[人力资源管理]汽车电学基础第1章 之流电路.ppt

第一章 直流电路,学习目标1 了解什么是电位2 了解什么是电压3 掌握电位和电压的关系4 了解什么是电动势5 了解什么是电流6 掌握欧姆定律考核标准应知：电位、电压、电动势、电流的概念；欧姆定律的内容。电位与电压 的关系；电压与电动势的关系。应会：用万用表测量电路中的电位、电压、电流；用欧姆定律和基尔霍夫 定律分析电路中元件的电压、电流及电阻的关系。,第一节 基本概念,获得帮助：汽车维修论坛 http:/,一、什么是电位 在汽车电路中，通常用汽车底盘、车架和发动机等金属作为公用线，也就是常说的“搭铁”，并视其为电路中的参考零点。如同观察珠峰高度时以水平面为参考零点，电路中其他各点所具有的电势能就是以该点为参考点的电位。电位没有方向性，是标量。单位是伏特(V)、毫伏(mV)。通常用字母V表示某点的电位，如：VA=4V。提示：汽车蓄电池每单格的电位是2V。进一步：电位是相对值，大小取决于参考点的选择。操作：用万用表电压挡实测汽车电瓶每格电位。,二、什么是电压 电压就是电路中两点问的电位差。通常规定电压的参考方向为高电位(“+”极性)端指向低电位(“-”极性)端，即电压的方向为电位降低的方向，在电路图中所标电压的方向一般都是参考方向，它们的真实值为正值，还是负值，视选定的参考方向而定，电压的单位为伏特(V)。通常用字母U来表示。提示：汽车电气系统的额定电压有12V和24V两种。进一步：电压是矢量(有大小也有方向的量)，它的大小取决于 电路中两点的选择；电压是对外电路元件(除去电源)而言。操作：用万用表测量汽车驻车灯、尾灯电压。,三、什么是电动势 电动势也是电路中两点的电位差，不过电动势通常是对电源内部而言，是表示其他形式的能量转换成电能的能力。它的参考方向规定为电源内部低电位(“-”极性)端指向高电位(“+”极性)端，即电动势的方向为电位升高的方向，电动势的单位为伏特(V)、毫伏(mV)等，通常用字母E来表示。提示：汽车蓄电池的电动势通常为12V。进一步：电动势是矢量，表示电源本身的性质。操作：用万用表测新干电池和新蓄电池的电动势。,四、什么是电流 电流就是带电粒子在电路中的定向运动。通常规定正电荷运动的方向为电路中电流的实际方向，在实际电路中可选定参考方向，若实际方向与参考方向相同，电流为正值；若实际方向与参考方向相反，电流为负值。电流通常用字母，来表示。它的单位是安培(A)、毫安(mA)等。提示：汽油发动机起动电流为200600A，有些柴油机起动电流l000A。进一步：电流是矢量，分析时不但要注意大小，而且要注意方向。操作：用万用表电流挡，测点火系统一次线圈电流。,获得帮助：汽车维修论坛 http:/,五、欧姆定律 在纯电阻电路中，某些元件的端电压与流过该元件的电流的比是一个定值，即R：了U，这就是欧姆定律。此比值就是该元件的电阻，通常用字母R来表示。它的单位是欧姆()、千欧(K)等。提示：应用欧姆定律要注意电压、电流的参考方向，如果二者方向一致 U=IR，如果二者参考方向不一致U=-IR。进一步：纯电阻直流电路中的任意元件都适用欧姆定律。操作：计算图11中的电阻值，并用万用表验证欧姆定律。注意断电后 方可用万用表测电阻。,六、基尔霍夫定律 1基尔霍夫电流定律 电路中流过同一电流的每一电路分支叫支路，支路中流过的电流叫支路电流；电路中，三个或三个以上的支路相交的点称为点。由于电流的连续性，在任一瞬时，流向某一节点的电流之和等于由该节点流出的电流之和，即任一瞬时，一个节点上电流的代数和为零。这就是基尔霍夫电流定律。提示：基尔霍夫电流定律是对复杂电路多支路电流而言的，分 析时注意节点的选取。进一步：电流是矢量，分析时不但要注意 大小，而且要注意方向，一般规 定流入节点电流为正值，流出节 点电流为负值。例题：在图1-2中，I1=2A，I2=4A，I3，=7A，计算I4。解：由基尔霍夫电流定律可列出 I1+I3=I2+I4 代入数值计算出 I4=5A,2基尔霍夫电压定律,获得帮助：汽车维修论坛 http:/,电路中，回路是由一条或多条支路所组成的闭合电路。根据能量守恒定律，在任一瞬时，沿任一回路循环(顺时针或逆时针方向)，回路中各段电压的代数和为零，这就是基尔霍夫电压定律。提示：基尔霍夫电压定律是对复杂电路中单一回路电压而言，分析时注意回路的选取。同一回路中不同电路分支的电 流可以不同。进一步：电压是矢量，分析时不但要注意大小，而且要注意方 向，一般规定沿回路电压降为正值，沿回路电压升为 负值。例题：有一闭合回路如图l-3所示，各支路的元件是任意的，但 已知：UAB=5V，UBC=-4V，UDA=-3V。试求：(1)UCD(2)UCA。解：(1)由基尔霍夫电压定律可列出 UAB+UBC+UCD+UDA=O 即 5V+(-4V)+UCD+(-3V)=0 得 UCD=2V(2)ABCA不是闭合回路，也可应用基尔霍夫电压定律列出 UAB+UBC+UCA=O即 5V+（-4V）+UCA=0得 UCA=-1V,第二节 电 阻,学习目标1 了解电阻的分类与标记2 了解电阻的串联3 了解电阻的并联4 电路中电位的计算5 掌握分压网络在汽车电路中的应用6 了解特殊电阻在汽车上的应用。考核标准：应知：串联电路中电压、电流及电阻的关系；关联电路中电压、电 流及电阻的关系。应会：判别电路中电阻的连接方式；根据标记分辨电阻；用万用表 检测电阻和电位；分析汽车电阻分压网络中的电位关系。,一、电阻的分类与标记1电阻的基本定义 电阻是汽车电气、电子设备中用得最多的基本元件之一，主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或用作消耗电能的负载。电阻的单位是欧姆()。操作规范：选用电阻不但要注意电阻阻值的大小，同时要考察它所能承受的电压，允许通过的电流，还要考察它的额定功率。2电阻的分类方法 电阻有不同的分类方法。按阻值分，电阻有固定电阻和可变电阻(可变电阻常称为电位器)之分；按材料分，有碳膜电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分，有意1/16w、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等额定功率的电阻；按电阻值的精确度分，有精确度为5、10、20等的普通电阻，还有精确度为0.1、0.2、O.5、1和2的精密电阻。,(1)固定电阻电阻型号命名方法根据GB2471-8l，见表1-1。,如图1-4所示，为电阻型号标称实例。,电阻值的标识 按部颁标准规定，电阻值的标称值应为表1-2所列数字的10n倍，其中n为正整数、负整数或零。电阻的阻值和允许偏差的标注方法有直标法、色标法和文字符号法。,(a)直标法 将电阻的阻值和误差直接用数字和字母印在电阻上(无误差标示为允许误差20)。也有采用习惯标记法的，如：33 I 表示电阻值为3.3，允许误差为5 1K8 表示电阻值为1.8 K，允许误差为20 5M1 表示电阻值为5.1 M，允许误差为10(b)色标法 将不同颜色的色环涂在电阻上来表示电阻的标称值及允许误差，各种颜色所对应的数值见表l-3。固定电阻色环标志读数识别规则如图l-5所示。,(c)文字符号法 例如：3M3K 3M3表示3.3 M，K表示允许偏差为10。电阻额定功率的识别电阻的额定功率指电阻在直流或交流电路中，长期连续工作所允许消耗的最大功率，有两种标志方法：2 w以上的电阻，直接用数字印在电阻体上；2W以下的电阻，以自身体积大小来表示功率。在电路图上表示电阻功率时，采用如图l-6的符号。*,电阻偏差标志符号表电阻偏差标志符号如表1-4所示。,(2)可变电阻 可变电阻一般称为电位器，从形状上分有圆柱体、长方体等多种形状；从结构上分有直滑式、旋转式、带开关式、带紧锁装置式、多联式、多圈式、微调式和无接触式等多种形式；从材料上分有碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉和合金电阻丝等多种电阻材料。碳膜电位器是较常用的一种。电位器在旋转时，其相应的阻值依旋转角度而变化。变化规律有三种不同形式，如图l-7所示。,X型为直线型，其阻值按角度均匀变化。它适于作分压、调节电流等用，如在电视机中作场频调整。Z型为指数型，其阻值按旋转角度依指数关系变化(即阻值变化开始缓慢，以后变快)，它普遍使用在音量调节电路里。由于人耳对声音响度的听觉特性是接近于指数关系的，当音量从零开始逐渐变大的一段过程中，人耳听觉对音量变化最灵敏，当音量大到一定程度后，人耳听觉逐渐变迟钝。所以音量调整一般采用指数式电位器，使声音变化听起来显得平稳、舒适。D型为对数型，其阻值按旋转角度依对数关系变化(即阻值变化开始快，以后缓慢)，这种方式多用于仪器设备的特殊调节。在电视机中采用这种电位器调整黑白对比度，可使对比度更加适宜。,二、电阻的串联在电路中有两个或更多个电阻一个一个地顺序相连，并且在这些电阻中流过同一电流，这种连接方法称为电阻的串联，如图1-8(a)所示。,串联的几个电阻可用一个等效电阻见图18(b)来替代，等效电阻的阻值等于各个串联电阻之和，即 R=R1+R2+RN 由于这些串联电阻流过同一电流所以每个电阻上的电压只取决于电阻本身的阻值(符合欧姆定律)。提示：串联电路中，流过每点的电流都是相同的；总电阻大于 各段电阻：总电压大于各段电压。进一步：串联电阻具有分压作用，如需调节电路中的电流时，一般可在电路中串联一个变阻器来调节。改变电阻的 大小，可得到不同的电压。操作规范：应用电阻时要注意不但考虑电阻的阻值，还要考虑 电阻的耐压、耐流和功率。操作：用蓄电池和两只电阻连成如图l-8所示串联电路。用万用 表电压挡分别测量该电路中各元件上的电压，你会发现 总电压大于各段电压，各段电压的和等于总电压；用万 用表的电流档测量该串联电路的电流，你会发现流过每 个元件的电流都是相同的。,三、电阻的并联 电路中有两个或多个电阻连接在两个公共的节点之间，承受同一个端电压，这些电阻的连接关系称为并联，如图1-9(a)所示。,两个并联电阻可用一个等效电阻来代替，如图l-9(b)所示。等效电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数和，即 1/R=1/R1+1/R2+1/RN,因为并联电阻承受同一端电压，所以流过某个电阻的电流与其电阻成反比，由此可知并联电路中并联电阻愈多，总电阻愈小。提示：并联电路的总电阻小于最小的电阻；如果电阻值不同，流过每条支路的电流也就不同；每条支路的电流之和等于电路的 总电流。进一步：电路中并联变阻器可以起到分流或调节电流的作用；汽车蓄电池并联时，是把正极与正极相连，负极与自极相连。不论并联的个数是多少，电压均保持不变，但容量增加，是各 蓄电池容量之和。操作：用蓄电池和两只电阻连成如图1-9(a)所示并联电路。用 万用表电压档分别测量该电路中各元件上的电压，你会发现每个 元件的电压都是相同的。用万用表的电流挡测量该并联电路的各 个电流，你会发现每条支路的电流之和等于电路的总电流。,四、电阻分压网络在汽车电路中的应用 在汽车传感器电路中，为了提高信号的检测灵敏度和准确度，经常使用电阻分压网络将敏感元件连接成电桥的形式。电桥的形式很多，汽车传感器电路中常用的是直流单臂电桥惠斯通电桥。惠斯通电桥的电路原理图如图1-10所示。,电桥共有四个桥臂，其中一个桥臂ac接敏感元件Rx，其余三个臂cb、bd、da分别接标准电阻R2、R3、R4。直流电源E接在电桥的一对对角点ab上，另一对对角点cd接检测电流的检流计。接通电源后调节电阻R2、R3、R4，使检流计的电流为零，则表明此时电桥的cd两点电位相等，称电桥处于平衡状态。如果敏感元件RX受外界信号影响电阻值改变，电桥平衡被打破，这时cd两点电位不相等，检流计中将有电流Ig流过。提示：惠斯通电桥电路经常应用在电阻类的汽1车传感器电路 中。具体实例在后续压敏电阻传感器内容中讲解。五、特殊电阻在汽车上的应用 1热敏电阻 热敏电阻是电阻式温度传感器的一种。一般把金属氧化物陶瓷半导体材料经成形、烧结等工艺制成的测温元件称为热敏电阻(有一部分热敏电阻由碳化硅材料制成)。在工作温度范围内，其电阻值随温度升高而增加的热敏电阻称为正温度系数(PTC)热敏电阻；其电阻值随温度升高而减少的热敏电阻称为负温度系数(NTC)热敏电阻。在临界温度时，其阻值发生跃变的称为临界温度热敏电阻(CTR)。,热敏电阻是用半导体材料掺人适当的金属氧化物，根据所要求的形状，在1000以上的高温下烧结而成。按照氧化物比例的不同及烧结温度的差别，可以得到特性各异的热敏电阻。一般来说，工作温度范围为-20130的热敏电阻可用于水温和气温的检测，工作温度范围为600l000的高温检测电阻，用于排气温度的检测。热敏电阻式湿度传感器可用于汽车风窗玻璃的防霜、发动机上化油器进气部位空气湿度的测定以及电控自动空调车的车内相对湿度检测。下面介绍热敏电阻式冷却水温度传感器的工作原理。热敏电阻式冷却水温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内并伸入水套中，与冷却水接触，用来检测发动机的冷却水温度。冷却水温度传感器内部是一个半导体热敏电阻(如图l-1l所示)。,热敏电阻式冷却水温度传感器的外观与结构如图1-11(a)所示。这种传感器是利用热敏电阻阻值随温度的变化而变化这一特性来检测温度的。传感器的温度特性如图1-11(b)所示。当温度较低时，传感器的阻值很大；反之，当温度升高时，其阻值减小。在汽车上装有很多热敏电阻式温度传感器，常用于检测冷却水、机油的温度，其中用得最多的是水温表以及电喷发动机的水温传感器。操作：热敏电阻式温度传感器的检测(这里介绍的检测方法适用于冷却水温传感器和进气温度传感器的检测)。将水温传感器置于烧杯的水中，加热杯中的水，同时用电阻表测量在不同温度下传感器两接线端之间的电阻，如图1-12(b)所示，对进气温度传感器还可用电热吹风机、红外线灯进行加热，如图1-12(a)所示。,记录不同温度下的热敏电阻值，与标准值进行对比。热敏电阻式进气温度传感器与热敏电阻式冷却水温度传感器结构和特性极其相似，检测方式基本一样。2压敏电阻绝对压力传感器是在采用歧管压力方式计量进气量的电控汽油喷射系统中最重要的传感器。依据进气压力传感器信号的产生原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式等。(1)半导体压敏电阻式进气压力传感器 压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片，其变形与压力成正比，利用电桥将硅膜片的变形转换成电信号，半导体难敏电阻式进气压力传感器是由压力转换元件(硅片)、把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路和真空室组成。半导体压敏电阻式进气压力传感器具有尺寸小、精度高、成本低及响应性、再现性、抗震性较好等优点，在当今汽车发动机电子控制系统中应用较为广泛。,(2)电阻应变计式碰撞传感器 德国波许公司研制生产的电阻应变计式碰撞传感器的结构如图1-13所示，当膜片产生变形时，应变电阻的阻值就会发生变化。为了提高传感器的检测精度，应变电阻一般都连接成桥式电路，并设计有稳压和温度补偿电路。当汽车遭受碰撞时，振动块振动，缓冲介质随之振动，应变计的应变电阻产生变形，阻值随之发生变化，经过信号处理与放大后，传感器输出端的信号电压就会发生变化。,3光敏电阻 光敏电阻是利用半导体的光致导电特性制成的。在受光时，半导体受光照产生载流子，由一电极到达另一电极，有效地参与导电，从而使光电导体的电阻率发生变化。光照强度越强，电阻越小。目前生产的光敏电阻主要是硫化镉(CdS)光敏电阻(占90以上)，为提高硫化镉光敏电阻的光灵敏度，在CdS中掺入铜、银等杂质。光敏电阻的电阻率对某段波长的照度变化很敏感，当照度增加时，电阻率急剧减小，并在一定条件下，照度和电阻率可呈现线性关系。在完全无光照时，光敏电阻也会呈现一定的电阻值，称为暗电阻，而光照时的电阻值称为亮电阻。光敏电阻的暗电阻约几兆欧，而亮电阻可小到几百欧。光敏电阻的温度系数和照度有关，强光照射条件下为正，弱光照射条件下为负。光敏电阻中，以CdS光敏电阻应用最广。它可以工作在交流状态，对可见光敏感，输出信号较大，价格便宜，抗噪声能力比光电二极管强但响应速度较慢。提示：选用CdS作开关元件时，应注意它的允许功耗和响应速 度能否满足要求。,操作：光电式光量传感器的检测。这种传感器内装有光敏电阻。当 有光照射到传感器上时，光敏电阻的阻值发生变化。即这种 传感器把周围亮度的变化转换成元件阻值的变化。它可以用 于汽车上各种灯具亮灯、熄灯的自动控制。光量传感器的结构如图114所示。光电变换元件硫化镉为多晶硅结构，在传感器中把硫化镉做成曲线形状，目的是增大与电极的接触面积，从而提高这种传感器的灵敏度。光电式光量传感器可用于灯光控制器上。灯光控制器就装在仪表板的上方，到傍晚时，它使尾灯点亮；当天色变暗时，则点亮前照灯。当对方来车时，还具有变光功能。当然，这都是自动完成的。改变照射在光量传感器上的光强度，用万用表电阻挡检测光敏电阻阻值，对比电阻变化。,第三节 电 容,学习目标1.了解电容的电气特性2.了解电容的类型及标记3.掌握电容在汽车电路中的典型应用学习要求应知：电容的概念和基本特性；电容的通交流、隔直流作用；电容 的主要参数。应会：电容的选择方法，电容的检测方法。,一、电容的电气特性 电容也是组成电子电路的基本元件，在电路中所占比例仅次于电阻。1电容的基本性质 利用电容器充电、放电和隔直流、通交流的特性，在电路中用于隔直流、耦合交流、旁路交流、滤波、定时和组成振荡电路等。电容器用符号C表示，电容的单位是法拉(F)。可以储存直流电能，它与电容量成正比，与充电电压的平方成正比。小容量的电容有陶瓷电容、云母电容和聚苯乙烯电容；中容量的电容有聚酯薄膜电容、油浸电容；有极性的电容叫电解电容。提示：电容所承受的电压不能超过其额定电压。在汽车上，虽 然蓄电池的电压是12V，但有些电路上有超过300V的高电 压，因此选用电容时要认真研究电路的工作状态，选用 额定电压有足够余量的电容；当环境温度很高时，电容 会加速老化，所以在可靠性有要求的部件上，一般要选 用云母、聚酯电容。,2电容器的标示方法电容器型号命名方法如表l-5所示。,3电容的单位 电容的常用单位有微法(F)、纳法(nF)和皮法(pF)等，它们与基本单位法拉(F)的换算关系如下：mF(毫法或简称为m)=10-3F F(微法或简称为p)=10-6F nF(纳法或简称为n)=10-9FpF(皮法或简称为p)=lO-12F4.电容的主要参数(1)电容器的标称容量和偏差如表1-6所示。,(2)额定直流工作电压 额定直流工作电压指在线路上能够长期可靠地工作而不被击穿时所能承受的最大直流电压(又称耐压)。额定直流工作电压的大小与介质的种类和厚度有关。如果电容器用在交流电路里，则应注意所加的交流电压的最大值(峰值)不能超过额定直流工作电压。二、电容器的主要种类和特点 电容器也有固定电容和可调电容之分。按电容器的介质材料分，有瓷介、纸介、云母、涤纶、独石、铝电解、钽电解等类型。1纸介电容器 用纸作为介质，其温度系数大、稳定性差、损耗大，有较大的固有电感，只适合于要求不高的低频电路。2金属化纸介电容器 结构和性能与纸介电容器相近，但体积和损耗较后者小，内部纸介质击穿后有自愈作用。,3有机薄膜介质电容器 包括极性介质和非极性介质两类。极性介质电容器耐热和耐压性能好，常用的极性介质电容器有涤纶电容器(耐热性能好，但损耗较大，不宜用于高频)和聚碳酸酯电容器(性能优于涤纶电容器)；非极性介质电容器损耗小，绝缘电阻高，广泛用于高频电路和对容量要求精密、稳定的电路中，常用的非极性电容器有聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等。4.瓷介电容器 其介质材料为电容器陶瓷。其中高频瓷介电容器损耗小、稳定性好，可在高温下使用。低频瓷介电容器损耗大、稳定性差，但容量易做得大。独石电容器是一种多层结构的陶瓷电容器，具有体积小、容量大(低频独石电容器可达0.45?F)、耐高温和性能稳定等特点。5.云母电容器 以云母作为介质的云母电容器具有很高的绝缘性能，即使在高频时使用亦只有很小的介质损耗。因其固有电感很小，工作频率高，工作电压也高。,6.电解电容器 电解电容器的介质为很薄的氧化膜，故容量可做得很大。由于氧化膜有单向导电性，电解电容器一般有正、负极性，使用中要注意把正极接到电路中高电位的一端。电解电容器的损耗大，性能受温度影响较大，漏电流随温度升高急剧增大。电解电容器的主要品种有铝电解电容器、钽电解电容器和铌电解电容器。前者价格便宜，最大容量可达几法，但性能较差、寿命短。后者性能优于铝电解电容器，但价格较贵。操作：电容器的检测。测量电容器的电容量要用电容表，有的万用表也带有电容挡。在通常情况下，电容用作滤波或隔直，电路中对电容量的精确度要求不高，故不需测量实际电容量。但是，使用中应掌握电容的一般检测方法。,1.测试漏电阻(适用于0.1?F以上容量的电客)方法：用万用表的电阻挡(R100和Rlk)，将表笔接触电容器的两引线。刚接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度最大，随着充电电流减小，指针逐渐向R=方向返回，最后稳定处即漏电阻值。一般电容器的漏电阻为几百至几千千欧，漏电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近零点，表明电容器内部短路。若指针不动，始终指在R=处，则意味着电容器内部断路或已失效。对于电容量在0.1F以下的小电客，由于漏电阻接近，难以分辨，故不能用此法测漏电阻或判定好坏。2电解电容器的极性检测 电解电容嚣的正、负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电阻大、反向连接时漏电阻相对小的特点判断极性。交换表笔前后两次测量漏电阻，阻值大的一次，黑表笔接触的是正极，因为黑袁笔与万用表内电池正极相接(采用数字万用表时，红表笔接电池正板)。但用这种办法有时并不能明显地区分正、反向电阻，所以使用电解电容时，要注意保护极性标记。,三、电容在汽车电路中的典型应用 电容器作为基本电子元件在汽车电路中应用很广，作为单体元件应用的典型例子就是传统点火系统中分电器上的电容器。电容器装在分电器的壳体上，其结构如图115所示，它由两条铝箔或锡箔组成，在两条箔带之间夹以绝缘蜡纸，然后卷成筒状在真空中抽去层间的空气，再经浸蜡处理后装在金属外壳中。电容器工作时要承受200300 V的电压，因此要求其耐压为500V。,电容器的型号组成为：,电容器的结构型式代号为：1-中心式，2-单接线式，3-双接线式。,第四节 电感线圈,学习目标1了解线圈的概念2了解电磁原理3掌握电感线圈在汽车电路中的典型应用学习要求应知：线圈概念；电磁原理。应会：分析电感线圈在汽车电路中的用法。,一、线圈(自感)在汽车中，发电机利用磁场产生电场发电使电气系统工作，起动机利用电场变化产生磁力变化运转，磁和电密切相关，许多电学的定律也适用于磁学。每当电流流过导体时，在导体周围会产生磁场。产生的磁感线数目亦即产生的磁感应强度与流过导体的电流成正比。磁感线的方向由右手定则确定。具体的作法是：右手握导体，大拇指指向电流方向，其余四指便指向磁感线方向(图l-16)。,安培(Andre Marie Ampere)发现以下现象：电流以相同方向流过两根接近的导线，两导线会互相吸引。如果将其中一根导线的电流流向反过来，导线便互相排斥。若将导线绕成线圈，每匝产生的弱磁场便合成为较强的磁场，合成的强磁场，有真实的北极和南极。导线盘成环形(如图-17所示)，在导线交会处的磁感线密度成倍地增加。,可以用右手定则确定线圈磁场的北极。具体做法是：用右手握线圈，手指沿着电流流动的方向，大拇指便指向北极(图l-18)。,增加线圈的匝数，磁感线密度随着增加。要使线圈的磁场更强，可在线圈中央插入用软铁制盛的铁心(图1-19)。软铁是一种具有高磁导率的材料，它为穿过线圈中央的磁场提供优良的导磁体。,影响电磁线圈磁场强度的因素如下：(1)流过线圈的电流大小。(2)线圈的匝数。(3)线圈的直径、长度和铁心材料。(4)磁感线被切割的角度。实用中磁场的强度是以流过线圈的电流安培值乘以线圈的总匝数来度量的。即磁场的强度以安匝度量。安匝=安培匝数 直流电很容易通过线圈，但交流电难以通过，而且交流电的频率越高，就越难以通过。直流电加在线圈上，达到稳定状态需要一定的时间。理想线圈的直流电阻为零，没有电功的损耗。而且，线圈内会产生磁通，它本身变为电磁铁，这一磁通扩展到周围空间，空间中充满着电磁能。电磁能与自感量及电流的平方成正比，即Wm=1/2LI2式中，W m。为电磁能，L为自感，I为电流。线圈对交流电或急剧变化电流的阻碍程度用电抗表示，电抗的大小与频率高低有关，即电抗与频率成正比。,二、感应原理 感应是在导线不接触任何实体的情况下，在导线中产生电流的磁过程。互感是有利于产生互感电压的一种感应。发电机利用磁感应原理发电。当导线切割磁感线(或反之)时便发生磁感应效应(图1-20)。此时，在导线两端之间建立电位差而感生电压。感应电压只有当磁场和导线进行相对运动时才存在。,感应电压随着磁感线切割导线的速度和被切割的导线数目增加而增大。点火系统、起动电动机、充电系统和继电器等的工作原理都是基于磁感应原理。当线圈通电或断电时，线圈本身会产生自感应电流。通电时产生的自感应电流方向与所加电流的方向相反；断电时产生的自感应电流，方向是原有电流的方向。前者有减少线圈磁化的倾向。后者有维持线圈磁化的倾向。自感应由楞次(Lentz)定律决定，其内容是：感应电流的方向是这样确定的，感应电流的磁作用总是阻碍原有电流的改变。自感应是不希望有的，因为任何汽车电路都少不了随时通、断的电感器件，而自感应则力图以原有电流方向维持电流，从而会在开关上产生拉弧现象。在任何含有线圈的电器部件或电动机中都会遇到自感应作用。要减少高压电弧，可以在电路上接电容器或钳位二极管。电容器能吸收由于接通或断开感应电路产生的高压。操作：观察点火线圈产生高压的原理，理 解线圈互感原理在汽车上的应用。点火线圈利用互感原理工作，它的一次绕组磁场的迅速变化将导致二次绕组产生高压，如图1-21所示。,三、电磁干扰抑制 电磁干扰(EMI)是每当通、断切换电流时由电磁作用产生的有害生成物。摩擦产生的静电也会成为电磁干扰，摩擦静电是由于轮胎与路面接触，或风扇传动带与带轮接触而产生的。随着汽车上电子部件和系统的数量不断增加，电磁干扰必须抑制。现代汽车上用的小功率集成电路，对电磁干扰产生的信号特别敏感。电磁干扰导致计算机的假信号，使汽车的计算机系统中断。汽车的各系统计算机之间、计算机与传感器和执行器等之间的通信，需要经过线路传送信息，众多信号中若有一个中断，附件便会失控，发动机便会停机。电磁干扰可用以下方法加以抑制：(1)增加导线的阻值，这是对待高压系统的通常作法。比如，点火系统的高压线就采取大阻直导线。(2)将电容器和扼流线圈并联在电路中，抑制电流变化。(3)使用金属或喷涂金属漆的塑料屏蔽导线或部件。(4)采用指定的搭铁线路，尽量减小回路电阻。,四、电感线圈在汽车电路中的应用 在车内，尾灯、牌照灯及停车灯的灯丝是否断开是无法确认的，而电流传感器就可用于检测这类灯具的灯丝是否断开。笛簧开关式电流传感器的结构原理如图l-22所示，在电流线圈的周围绕有电压线圈，在线圈的中央设置笛簧开关。电压线圈的功能是防止电压变化时引起传感器的误动作。电流传感器的电路如图l-22(c)所示，当图中所示开关闭合时，若白炽灯都正常的话，因为电流线圈中有规定的电流通过，所以在电流线圈所形成的电磁力的作用下，笛簧开关闭合；当有一个灯丝断开时，电流线圈中的电流减少，电磁力减弱，笛簧开关打开，报警处于异常状态。这样，利用笛簧开关的通、断，就可以发出灯丝是否正常的信号。操作：按照图1-22(c)电路连接好电流传感器和白炽灯，用万用 表测量至微机端子的电压值。对比当白炽灯都正常和出 现白炽灯断路两种情况下的电压值。,第五节 万用表与电烙铁的使用,学习目标1掌握万用表的类型及如何用万用表测电阻、电压、电流2掌握万用表在汽车电路检测中的应用方法。3了解电烙铁的分类及选择，掌握用电烙铁焊接电子元件的基本方法。学习要求应知：万用表的基本工作原理；如何用万用表测电阻、电压、电 流；如何选用电烙铁，用电烙铁焊接电子元件的工艺及基本 焊接方法。应会：掌握万用表在汽车电路检测中的应用方法，用电烙铁焊接电 子元件。,一、万用表的类型及基本使用方法 万用表是一种最常用的电工测量仪表，它功能齐全，能够测量多种电量和电参数，并且测量量程多、操作简单、携带方便。目前，广泛使用的万用表有两种：普通指针式万用表和数字万用表。指针式万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压、直流电阻以及音频电平，有的还可以测量电容、电感以及三极管放大系数。数字万用表除了具有以上功能外，还可以测量频率、周期、时间间隔等参数。1指针式万用表 指针式万用表以指针的偏转来指示被测量的大小。它主要由磁电式测量机构(俗称表头)、测量线路和转换开关三部分组成。国产MF型万用表一般为1.52.5级；万用表的使用频率范围一般为451000 Hz，有的可以更宽一些。,如图1-23所示为MF47型万用表面板图。,(1)直流电流和电压的测量 测量0.05500mA的直流电流或0.25l000 V的直流电压时，先将转换开关旋至相应被测量的范内，选好量程，再将测试表笔串人(测电流)或并入(测电压)被测电路中进行测量。注意插在“+”孔中的红表笔应接在被测电路的正极，插在“-”孔中的黑表笔应接在被测电路的负极。提示：测量时的量程选择要合适，应使指针偏转在2/3量程左右的范围内。5A和2500V量程为单独插孔，在使用5A直流电流插孔测直流电流时，转换开关应置于500mA电流量程位置，使用2500V电压插孔测直流电压时，转换开关应置于直流1000V电压量程位置。(2)交流电压的测量 交流电压的测量方法与直流电压的测量方法相同。提示：在使用2500V电压插孔测交流电压时，转换开关需置于交流1000V量程位置。为扩大交流电压的量程，在测量电路中需要串联附加电阻，万用表的交流电压挡附加电阻与直流电压挡共用。,(3)电阻的测量 MF47型万用表电阻挡具有五个量程。它们共用一条刻度线。由于量程之间是10倍关系，为保证测量准确，每次测量前首先选好量程，然后必须调零，其方法是：将红、黑表笔短接，旋动调零旋钮，直到指针指示“0”为止。万用表的指针转角与被测电阻一一对应，电阻刻度为非均匀刻度。提示：为保证在不同量程下测量机构满偏电流不变，需要电池电压不变；万用表干电池的端电压会随时间的延长而下降，导致工作电流变小，使测量结果偏大，所以在测量线路中设有调零电路。面板上的调零旋钮对应于并联在测量机构上的调零电位器，利用该调零电位器，可调整测量机构的工作电流，使调零时的指针满偏；由于万用表电阻刻度不均匀，使电阻挡的有效测量范围仅局限于误差较小的0.110倍中值电阻范围内。测量时，若被测量超出这个范围，应转换量程挡，调零后重新测量。,(4)三极管直流放大系数的测量 先将转换开关置于三极管调节“ADJ位置，短接红黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指示在绿色三极管刻度线的300刻度值上，然后再将转换开关转到“hFE”位置，将待测三极管管脚分别插入三极管测试座的ebc管座内，就可根据指针位置从绿色刻度线上读取该三极管的直流放大系数。提示：N型三极管应插入N型管孔内，P型三极管应插入P型管孔内。2数字万用表 指针式万用表使用方便，但有时仍不能满足测量的需要。随着电子技术的迅速发展，各种数字万用表被广泛应用。数字万用表具有测量准确度高、分辨率高、抗干扰能力强、功能齐全、操作方便以及读数迅速准确等特点。,DT930G数字万用表的外观如图1-24所示。,(1)直流电压的测量 将功能量程选择开关旋至“DCV”区域内恰当的量程挡，红表笔插入“FV”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，然后将电源开关按下，即可测量直流电压。测量时将两表笔与被测线路并联，应该注意的是，在“FV”和“COM”插孔之间标有“l000V DC 700V AC MAX”，它表示最大直流被测电压不能超过l000V，最大交流电压有效值不能超过700V。否则有损坏仪表的危险。(2)交流电压的测量 将功能量程选择开关旋至“ACV”区域内恰当的量程挡，表笔的插法同上。按下电源开关就可测量有效值不超过700V或峰值不超过l000V的交流电压。测量时，除200V和700V的频率范围为40100Hz外，其余的均为40400Hz。(3)直流电流的测量 将功能量程选择开关旋至“DCA区域内恰当的量程挡，黑表笔插入“COM”插孔。如果最大被测电流为200mA，红笔表应插在“A”孔内；如果最大被测电流为20A，红表笔则应插在“20A”孔内。提示：测量时，表与被测电路串联。,(4)交流电流的测量 将功能量程选择开关旋至“ACA”区域内恰当的量程挡，其余的操作与测直流电流相同。(5)电阻的测量 将功能量程选择开关旋至“OHM”区域内恰当的量程挡，黑表笔插“COM”插孔，红表笔插“FV”插孔，按下电源开关即可进行测量。提示：电控汽油喷射系统中很多电气元件的技术状态都可用检查电阻的方法来判断，如检查断路、短路、搭铁等。在检查线路中的电阻时，应确认被测电路已断电，而且所有电容均已放电完毕。(6)电容的测量 将功能量程选择开关旋至“CAP区域内恰当的量程挡，按下电源开关，并将被测电容的两引脚插入面板左端的“CX”插口，即可测量电容值。提示：注意在测量之前应先将电容放电。(7)三极管放大系数的测量 将功能量程选择开关旋至“hFE”挡。并按下电源开关。根据被测三极管的型号及管脚名称，将其插入到面板右下端的“NPN”或“PNP的相应插孔中，显示屏就会显示出该三极管放大系数的近似值。,二、万用表在汽车电路检测中的应用 在电控汽油喷射系统中常用高阻抗数字万用表，最好用汽车专用万用表。汽车万用表主要由4位数字及模拟量显示屏、功能按钮、测试项目选择开关、温度测量插座、公用插孔(用于测量电压、电阻、频率、闭合角、频宽比和转速)、搭铁插座、电流测量插座等构成。万用表在汽车电路检测中的用途很广，主要检查电器部件的静态电阻、电压，获得数值后与标准值进行对比，判断电器部件的好坏。能用万用表检测的电器部件很多，下面以用万用表检测节气门位置传感器进行说明。操作：1用万用表检测开关型节气门位置传感器 首先，关闭点火开关，拔下节气门位置传感器的导线插头，对于开关型节气门位置传感器(如桑塔纳2000型轿车用)，用万用表在节气门位置传感器接线插座上测量怠速触点和功率触点的导通情况(如图1-25所示)，当节气门全闭时，怠速触点应导通；当节气门全开或接近全开时，功率触点应导通；在其他开度下，两触点均不导通，否则应调整或更换该传感器。,2用万用表检测可变电阻型节气门 对于线性可变电阻型节气门位置传感器(如奥迪100型轿车V6发动机用)，用万用表测量线性电阻器信号输出端子与接地端子(图1-26中VTA与E2)之间的电阻，该电阻应能随节气门开度增大而线性增大，否则更换该传感器。对带怠速测量触点的综合型节气门位置传感器，在上述基础上还应测量怠速触点的导通性，节气门全关时导通，其他开度不导通。,三、电烙铁的分类、功率选择及使用方法1电烙铁的结构和种类 电烙铁是手工焊接的基本工具，常用电烙铁有外热式和内热式两种。最常用的外热式电烙铁如图1-27所示。它是把电烙铁的铜头插入发热元件内加热的。其结构由烙铁头、外壳、烙铁芯和木柄四部分组成。烙铁头的材料一般为紫铜，它的热传导率高，并且容易沾锡，其外形细长，用螺丝固定在外壳中，调整头部温度较方便。烙铁芯中的电热丝用两根引出线接相应的电源，一般还有第三根引出线(接地线)和外壳相连。外热式电烙铁的缺点是热量利用率较低，传热时间较长。常用外热式电烙铁的规格按功率分为25W、45W、75W、100W、200W、300W等多种，电源电压为220V。,内热式电烙铁是直接把发热元件(发热丝)插入电烙铁铜头空腔内加热的，这样发热元件可直接把热量完全传到烙铁头上。显然传热速度要快些，热量的损失也小些。其结构是由连接杆、手柄、发热元件和烙铁头四部分组成，外形如图1-28所示。由于塑料绝缘的导线易被烙铁烫坏，因此电烙铁使用的电源线宜选用橡胶绝缘导线或带