电导。电导的单位为西门子(电导的单位为西门子(S S)。)。 GiRiu(1-2)电路中电阻元件取用的电路中电阻元件取用的功率功率为:为: 22upu iR iR(1-4)从上式可以看出不论从上式可以看出不论 是正值还是负值,是正值还是负值,P P 总是总是大于零,说明电阻元件总是消耗电功率的,与电压、大于零,说明电阻元件总是消耗电功率的,与电压、电流的实际方向无关,故电阻是电
5、流的实际方向无关,故电阻是耗能元件耗能元件。ui、 在直流电路中,当电压与电流取关联参考方向时,在直流电路中,当电压与电流取关联参考方向时,电阻元件在时间电阻元件在时间t t内消耗的电能为:内消耗的电能为:tRURtIUItUqW)/(22RURIUItWP/22 电阻元件消耗的电功率为:电阻元件消耗的电功率为:解解A273.022060UPI806273.0220IUR一个月的用电量一个月的用电量 WPt60(W)30 (h) 5.4kWh来计算和或可用PURIPR22已知:已知:有一有一220V220V,60W60W的电灯,接在的电灯,接在220V220V的电源上,的电源上,求通过电灯的求
6、通过电灯的电流电流和电灯在和电灯在220V电压下工作时电压下工作时电阻电阻如每晚用如每晚用3 3小时,问一个月消耗电能多少?小时,问一个月消耗电能多少?练习:练习:=5.4度电度电电阻的单位为欧姆(电阻的单位为欧姆(),简称欧。),简称欧。1.1.1 电阻元件电阻元件2 2电阻的单位电阻的单位 101k3101M6 是用阿拉伯数字和单位符号在电阻器表面直接标出标称是用阿拉伯数字和单位符号在电阻器表面直接标出标称阻值。阻值。1.1.1 电阻元件电阻元件3 3电阻电阻常见的标注方法常见的标注方法是用不同颜色的环在电阻器的表面标出标称阻值和允许是用不同颜色的环在电阻器的表面标出标称阻值和允许误差。误
7、差。 (1)直标法直标法(2)色环法色环法颜色颜色第一位第一位有效数字有效数字第二位第二位有效数字有效数字倍乘数倍乘数允许误差允许误差% %黑黑00100棕棕111011红红221022橙橙33103黄黄44104绿绿551050.5蓝蓝661060.2紫紫771070.1灰灰88108白白99109金金10-15银银10-210无色无色20表1-1四色环电阻色环各位含义 1 1)四色环电阻)四色环电阻2 2)五色环电阻)五色环电阻1.1.1 电阻元件电阻元件电阻元件在汽车上的典型应用电阻元件在汽车上的典型应用1.1.1 电阻元件电阻元件1.1.1 电阻元件电阻元件电容元件是从实际电容器抽象出
8、来的电路模型。电容元件是从实际电容器抽象出来的电路模型。1.1.2 电电容元件容元件1 1电容的定义电容的定义任何两块非常靠近的金属导体,中间隔以绝缘物质就构任何两块非常靠近的金属导体,中间隔以绝缘物质就构成一个电容器,电容器加上电压后,两块极板上将出现成一个电容器,电容器加上电压后,两块极板上将出现等量异号电荷,并在两极板间形成电场,储存等量异号电荷,并在两极板间形成电场,储存电场能电场能。即:即:uqC (1-5) 电容的伏安特性:电容的伏安特性:0i 上式表明:只有电容上的电压变化时,电容两端才有电上式表明:只有电容上的电压变化时,电容两端才有电流。在直流电路中,电容上即使有电压,但其对
9、时间的流。在直流电路中,电容上即使有电压,但其对时间的变化率为变化率为0,即,即 ,此时电容相当于开路状态,因此,此时电容相当于开路状态,因此电容具有电容具有隔直通交隔直通交的作用。的作用。 (1-6) tuCtqidddd电容元件极板间储存的电场能量为:电容元件极板间储存的电场能量为:2C001dd2tuWui tCu uCu (1-7) 上式说明,电容元件在某时刻储存的电场能量与元件在上式说明,电容元件在某时刻储存的电场能量与元件在该时刻所承受的电压的平方成正比。电容元件该时刻所承受的电压的平方成正比。电容元件不消耗能不消耗能量量,故称为,故称为储能元件储能元件。 1.1.1 电阻元件电阻
10、元件1.1.1 电阻元件电阻元件在国际单位制中,电容的单位为法拉(在国际单位制中,电容的单位为法拉( )。)。1.1.2 电电容元件容元件2 2电容的单位电容的单位pF10F10F1126F(1)数字标注法数字标注法3 3电容的标识方法电容的标识方法 用三位整数表示容量大小,第一、二位为电容量的有用三位整数表示容量大小,第一、二位为电容量的有效数字,第三位为有效数字后面加零的个数,单位为效数字,第三位为有效数字后面加零的个数,单位为皮法(皮法( )。)。pF如:如:223223、3393391.1.1 电阻元件电阻元件1.1.1 电阻元件电阻元件1.1.2 电电容元件容元件将容量的整数部分写在
11、容量单位标注符号的前面,小将容量的整数部分写在容量单位标注符号的前面,小数部分写在容量单位标注符号的后面,如图所示。数部分写在容量单位标注符号的后面,如图所示。(2)文字表示法文字表示法 (3)色标法色标法 电容式闪光器电容式闪光器 电容式闪光器电路电容式闪光器电路电容器在汽车上的典型应用电容器在汽车上的典型应用电感元件是从实际电感线圈抽象出来的电路模型。电感元件是从实际电感线圈抽象出来的电路模型。 1.1.3 电电感元件感元件1 1电感的定义电感的定义当电感线圈通以电流时,将产生磁通,在其内部及周围当电感线圈通以电流时,将产生磁通,在其内部及周围建立磁场,储存建立磁场,储存磁场能量磁场能量。
12、即:。即: iL (1-8) 当忽略导线电阻及线圈匝与匝之间的电容时,可将当忽略导线电阻及线圈匝与匝之间的电容时,可将其其抽象为抽象为只具有储存磁场能量性质的电感元件。只具有储存磁场能量性质的电感元件。其伏安特性为:其伏安特性为:LddiueLt (1-9)0u上式表明,只有电感上的电流变化时,电感两端才有电上式表明,只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,电感上即使有电流通过,但其对时压。在直流电路中,电感上即使有电流通过,但其对时间的变化率为间的变化率为0,即,即 ,在直流电流中电感相当于,在直流电流中电感相当于短短路路状态。状态。0u电感元件中储存的磁场能量为:电感元件中
13、储存的磁场能量为:20021ddiLiiLtiuWitL (1-10) 上式说明,电感元件在某时刻储存的磁场能量,与该时上式说明,电感元件在某时刻储存的磁场能量,与该时刻流过的电流的平方成正比。电感元件刻流过的电流的平方成正比。电感元件不消耗能量不消耗能量,故,故称为称为储能元件储能元件。2 2电感的单位电感的单位H10mH10H163在国际单位制中,电感的单位为亨利(在国际单位制中,电感的单位为亨利( )。)。 H将电感的主要参数用文字直接标注在电感器的外壳上,将电感的主要参数用文字直接标注在电感器的外壳上,如图如图1-131-13所示。所示。 1.1.3 电电感元件感元件3 3电感的电感的
14、标注方法标注方法图图1-13 电感元件直标法电感元件直标法(1)直标法直标法在电感器的外壳涂上各种不同颜色的环,各色环颜色的在电感器的外壳涂上各种不同颜色的环,各色环颜色的含义与色环电阻标志相同。单位为微亨(含义与色环电阻标志相同。单位为微亨(HH)。)。例:某一电感器的色环标志依次为:棕、红、红、银,例:某一电感器的色环标志依次为:棕、红、红、银,则表示其电感量为,允许误差为。则表示其电感量为,允许误差为。(2)色环法色环法1.1.3 电电感元件感元件电感在汽车上的典型应用电感在汽车上的典型应用图图1-16 舌簧开关式电流传感器舌簧开关式电流传感器 1.2 1.2 半导体半导体器件器件1.
15、1. 掌握半导体元件的掌握半导体元件的结构、性能、工作原理结构、性能、工作原理 和特点和特点。2. 2. 正确分析电子电路的工作原理。正确分析电子电路的工作原理。3. 3. 正确选择和合理使用正确选择和合理使用半导体元件。半导体元件。4 4学会半导体二极管和三极管的学会半导体二极管和三极管的测量方法测量方法。 1.2.1 半导体及半导体及PN结结半导体的特点:半导体的特点: 半导体导电特性独有的特点半导体导电特性独有的特点热敏性热敏性光敏性光敏性杂敏性杂敏性自然界中的物质按导电性能可以分为自然界中的物质按导电性能可以分为导体导体半导体半导体绝缘体绝缘体完全纯净、原子结构排列整齐的半导体称为完全
16、纯净、原子结构排列整齐的半导体称为本征半导体本征半导体。1.2.1 半导体及半导体及PN结结高纯度的硅和锗高纯度的硅和锗都是单晶结构,都是单晶结构,它们的原子整齐它们的原子整齐地按一定规律排地按一定规律排列,原子间的距列,原子间的距离不仅很小,而离不仅很小,而且是相等的。且是相等的。(a)硅原子结构)硅原子结构 (b)锗原子结构)锗原子结构 这四个价电子不仅受自身原子核的束缚,还受到相这四个价电子不仅受自身原子核的束缚,还受到相邻原子核的吸引,从而形成了邻原子核的吸引,从而形成了共价键共价键结构,如图所示:结构,如图所示:价电子价电子(本征激发(本征激发/热激发)热激发)自由电子自由电子-空穴
17、对空穴对(1)温度越高,自由电子)温度越高,自由电子-空穴对数目越多;空穴对数目越多;(2)自由电子)自由电子-空穴数目空穴数目相等,对外不显电性。相等,对外不显电性。硅(锗)原子在晶体中的共价键排列硅(锗)原子在晶体中的共价键排列复合复合平衡平衡注意:注意: 半导体与导体不同,内部有两种载半导体与导体不同,内部有两种载流子参与导电流子参与导电自由电子与空穴。在自由电子与空穴。在外加电场的作用下,有:外加电场的作用下,有: I=In(电子电流)(电子电流)+Ip(空穴电流)(空穴电流)空穴导电的实质是价电子的定向移动!空穴导电的实质是价电子的定向移动!(2) P P型半导体型半导体1.2.1
18、半导体及半导体及PN结结(1)型半导体型半导体 在本征半导体中在本征半导体中有目的有目的、有选择有选择的掺入的掺入微量微量某种杂质某种杂质元素构成杂质半导体。元素构成杂质半导体。杂质为少量杂质为少量5价元素价元素,如磷(,如磷(P) 自由电子自由电子多多数载流数载流子子空穴空穴少少数载流数载流子子载流子数载流子数 电子数电子数磷原子磷原子自由电子自由电子正离子正离子多数载多数载流子流子少数载少数载流子流子N 型半导体的简化图示型半导体的简化图示(1)型半导体型半导体杂质为少量杂质为少量3价元素价元素,如硼(,如硼(B)。)。 空穴空穴 多子多子自由电子自由电子 少子少子硼原子硼原子空穴空穴载流
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