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模塊一汽車電氣系統基礎【知識鏈接】汽車電氣設備是汽車的重要組成部分,隨著電子技術在汽車上的應用越來越廣泛，尤其是微型計算機在汽車上的應用，大大的推動了汽車工業的發展，同時也給汽車的傳統控制裝置帶來了巨大的變革,本章通過對汽車電氣系統基礎的學習為以后的各種電器設備的工作原理、電子電路等打下基礎。項目一電子電氣基礎【知識要點】１、歐姆定律2、二極管的單向導電性3、三極管的開關、放大特性【任務要點】掌握電阻、電容、電感、二極管、三極管、晶閘管等電子電氣的基礎知識，尤其是掌握這些元器件在汽車上應用的相關知識。任務一電阻的基礎知識學習任務描述學習目標（1)了解常見電阻的類型、符號。（2）掌握串聯、并聯電路的特點和計算方法。(3）理解惠斯通電橋在汽車上的應用。學習任務（１）掌握串聯、并聯電路的特點和計算方法。（2）理解惠斯通電橋在汽車上的應用.二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源（網絡、圖書館、實訓設備等)完成以下學習單1。按照電阻隨溫度變化的特性可把電阻分為1。按照電阻隨溫度變化的特性可把電阻分為、。２.串聯電路電阻之比為2：３,則電阻兩端電壓之比為.３．已知Ｒ1=２Ω,R2=３Ω,R３=６Ω，它們并聯后的總電阻為Ω。4.并聯電路電流之比為2:5，則電阻之比為。5。電阻Rl=7歐，R2=5歐，串聯后接在12伏電源兩端。此時電路總電阻為＿＿__＿_歐，通過R1的電流為___＿____安，Ｒ２的電壓_＿_＿_____＿伏。物體對電流的阻礙作用稱為該物體的電阻,單位是歐姆,簡稱歐（Ω）。電阻是汽車電氣、電子設備中常用的基本元件之一，其功用是用來控制和調節電路中的電流或電壓,或者用作消耗電能的負載。導體的電阻是客觀存在的，與電壓無關。1.電阻的類型電阻有不同的分類方法.按照材料分，電阻可以分為鍍膜電阻、金屬膜電阻和繞線電阻等不同類型;按照阻值分，電阻有固定電阻和可變電阻之分；按照電阻隨溫度變化而變化的特性,電阻又可分為正溫度系數熱敏電阻和負溫度熱敏電阻等。常見的電阻符號見表１—１所示。表1-1常見的電阻符號2.電阻的連接方式在電路中電阻有串聯、并聯、混聯三種連接方式.（1）串聯電路中的兩個或者多個電阻一個一個地順序連接，并且在這些電阻中流過同一電流，這種連接方法稱為電阻的串聯。如圖1-１所示。串聯電路有以下幾個特點：①等效電阻R等于各個串聯電阻之和，即②在串聯電路中，電流處處相等,即③在串聯電路中,總電壓等于各分電壓之和,即④在串聯電路中,各個電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，即Ｕ1/Ｕ2＝R1/Ｒ２⑤在串聯電路中,各個電阻消耗的功率和它的阻值成正比,即P1/R１＝P２/Ｒ2圖1-1電阻的串聯圖1-1電阻的串聯a)兩個電阻的串聯b)等效電路分壓公式兩個串聯電阻上的電壓分別為：（2）并聯電路中的兩個或者兩個以上的電阻首尾分別連接在電路中的連接方式叫做電阻的并聯。如圖1－2所示。圖1-2電阻的并聯圖1-2電阻的并聯b)等效電阻a)并聯電阻并聯電路有以下幾點特點：并聯電路中各個并聯電阻上的電壓相等.并聯電路電路中的總電流等于各支路分電流之和。并聯電路中總電阻的倒數等于各分電阻的倒數之和.④并聯電路中各支路的電流同各個支路的電阻成反比，即I１/I2=Ｒ２/R1⑤并聯電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1＝P２R2分流公式總電流分配到每個并聯電阻中的電流值是和電阻值成反比的。圖1—2的電路,根據歐姆定律可推導出流過R1,R２上的電流分別為:（３）混聯電路中包含串聯連接和并聯連接元件的組合，既有連續的串聯電流通道，又有“支路型”并聯電流通道稱之為混聯電路（如圖1—3所示）。圖1-3混聯電路圖R2、R３首尾各自連接在相同節點上,所以兩個電阻之間的關系為并聯，可等效為一個電阻圖1-3混聯電路圖R１又和Ｒ23首尾相連，所以它們之間的關系為串聯，故總電阻為Ｒ=R1＋R23。合作探究分小組合作探究以下內容，并總結完成以下任務1．1．當惠斯通電橋平衡時，四個臂之間應該有什么樣的關系？３。電阻分壓網絡在汽車電路中的應用在汽車傳感器電路中,為了提高信號的檢測靈敏度和準確度,經常使用電阻分壓網絡將敏感元件連接成電橋的形式。電橋的形式很多，汽車傳感器電路中常用的是直流單臂電橋－——惠斯登電橋。惠斯登電橋的電路原理圖見圖1-4所示。圖1-4惠斯登電橋原理圖電橋共有四個橋臂,其中一個橋臂AD接敏感元件Rｘ,其余三個臂ＡB、BC、DC分別接標準電阻Ｒ1、R2、R3。直流電源直接接在電橋的一對對角點AC上，另一對角點DB接檢測電流的檢流計.電源接通后調節電阻R1、R2、R３,使檢流計的電流為零,則表明此時電橋的DＢ兩點的電位相等，使電橋處于平衡狀態。圖1-4惠斯登電橋原理圖如果敏感元件Rx受外界信號影響電阻值改變,電橋平衡被打破,這時DＢ兩點的電位不相等,檢流計中將有電流Ig流過。惠斯登電橋經常應用在電阻類的汽車傳感器電路中,像半導體壓敏電阻式進氣壓力傳感器、熱絲、熱膜式空氣流量傳感器等都有應用。拓展提升師生討論,共同研究以下內容.并歸納要點如下4.特殊電阻在汽車上的應用（1）熱敏電阻熱敏電阻是電阻式溫度傳感器的一種。一般把金屬氧化物陶瓷半導體材料經成形、燒結等工藝制成的測溫元件稱為熱敏電阻（有一部分熱敏電阻由碳化硅材料制成）。在工作溫度范圍內,其電阻值隨溫度升高而增加的熱敏電阻稱為正溫度系數(PTC)熱敏電阻。汽車上用的PＴC溫度傳感器較少，典型的有車廂底板溫度傳感器.常將底板溫度傳感器與熱敏式排氣溫度傳感器一起使用,組成過熱報警裝置。當排氣溫度超過900℃，底板溫度超過12５℃時,報警燈亮，同時蜂鳴器也響。在工作溫度范圍內,其電阻值隨溫度升高而降低的熱敏電阻稱為負溫度系數(ＮTC)熱敏電阻。在汽車上，NTC用來做冷卻水溫傳感器、進氣溫度傳感器、排氣溫度傳感器及車內外溫度傳感器等,它們的工作原理及方式大致相同，且都是兩線式.控制電腦給其提供5V的參考電源，傳感器將阻值與溫度的相應變化轉換為電壓變化輸入控制電腦，控制電腦就利用該信號進行相關的控制。在工作溫度范圍內，在臨界溫度時，其阻值發生躍變的稱為臨界溫度熱敏電阻（CＴＲ）。由于CTR具有在臨界溫度時電阻值將急劇變化的特性，所以通常將其用作開關控制。熱敏電阻是用半導體材料摻入適當的氧化物，根據所要求的形狀，在10０0℃以上的高溫下燒結而成。按照氧化物比例的不同及燒結溫度的差別,可以得到特性各異的熱敏電阻.一般來說,工作溫度范圍在-20℃～1３0℃的熱敏電阻可用于水溫和氣溫的檢測，工作溫度范圍為6０0℃~1０0０℃的高溫檢測,用于排氣溫度的檢測。熱敏電阻式濕度傳感器可用于汽車風窗玻璃的防霜、發動機上化油器進氣部位空氣濕度的檢測以及電控自動空調車的車內相對濕度的檢測.下面介紹熱敏電阻式冷卻水溫度傳感器的工作原理.冷卻水溫傳感器一般安裝在發動機缸體、缸蓋的水套或者節溫器殼內并伸入水套中，與冷卻水接觸,用來檢測發動機的冷卻水溫度，水溫傳感器內部是一個半導體熱敏電阻，具有負的溫度電阻系數，水溫愈低，電阻愈高；反之，水溫愈高,電阻愈低.水溫傳感器的兩根導線都和電腦連接，其中一個根為接地線，另一根的電壓隨熱敏電阻阻值的變化而變化，電腦根據這一電壓的變化測得發動機冷卻水溫度，見圖１—5所示。該種傳感器是利用熱敏電阻阻值隨溫度的變化而變化這一特性來檢測溫度的。當溫度較低時，傳感器的阻值很大；反之，當溫度升高時，其阻值減小。在汽車上裝有很多熱敏電阻式溫度傳感器,常用于檢測冷卻水、機油溫度,其中用的最多的是水溫表和水溫傳感器。(2）壓敏電阻圖1-5冷卻水溫傳感器示意圖a）結構圖b）水溫傳感器特性c）電路原理圖壓敏電阻是根據半導體材料的非線性特性制成的。所謂的非線性特性,主要是圖1-5冷卻水溫傳感器示意圖a）結構圖b）水溫傳感器特性c）電路原理圖壓敏電阻傳感器在汽車上最常見的是半導體壓敏電阻式進氣壓力傳感器和電阻應變計式碰撞傳感器，現以電阻應變計式碰撞傳感器為例來進行學習。圖1-6電阻應變計式碰撞傳感器圖1-6電阻應變計式碰撞傳感器a）結構b）電阻應變計c）原理電路(3)光敏電阻光敏電阻是利用半導體的光致導電特性制成的。在受光時,半導體受光照產生載流子，由一極到達另一電極，有效地參與導電,從而使光電導體的電阻率發生變化。光照強度越強，電阻越小.目前生產的光敏電阻主要是硫化鎘（CｄS）光敏電阻.為提高硫化鎘光敏電阻的光靈敏度,在CdS中摻入銅、銀等雜質。光敏電阻的電阻率對某段波長的照度變化很敏感，當照度增加時，電阻率急劇減小，并在一定條件下，照度和電阻率可呈現線性關系。在完全無光照時,光敏電阻也會呈現一定的電阻值,稱為暗電阻，而光照時的電阻稱為亮電阻。光敏電阻的暗電阻約幾兆歐，而亮電阻可小到幾百歐。光敏電阻的溫度系數和照度有關,強光照射下為正，弱光照射條件下為負。任務二電容的基礎知識學習任務描述學習目標（1）掌握電容的符號、單位及換算關系。(2)了解常見電容以及它們的分類。(3)了解電容在汽車上的應用。學習任務（１）掌握電容的符號、單位及換算關系.（２）了解常見電容以及它們的分類。二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源（網絡、圖書館、實訓設備等）完成以下學習單1.電容是表征1.電容是表征的物理量，電容的單位。2.電容按材質分,有、、、等。3。電容的主要參數有、、等。1、電容的構成兩塊金屬導體相互靠近、相互平行但不接觸，再用兩條金屬導線將這兩塊金屬導體分別引出，再用絕緣物將它們封裝起來，便得到一個電容。電容在電路中常用字母“C"表示。電容的單位有:F（法拉）、μF（微法）、nF（納法）、ｐF(皮法)１Ｆ＝１０6μＦ=1０9ｎＦ＝1０１2pF?2、電容的分類與識別電容種類有多種，根據容量是否可變可分為固定電容、可變電容；根據材料可分為電解電容、瓷片電容、云母電容、滌綸電容、鉭電容等，其中鉭電容特別穩定.電容還可分為無極性電容與有極性電容，電解電容是有極性的,其正負極通常有明顯的標志,更換該類型元件時,應注意極性，如極性錯誤會導致元件損壞。目前，汽車電腦板中也大量地采用貼片電容，其外觀與貼片電阻有一點相似，兩端為銀白色,但中間部分通常為灰色或黃色,各種電容實物如圖1—7所示。圖1-7電容器實物圖圖1-7電容器實物圖３、電容的主要參數固定電容器的參數很多，但在實際使用時,一般只考慮工作電壓、絕緣電阻和電容量。工作電壓：也稱耐壓，是指電容器在連續使用中所能承受的最高電壓。絕緣電阻：任何介質都不是絕緣體，所以它的電阻不可能是∞，一般在百兆歐以上,這個電阻就稱做電容器的絕緣電阻或稱漏電阻。絕緣電阻越大，表明電容器的質量越好.電容量:電容器儲存電荷的能力叫做電容量，簡稱容量.拓展提升師生討論，共同研究以下內容。并歸納要點如下4。電容在汽車電路中的典型應用電容器作為基本電子元件在汽車電路中應用很廣,作為單體元件應用的典型例子就是傳統點火系統中分電器上的電容器。在點火過程中，與分電器觸點并聯的電容器具有重要作用。這是因為觸點打開、磁場消失時，在點火線圈一次繞組中產生200～3０0V的自感電動勢，若無電容器，該自感電動勢就會在觸點間形成火花使觸點燒壞；同時該電動勢的方向與原來一次電流的方向相同，使一次電路內的電流不能迅速中斷,磁場消失也相應減慢，因而二次感應電動勢大大降低。為了避免上述不良的后果，在觸點間并聯一個電容器。當觸點打開時，一次繞組中所產生的自感電動勢向電容器迅速充電，觸點間不再形成強烈的火花,延長了觸點的使用壽命;同時觸點打開后,一次繞組和電容器形成一個振蕩電路，充了電的電容器通過一次繞組進行振蕩放電。當電容器第一次放電時，電流以相反地方向通過一次繞組,加速了磁場的消失,使二次感應電動勢顯著提高.可見有了電容器后就能減小觸點火花，延長觸點壽命并增強了點火線圈二次電壓.圖1-8分電器上的電容器電容器裝在分電器的殼體上,其結構如圖1-8所示.它由兩條鋁箔或者錫箔組成,在兩條鋁箔之間夾一絕緣蠟紙，然后卷成筒狀在真空中抽去層間的空氣。再經過浸蠟處理后裝在金屬外殼中。其中一條箔帶的底部與外殼緊密接觸；另一條箔帶則通過與外殼絕緣的導電片由導線引出.電容器工作時要承受20030０Ｖ的電壓，因此要求其耐壓為500V.圖1-8分電器上的電容器任務三電感基礎知識學習任務描述學習目標（1)了解電感線圈的基本知識（2）理解電磁感應現象、楞次定律、自感、互感現象.（3）理解電感線圈在汽車上的應用。學習任務（1）了解電感線圈的基本知識（２）理解電磁感應現象、楞次定律、自感、互感現象二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源（網絡、圖書館、實訓設備等）完成以下學習單1.1.每當電流流過導體時,在導體周圍會產生磁場，這種現象稱之為。2．電感用表示，國際單位是。3．判別電流流過導體所產生磁場方向的方法是.4.當導體做運動或者線圈中的發生變化時，在導體或線圈的閉合回路中就會有電流產生，這種現象稱之為.圖-9右手定則確定磁力線方向示意圖在汽車中,發電機利用磁場產生電場發電使電氣系統工作，起動機利用電場變化產生磁力變化運轉,磁和電密切相關，許多電學的定律也適用于磁學.圖-9右手定則確定磁力線方向示意圖1.電感線圈基礎知識每當電流流過導體時，在導體周圍會產生磁場，這種現象稱之為電磁感應現象，簡稱“電感”。產生的磁力線數目即磁感應強度與流過導體的電流成正比。電感用L表示,單位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利（uH)，1H=１0３mＨ=106uH。當電感中通過直流電流時,其周圍只呈現固定的磁力線,不隨時間而變化；可是當在線圈中通過交流電流時，其周圍將呈現出隨時間而變化的磁力線。磁力線的方向可由右手定則判定:右手握住導體,大拇指指向電流方向，則其余四指便指向磁力線方向（如圖1-9所示）。圖1-10環形導線的增強磁場安培發現以下現象：電流以相同方向流過來兩根接近的導線，兩導線會相互吸引.如果將其中一根導線的電流流向反過來，導線便相互排斥。若將導線繞成線圈，每匝產生的弱磁場便會合成較強的磁場，合成的強磁場，有真實的北極（N極）和南極（S極）。導線盤成環形(如圖1-１0所示）,在導線交匯處的磁力線密度成倍的增加。圖1-10環形導線的增強磁場右手定則確定線圈的北極（Ｎ極）：右手握向線圈的螺旋方向，四指指向電流的流動方向，則大拇指的指向便是N極方向（如圖1—１1所示）.增加線圈的匝數，磁力線密度隨著增加。要使線圈產生的磁場更強,可在線圈中插入用軟鐵制成的鐵心（如圖１—1２所示）。因為軟體是一種具有高磁導率的材料，它為穿過線圈中央的磁場提供了優良的導磁體。圖1-11右手定則確定磁極方向示意圖由此可見，電感只是一個與線圈的圈數、大小形狀和介質有關的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。圖1-11右手定則確定磁極方向示意圖2.電感線圈的感應原理當導體切割磁力線運動或者線圈中的磁通發生變化時,在導體或線圈的閉合回路中就會有電流產生,我們把這種現象稱為電磁感應現象.這個電流叫感應電流，推動感應電流的電動勢叫感應電動勢。若導體或者線圈不閉合，在其回路中只產生感應電動勢，而無感應電流。合作探究分小組合作探究以下內容,并總結完成以下任務１。自感、互感都是屬于１。自感、互感都是屬于的一種。2.汽車上的發電機、點火系統中的點火線圈都是利用來實現的。3。感應電壓隨、而變化。4.說出汽車上常用的幾種抑制電磁干擾的方法。楞次定律感應電流所產生的磁力線總要力圖阻止原來磁力線的變化。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性.圖1-12加入鐵心的電感線圈（１）自感圖1-12加入鐵心的電感線圈電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性，在電學上取名為“自感應”，通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間,會發生電火花，這就是自感現象產生很高的感應電勢所造成的。當電感線圈接到交流電源上時，線圈內部的磁力線將隨電流的交變而時刻變化,致使線圈不斷產生電磁感應，這種因線圈本身電流的變化而產生的電動勢，稱為“自感電動勢”。當線圈通電或者斷電時，線圈本身就會產生自感應電流.通電時產生的自感應電流方向與所加電流的方向相反,斷電時產生電流的方向與原電流方向相同.前者有減少線圈磁化的傾向,后者有維持線圈磁化的傾向.自感應是不希望有的，因為任何汽車電路都少不了隨時通、斷電的電感元器件，而自感應則力圖以原有電流的方向維持電流,從而會在開關上產生拉弧現象。在任何含有線圈的電器部件或電動機中都會遇到自感想象。要減少高壓電弧，可以在電容器上接電容器或鉗位二極管.電容器能吸收由于接通或斷開電路產生的高壓。（2)互感電感線圈中流過變化的電流時，不但在自身兩端產生感應電壓,而且能使附近的線圈中產生感應電壓，這一現象叫互感.互感是有利于產生互感電壓的一種感應。汽車上的發電機就是利用互感來進行發電的,另外點火系統中的點火線圈中由低壓電轉變為高壓電也是利用互感現象來實現的。當導線切割磁力線時便發生磁感應效應,此時，在導線的兩端之間產生電位差從而形成感應電壓。感應電壓隨著磁力線切割導線的速度和被切割的導線數目的增加而增大。3.電磁干擾抑制在汽車上,每當其電路中的電流通、斷時會由于電磁作用產生電磁干擾.另外，由于輪胎與路面接觸、或風扇傳動帶與帶輪接觸產生摩擦從而產生的靜電也會成為電磁干擾.現代汽車上用的小功率集成電路,對電磁干擾產生的信號特別敏感，會導致計算機產生假信號，從而使汽車的計算機系統中斷。汽車的各系統計算機之間、計算機與傳感器和執行器等之間的通信，需要經過線路傳送信息，眾多信號中若有一個中斷,附件便失控，發動機就會停止工作。隨著汽車上電子部件和系統的數量不斷增加，電磁干擾必須抑制。抑制的電磁干擾的方法有以下幾種：①增加導線的阻值，這是對待高壓系統的通常做法。比如，點火系統的高壓線就采取打阻值的導線.②將電容器和扼流線圈并聯在電路中,抑制電流變化。用金屬或噴涂金屬漆的塑料屏蔽導線或部件。用指定的搭鐵線路,盡量減少回路電阻。四、拓展提升師生討論,共同研究以下內容.并歸納要點如下４。電感線圈在汽車上的應用在車內，尾燈、牌照燈及停車燈的燈絲是否斷開時無法確認的，而電流傳感器就可用于檢測燈絲是否斷路.在電流線圈的周圍繞有電壓線圈,在線圈中間設有點火開關,電壓線圈的功用是防止電壓變化時引起傳感器的誤動作。圖1-13笛簧開關式電流傳感器a）外形圖b）結構圖c）電路原理圖圖1-13笛簧開關式電流傳感器a）外形圖b）結構圖c）電路原理圖任務四二極管基礎知識學習任務描述學習目標(1)了解二極管的結構和特性，熟悉汽車上常用的整流電路的結構。（2）能正確使用萬用表檢測二極管的好壞.（３）了解常見的幾種特殊二極管。學習任務(１)了解二極管的結構和特性，熟悉汽車上常用的整流電路的結構.(2）能正確使用萬用表檢測二極管的好壞.二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源(網絡、圖書館、實訓設備等)完成以下學習單1.自然界的物質，按導電能力可分為1.自然界的物質，按導電能力可分為、、。2．二極管最基本和重要的特性是。1。半導體導電能力介于導體和絕緣體之間的材料稱為半導體，半導體是在某種條件下導電,而在別的條件下不導電的材料.半導體包括二極管、三極管何晶閘管等。制造半導體最常用的材料是硅晶體和鍺晶體。晶體是具有確定的原子結構的材料，純的晶體不能用來制作半導體，需要在這兩種晶體中摻入微量的其它元素。硅晶體和鍺晶體都是四價元素，摻入雜質后,導電性能就會發生明顯變化。根據摻入的雜質不同,可以把半導體的分為P型半導體和N型半導體。在晶體中摻入微量的五價磷元素，產生多余的自由電子充當導電載流子,摻入磷元素雜質的半導體叫做N型半導體;在晶體中摻入微量的三價硼元素，因為缺少電子產生空穴，這些空穴充當導電的載流子,摻入硼元素雜質的叫做Ｐ型半導體。圖1-14二極管的符號按照一定的次序將N型半導體和Ｐ型半導體結合在一起，就可以制造出用于汽車電壓調節和電子控制器的電子裝置的電子元器件。圖1-14二極管的符號２.二極管晶體二極管為一個由P型半導體和Ｎ型半導體形成的PN結,在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場，二極管的符號如圖1—14所示。當不存在外加電壓時，由于PＮ結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態。二極管可以看作一個電流的單向止回閥，只允許電流向一個方向流動,不允許另外一個方向的流動。正二極管中只允許電流從二極管的正極流向負極;負二極管中只允許電流從二極管的負極流向正極。這就是二極管的單向導電性（如圖1－15所示）。若給二極管加上不斷增大的反向電壓，當反向電壓增大到某個數值ＵR時,通過二極管的反向電流將急劇增大,這種現象叫做反向擊穿，UR叫反向擊穿電壓。使用二極管時,應避免反向電壓超過擊穿電壓，以防止二極管損壞。合作探究分小組合作探究以下內容,并總結完成以下任務１。列舉出汽車電路上利用二極管單向導電性制成的電路。１。列舉出汽車電路上利用二極管單向導電性制成的電路。2.續流二極管又稱為,一般都是和線圈聯。圖1-15二極管的單向導電性圖1-15二極管的單向導電性a）P區接電源正極燈亮b）P區接電源負極燈滅3.二極管在汽車上的常用的電路利用二極管的單向導電性，可以組成整流、續流、限幅及檢波等電路應用到汽車電路中.(1）二極管的整流電路將交流電變成直流電的過程叫做整流。在汽車交流發電機中，就是利用二極管組成的整流板將發電機產生的三相交流電轉變為直流電.為了適應發電機的需要，專門制作了用于汽車的整流二極管，分為正二極管和負二極管,如圖1—１6所示。具體整流二極管的工作特性可以看發電機章節的講解。圖1-16汽車交流發電機整流二極管的安裝示意圖圖1-16汽車交流發電機整流二極管的安裝示意圖（2）二極管的續流電路圖1-17二極管的續流電路一個通電線圈突然斷電時，會在線圈中產生一個反向電動勢,如果這個反向電動勢疊加在電路中的其他電子元器件上（一般是三極管），就會引起元器件的損壞。為了避免這種現象的出現，一般都在線圈旁邊并聯一個二極管來吸收反向電動勢,這個電路就是二極管的續流電路(如圖1-1７所示)。在這種電路中，二極管起到了對其他電子元件的保護作用，所以也叫保護二極管。圖1-17二極管的續流電路在汽車電子調壓器和電子點火系中,都存在著保護二極管。(3）二極管的限幅和檢波電路二極管正向導通后，它的正向壓降基本保持不變（硅管為０。7V，鍺管為0。3V）。利用這一特性，可以把信號幅度限制在一定范圍內,使得二極管兩端的電壓維持在0。7V或者0。3V，達到限制電壓幅度的作用;二極管的檢波電路主要應用在汽車音響電路中.拓展提升師生討論，共同研究以下內容。并歸納要點如下圖1-18穩壓二極管（a）符號（b）伏安特性圖1-18穩壓二極管（a）符號（b）伏安特性除了普通的二極管以外,在汽車上還用到一些特殊的二極管如穩壓二極管、發光二極管和光電二極管等.（１）穩壓二極管穩壓管是一種經過特殊工藝制造的二極管，它與電阻配合使用，具有穩定電壓的功能。普通二極管加上反向電壓不導通,如果反向電壓過大就會把二極管反向擊穿而燒毀。但是經過特殊工藝制造的穩壓管就能夠耐得住反向電流.穩壓管的外形與普通二極管區別不大,該穩壓管的符號和伏安特性如圖1—１8所示。圖1-19簡化汽車儀表穩壓電路穩壓管設計成能工作在擊穿區（BC段),當反向電壓達到Uｚ時,大電流反向流過穩壓管，阻止電壓繼續升高。這種特性使穩壓管成為調節電壓的電子器件。圖1-19簡化汽車儀表穩壓電路在汽車電路中由于各個電器總成或元件的工作電流比較大,是汽車電源系統的電壓會出現波動。在汽車的儀表電路和一部分電子控制電路中，一些需要精確電壓值的地方經常利用穩壓管來獲取所需電壓。如圖１－19所示,就是利用穩壓管為汽車儀表提供穩壓電源的電路，圖中穩壓管與電阻串聯而與儀表并聯.如果儀表電壓必須限定在7Ｖ，便可使用額定電壓為７V的穩壓管。汽車電源電壓一部分降落在電阻上，７V電壓降落在穩壓管上.即使電源電壓發上變化，也只是引起不同大小的電流流過電阻和穩壓管，改變降落在電阻上的電壓，而穩壓管始終維持７V電壓不變。(2）發光二極管發光二極管(LED)是用半導體材料制作的正向偏置的PN結二極管。其發光機理是當在ＰN結兩端注入正向電流時,注入的非平衡載流子（電子—空穴對)在擴散過程中復合發光,這種發射過程主要對應光的自發發射過程。按光輸出的位置不同，發光二極管可分為面發射型和邊發射型。我們最常用的ＬEＤ是雙異質結邊發光二極管。在汽車電路中發光二極管比較常見,主要應用在儀表板上作為指示信號燈或者報警信號燈.比如液體液面過低，制動蹄片過薄，制動燈、尾燈、前照燈等燒壞，這時相應的發光二極管就會被接通發光，發出報警指示,如圖1—20所示就是舌簧開關式液位傳感器。圖1-20舌簧開關式液位傳感器（3）光電二極管圖1-20舌簧開關式液位傳感器當光線照射在PＮ結上時,二極管的反向電流增加,其大小與光的照度成正比,利用這一特性制成的二極管就是光電二極管，光電二極管的結構和外形如圖1—２１所示。利用光電二極管制成的光電傳感器,可以把非電信號轉變為電信號，用來控制其它電子圖1-21光電二極管的結構、符號和外形圖元器件。汽車上的許多傳感器就是利用光電二極管制成的，用于汽車自動空調系統的日照光傳感器就是一個光電二極管(如圖1—２2所示)。圖1-21光電二極管的結構、符號和外形圖日照強度傳感器能把太陽的照射情況轉換成電流的變化，車內自動空調EＣU對這種變化進行檢測，來調節排風量和排風口溫度。圖1-22日照強度傳感器及其應用等效電路圖1-22日照強度傳感器及其應用等效電路光電二極管作為光傳感器還被應用到汽車燈光自動控制器中，用來檢測車輛周圍亮、暗程度.任務五三極管基礎知識學習任務描述學習目標（1）了解三極管的結構特性（２）理解三極管的三種工作狀態。（3)理解三極管在汽車電子電路中的應用學習任務（１）理解三極管的三種工作狀態(2)理解三極管在汽車電子電路中的應用二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源(網絡、圖書館、實訓設備等)完成以下學習單1。三極管是三個極分別為1。三極管是三個極分別為、、,兩個結分別為、.２.三極管有兩種類型，分別為、。三極管由兩個相距很近的PＮ結組成的,是在一塊半導體晶體上制造三個摻雜區，形成連個PN結,再引出三個電極，用管殼封裝,三極管的結構和符號如圖１－2３所示。圖1-23三極管的結構示意圖和符號a)圖1-23三極管的結構示意圖和符號a)PNP型三極管的結構和符號b）NPN型三極管的結構和符號三極管的三個極分別為發射極e、集電極c、基極b。三極管的基本功能就是利用基極電流控制集電極和發射極之間的電流.三極管可以被看作一個電流的控制閥，集電極和發射極是電流的通路,而基極就是控制這個電流的閥門。只不過這個閥門不是靠旋轉來改變通路的大小，而是靠流過本身電流——基極電流來控制集電極和發射極之間流過電流的大小。三極管符號中的箭頭就表示了兩種不同類型的三極管集電極和發射極之間電流的方向。NPN型三極管電流由集電極c流向發射極e；ＰNＰ型三極管電流從發射極e流向集電極ｃ.合作探究分小組合作探究以下內容，并總結完成以下任務１．三極管的三種工作狀態為１．三極管的三種工作狀態為、、.２。ＮPN型三極管要使其處于放大狀態,必須具備什么樣的條件？３。當三極管處于飽和狀態時，集電極和發射極之間相當于處于什么狀態？4.三極管的開關特性指的是三極管的什么狀態?1．三極管的三種工作狀態根據三極管連接的外部電路條件,三極管有三種工作狀態。（1）截止當ＮPＮ型三極管連接成如圖１-24所示電路時，基極b與發射極e電位差小于０.７V，這種情況稱為基極加了反向偏壓。在這三極管不導通，沒有電流流動，稱為三極管的截止狀態。如果把ce間看作一個開關的兩端,截止狀態相當于開關的斷開。對于ＰNP型三極管,發射極ｅ與基極ｂ電位差小于0．3V，基極加了反向偏壓,ＰNＰ三極管截止。圖1.24三極管的截止狀態a）PNP型三極管截止狀態b）NPN型三極管截止狀態圖1.24三極管的截止狀態a）PNP型三極管截止狀態b）NPN型三極管截止狀態如圖1—25所示，當NPN管的基極b與發射極e電位差大于0.7Ｖ，這種情況稱為基極加了正相偏壓。在這種狀態下，三極管導通，集電極c向發射極e有電流，而且流過的電流的大小與基極ｂ流入的成正比,稱為三極管的放大狀態。（3）飽和在放大狀態，三極管c、ｅ之間的電流是隨著基極b的電流增大而增大的.但是,但三級管的基極電流增加到一定值時，在增大正向偏壓,加大基極電流，c、e之間的電流維持在一個最大值而不再增大了，這種狀態稱為三極管的飽和狀態。在飽和狀態，三極管c、e之間電位很小，幾乎為零,相當于一個開關的兩端閉合。在分析汽車電路中,如果遇到三極管飽和狀態,可以認為c、ｅ電位相等。拓展提升師生討論，共同研究以下內容。并歸納要點如下圖1.25三極管的放大狀態a）PNP型三極管放大狀態b）NPN型三極管放大狀態圖1.25三極管的放大狀態a）PNP型三極管放大狀態b）NPN型三極管放大狀態三極管開關電路在汽車電路中的應用非常廣泛，最常見的是電子電壓調節器、電子點火器以及各種信號報警電路等。圖1.27蓄電池液位報警電路汽車電路中包含很多信號報警電路，基本原理都是通過監控一個點的電位變化，來控制三極管的導通或截止,發出聲音或光來報警。現以蓄電池液位報警電路(如圖1-2７所示）為例來進行講解。圖1.27蓄電池液位報警電路報警電路的傳感器為裝在蓄電池蓋子上的鉛棒。當蓄電池液位符合規定時（如圖1-27a）所示）,鉛棒浸在蓄電池電解液當中,相當于蓄電池正極的鉛棒與蓄電池的負極之間產生電壓,三極管VT１的基極流過電流，VT１處于飽和導通狀態,VT1的ｃe之間的電位幾乎相等，Ａ點電位幾乎為零，三極管VT2截止，報警燈不亮。當蓄電池液位低于規定要求時，如圖１-27ｂ)所示,鉛棒沒能浸在蓄電池電解液中,鉛棒與蓄電池負極之間不能產生電壓，三極管VT1的基極沒有電流,VT１處于截止狀態，Ａ點電位上升，三極管VT2的基極b有電流流入，三極管ＶT2飽和導通，報警燈點亮,通知駕駛員蓄電池液位過低.電阻Ｒ3為報警燈(發光二極管）的限流電阻。任務六晶閘管的基礎知識學習任務描述學習目標（１)了解晶閘管的結構(２）會畫晶閘管的電路符號，能判斷晶閘管的狀態（３)掌握晶閘管的工作條件學習任務（1)會畫晶閘管的電路符號,能判斷晶閘管的狀態（２)掌握晶閘管的工作條件二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源（網絡、圖書館、實訓設備等）完成以下學習單1.晶閘管有1.晶閘管有PN極，有三個點極，分別為、、。2.晶閘管從外形上分主要有式、式和式三種.3.晶閘管承受正向陽極電壓時，門極的情況下晶閘管才能導通。1、晶閘管的結構晶閘管是晶體閘流管的簡稱,又可稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅，它是由ＰNPN四層半導體構成的元件,有三個電極,陽極A,陰極K和控制極G。它是一種大功率開關型半導體器件，在電路中用文字符號為“V"、“VT”表示（舊標準中用字母“SCR"表示)。晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制。晶閘管在電路中能夠實現交流電的無觸點控制,以小電流控制大電流，并且不象繼電器那樣控制時有火花產生，而且動作快、壽命長、可靠性好。晶閘管從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種。螺旋式的應用較多。?不管晶閘管的外形如何,它們的管芯都是由P型硅和N型硅組成的四層P1Ｎ1P2N2結構。見圖1。它有三個ＰN結（J１、J2、J3)，從J1結構的P1層引出陽極Ａ,從Ｎ2層引出陰級K，從Ｐ２層引出控制極G,所以它是一種四層三端的半導體器件。晶閘管和只有一個PN結的硅整流二極度管在結構上迥然不同.晶閘管的四層結構和控制極的引用，為其發揮“以小控大”的優異控制特性奠定了基礎。在應用晶閘管時，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達幾百安培以至上千安培的晶閘管元件。一般把5安培以下的晶閘管叫小功率晶閘管，５0安培以上的晶閘管叫大功率晶閘管。２、晶閘管的工作條件:?(1)晶閘管承受反向陽極電壓時,不管門極承受何種電壓,晶閘管都處于關短狀態.(2)晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。（3）晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用.(4）晶閘管在導通情況下,當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，晶閘管關斷。練習題填空題1、把幾個電阻依次連接,組成中間的電路，叫做電阻串聯電路.在串聯電路中電流。電路兩端的總電壓等于各個電阻上的之和。２、已知R1=2Ω，R2＝3Ω，R3=10Ω，它們串聯后的總電阻為Ω。3、串聯電路中，各個電阻兩端的電壓與各個電阻的阻值成比。4、一個2歐電阻和一個3歐電阻串聯，已知2歐電阻兩端電壓是1伏,則3歐電阻兩端電壓是_____伏，通過3歐電阻的電流是_______安。5、一個4歐電阻和一個_______＿歐電阻串聯后接到１2伏電源上,電路中的電流為1.2安；若這個電路兩端電壓改為24伏,則電路的電流為＿_＿＿_＿__A.6、電阻Rｌ＝7歐,R２=５歐，串聯后接在1２伏電源兩端.此時電路總電阻為____＿_歐,通過R1的電流為_____＿_＿安，R2的電壓___＿__＿___伏.7、已知Ｒl：R2＝１：3,如果將它們串聯在電路中,則電阻上電壓之比U１:U2=;8、已知Rl=3Ｒ２,Ｒl、Ｒ２串聯在電路中，已知電阻Rｌ消耗的電功率為1W，那么Ｒ２消耗的功率為.9、自然界的物質,按照它們的導電能力可以分為、、。10、濾波電路有、、.１1、電容濾波電路中,濾波電容C與負載。12、三極管具備放大作用的外部條件是、.1３、放大電路有三種連接方式:、、。1４、多級放大電路的耦合方式有、、.15、汽車電氣線路搭鐵探測器是典型的級放大電路。１６、三極管有三種工作狀態：、、.選擇題1、下列物質為半導體的是（）Ａ、鐵B、銀C、硅D、硫2、半導體二極管實際就是（）A、ＰＮ節B、半導體C、晶體管Ｄ、發光二極管3、單相整流電路包括()Ａ、半波整流電路B、全波整流電路Ｃ、橋式整流電路4、電容濾波電路只適用于（)A、負載電流較大B、負載電流較小C、負載電流為零５、半導體三極管有（)個電極。A、3Ｂ、4C、56、三極管處于截止狀態的特點是（)。A、發射極正偏，集電極反偏B、發射極正偏，集電極正偏Ｃ、發射極反偏，集電極反偏7、在放大電路中，電容C1、Ｃ２起到（）作用。A、隔直流B、通交流C、隔直通交放大電路的靜態是指（）A、Vｃc=０B、Ui=0Ｃ、UＢEQ=09、已知三級放大電路中，第一級電壓放大倍數為1０,第二級為100，第三級為1000,則這個放大電路的電壓放大倍數為（）Ａ、110B、１０0０0C、1000000三極管的開關狀態是指（)Ａ、靜止狀態B、放大狀態C、飽和狀態1１、復合管又稱為（)Ａ、達林頓管B、級管Ｃ、三極管1２某電容器的電容為C,如不帶電時它的讀數是_＿＿＿_＿。Ａ0BＣC大于CＤ小于C13平行板電容器在極板面積和介質一定時，如果縮小兩極板之間的距離,則電容量將（)。A增大Ｂ減小C不變D不能確定14兩個相同的電容器并聯之后的等效電容，跟它們串聯之后的等效電容之比為(）。Ａ１:４Ｂ4：１Ｃ１：２Ｄ２：115一個電容為C的平行板電容器與電源相連,開關閉合后,電容器的極板間的電壓為U,極板上的電荷量為ｑ。在不斷開電源的條件下,把兩極板間的距離拉大一倍，則___＿_＿。AU不變,ｑ和C都減小一半BU不變，C減小一半，q增大一倍Cｑ不變,C減小一半，U增大一倍Dｑ、U都不變,C減小一半判斷題()1、二極管的導通條件就是加正向電壓，跟電壓的大小沒有關系。（）2、濾波電路能濾除交流成分,是輸出電壓變得平穩。（）3、NPN、ＰＮP管工作原理相同，外加電壓也相同。（）4、用萬用表判別三極管管腳時，旋鈕應旋至R×10Ω量程。（)５、當電路處于靜止時,三極管無能量供應，所以此時截止,電路處于短路狀態。（)6、多級放大電路的放大倍數一定比單級放大倍數高很多。（）7、汽車電氣線路搭鐵探測器可以在不拆導線的情況下，查出故障點。（)８、三極管的開關特性是指三極管可以當作開關使用.(）9電容器必需在電路中使用才會帶有電荷量，故此時才會有電容量.（)10電容器串聯后，其耐壓總是大于其中任一電容器的耐壓.(）11若干只不同容量的電容器并聯，各電容器所帶的電荷量均相等。（)１２電容量大的電容器儲存的電場能量一定多。三計算題1平行板電容器極板面積是15ｃm2,兩極板相距0．2mm.試求：(1）兩極板間的介質是空氣時的電容；(2）若其它條件不變而把電容器的介質換成另一種介質，測出其電容為１3２ｐF,這種電介質的相對介電常數。2現有兩個電容器，其中一個電容為0。２5uＦ，耐壓為２5０V；另一個電容為0。5uF，耐壓為300V，試求:（1)它們串聯以后的耐壓值；(2)它們并聯以后的耐壓值。3一只10ｕＦ的電容器已被充電到100Ｖ，欲繼續充電到200Ｖ，問電容器可增加多少電場能？４、電阻為12Ω的Ａ燈和18Ω的B燈串聯起來接在U=12Ｖ的電路兩端，求（1）電路中的電流強度Ｉ.（2）Ａ燈和B燈的電壓ＵA和ＵB各是多少?（3）PA和PＢ５、電阻Ｒ1、R２、Ｒ3串聯在電路中，已知R1=２０Ω,R2=30Ω，R2兩端的電壓為Ｕ2=15Ｖ，電路的總電壓U=３0V,求（1）電路的電流強度I;（2）Ｒ1和R３兩端的電壓U1、U３;（3）Ｒ3的電阻。項目二汽車電氣系統的組成與特點【知識要點】1、汽車電氣系統組成2、汽車電氣系統特點【任務要點】重點掌握汽車電氣系統的特點任務一汽車電氣系統主要組成部分及其特點學習任務描述學習目標(1）了解汽車電氣系統的組成。（2）了解汽車電氣系統的特點。(3）了解汽車電氣系統未來的發展方向。學習任務(１）了解汽車電氣系統的組成。(２）了解汽車電氣系統的特點.二、自主學習對以下內容認真閱讀并查閱相關資源(網絡、圖書館、實訓設備等）完成以下學習單1．汽車電氣系統又1．汽車電氣系統又、兩大方面組成.2．列舉出汽車上的主要用電設備。3．說出汽車電氣系統的主要特點。一、汽車電氣系統的組成1、電源系統包括蓄電池、發電機、調節器。其中發電機為主電源，發電機正常工作時，由發電機向全車用電設備供電，同時給蓄電池充電。蓄電池的主要作用是發動機啟動時向啟動機供電,同時輔助發電機向用電設備供電。調節器的作用是使發電機的輸出電壓保持恒定。2、用電設備（１）啟動系統包括直流電動機、傳動機構、控制裝置。其作用是用于啟動發動機。（2）點火系統其任務是產生高壓電火花，點燃汽油機發動機汽缸內的混合氣.(3）照明系統包括汽車內外各種照明燈及其控制裝置.用來保證夜間行車安全。（４)信號系統包括喇叭、蜂鳴器、閃光器及各種行車信號標識燈。用來保證車輛運行時的人車安全。(５）儀表系統包括各種電器儀表（電流表、電壓表、機油壓力表、溫度表、燃油表、車速及里程表、發動機轉速表等）。用來顯示發動機和汽車行駛中有關裝置的工作狀況。（6)輔助電器系統包括電動刮水器、空調器、低溫啟動預熱裝置、收錄機、點煙器、玻璃升降器等。(7)電子控制系統包括電控燃油噴射裝置、電子點火裝置、制動防抱死裝置、自動變速器。二、汽車電氣系統的特點1、單線制所謂單線制,就是利用汽車發動機和底盤、車身等金屬機件作為各種用電設備的共用連線（俗稱搭鐵），而用電設備到電源只需另設一根導線。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發，經導線流入到用電設備后，通過金屬車架流回電源負極而形成回路。采用單線制不僅可以節省材料（銅導線）,使電路簡化,而且便于安裝和檢修,降低故障率。但在一些不能形成可靠的電氣回路或需要精確電子信號的回路,采用雙線。2、負極搭鐵所謂搭鐵，就是采用單線制時,將蓄電池的一個電極用導線連接到發動機或底盤等金屬車體上。若蓄電池的負極連接到金屬車體上,稱為負極搭鐵；反之,若蓄電池的正極連接到金屬車體上，稱為正極搭鐵.我國標準中規定汽車電器必須采用負極搭鐵。目前世界各國生產的汽車也大多采用負極搭鐵方式。３、兩個電源所謂兩個電源，就是指蓄電池和發電機兩個供電電源。蓄電池是輔助電源，在汽車未運轉時向有關用電設備供電；發電機是主電源，當發動機運轉到一定轉速后,發電機轉速達到規定的發電轉速，開始向有關用電設備供電，同時對蓄電池進行充電。兩者互補可以有效地使用電設備在不同的情況下都能正常地工作,同時也延長了蓄電池的供電時間.4、用電設備并聯所謂用電設備并聯，就是指汽車上的各種用電設備都采用并聯方式與電源連接,每個用電設備都由各自串聯在其支路中的專用開關控制，互不產生干擾。５、低壓直流供電汽車電氣設備采用低壓直流供電，柴油車大多采用24伏直流供電,汽油車大都采用1２伏直流電壓供電。拓展提升師生討論,共同研究以下內容。并歸納要點如下【知識拓展】汽車電氣系統發展與展望汽車是一種現代化的交通運輸工具。為了適應交通運輸現代化發展的需要，對汽車提出了高速、靈活、專用、可靠、自動、安全、省油和減少廢氣污染等方面的要求。隨著汽車結構的改進和性能的不斷提高，汽車傳統電器設備正面臨著巨大的沖擊。隨著電子工業的發展,電子技術在汽車上的應用日益廣泛，汽車電子裝置的新產品不斷涌現，特別是微型計算機的應用,極大地推動了汽車工業的發展，同時也給汽車的控制裝置帶來了巨大的變革。例如:MF鉛蓄電池的推廣應用，不僅大大延長了鉛蓄電池的使用壽命,而且在使用中無需維護，自放電少；硅二極管整流的交流發電機現已普遍用于各種車型；電子點火裝置已在發達國家普及,我國也已在推廣應用；電控燃油噴射系統，什算機控制的防抱死制動系統、自動變速系統、導航計程、自動檢測、故障自動診斷等新技術已用于現代汽車。此外,在儀表、照明、信號以及防爆、報警、取暖、通風、抗干擾等方面電器設備更顯其小巧靈活、可靠、自動的優越性。汽車電器將更向輕量化、小型化、自動化的方向發展，其使用壽命和性能也將進一步提高.電子技術在解決汽車所面臨的能源、安全、污染等問題方面正起著極其重要的作用。例如電控燃油噴射裝置和電子點火系統的應用不僅可節油5％～１０％,同時,對排氣凈化也十分有利；電子控制的防抱死制動裝置的應用不但可使汽車在泥濘的路面上高速行駛,而且緊急制動時可防止側滑，保證汽車安全制動。在實現汽車操縱自動化和提高舒適性等方面亦與先進電器設備的使用密切相關。可見，隨著現代汽車技術的不斷發展，汽車上裝用的各種電器的數量會日益增加，性能和質量也將日臻提高,所起作用必將越來越大.電子技術不僅用來改善和提高傳統汽車電器的性能、降低成本、實現傳統汽車電器的電子化，而且大大地豐富了汽車電器的內容，實現了汽車電器的全面創新。當今國際上一些新車型的電器系統已達到微型計算機控制的水平.圖1—３7反映了汽車電器電