现代汽车电工电技术第1章 直流电路.doc

直流电路 在生产自动化控制系统中，时常可能会出现一些由于电气控制设备故障引起的失控问题，以致影响正常的生产秩序，如何对这些电气控制设备故障进行维修？首先要了解电路的控制原理，然后对有关的电路参数进行检测，将检测的参数与标准参数比较，从而判断故障所处的位置并排除，整个过程就这么简单。这就是维修技术。所谓检测电路参数，就是测量电路中某段电路两端的电压和流过它的电流，以及其阻抗。在实际工作中，如何掌握检测维修技能，是我们学习本课程的目的。 本章学习目标 （1）了解电路的基本物理量的意义、单位和符号，电流与电压正方向的确定方法； （2）了解电路的基本定律的意义及其应用、电路的工作状态以及负载额定值的意义； （3）了解电源的等效变换的条件，掌握电路的等效变换方法。 （4）掌握电路的分析的基本原理及电路参数的检测方法。 1．1 电路的基本概念 1．1．1 电路与电路基本物理量 1．电路图 （1）电路 电路就是电流所流过的路径，它为了实现某种功能由一些电气设备或元构成的。，就其功能而言，可以分为两大类：一是实现能量的转换、传送与分配（如电力系统电路等）；二是实现信号的传送和处理（如广播电视系统）， （2）电路模型 由于电能的传输和转换，或是信号的传递和处理，都是通过电流、电压和电动势来实现的，因此下面介绍电路的基本物理量。如图1-1所示 图1-1理想电路元件及其图形符号 2．电流及参考方向 电流是一种物理现象，是带电粒子有规则的定向运动形成的，通常将正电荷移动的方向规定为电流正方向。电流的大小用电流强度来衡量，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。根据定义有 (1-1) 式中，i为电流，其单位为安培 (A)；dq为通过导体截面的电荷量，电荷量的单位为库仑(C)；dt为时间(s)。 上式表明，在一般情况下，电流是随时间变化的。如果电流不随时间而变化，即dq/dt=常数，则这种电流就称为恒定电流 (简称直流)。直流时，不随时间变化的物理量用大写字母表示，式 (1-1)可写成 (1-2) 电流的方向是客观存在的，但在电路分析中，一些较为复杂的电路，有时某段电流的实际方向难以判断，甚至有时电流的实际方向还在随时间不断改变，于是要在电路中标出电流的实际方向较为困难。为了解决这一问题，在电路分析时，常采用电流的“参考方向”这一概念。电流的参考方向可以任意选定，在电路图中用箭头表示。当然，所选的参考方向不一定就是电流的实际方向。当参考方向与电流的实际方向一致时，电流为正值(i0)；当参考方向与电流的实际方向相反时，电流为负值(i0)。这样，在选定的参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向。在分析电路时，先假定电流的参考方向，并以此去分析计算，最后用求得答案的正负值来确定电流的实际方向。 3．电压及参考方向 （1）定义：单位正电荷在电场力作用下，由a运动到b电场力所做的功，称为电路中a到b间的电压，即 (1-3) 式中，uab为a到b间的电压，电压的单位为伏特 (V)；为的正电荷从a运到b所做的功，功的单位为焦耳 (J)。 在直流时，式 (1-3)可写成 (1-4) （2）单位：1千伏特（KV）=1000伏（V） 1伏特（KV）=1000毫伏（mV） 1毫伏（mV）=1000微伏（μV） （3）实际方向：高电位指向低电位 （4）参考方向：任意选定某一方向作为电压的正方向，也称参考方向。 （5）电压参考方向的表示方法 在电路分析时，也需选取电压的参考方向，当电压的参考方向与实际方向一致时，电压为正 (u0)；相反时，电压为负 (u0)。电压的参考方向可用箭头表示，也可用正 (+)、负 (-)极性表示 4．电位 在电路中任选参考点0，该电路中某点。到参考点0的电压就称为a点的电位。电位的单位为伏特 (V)，用V表示。电路参考点本身的电位V0=0，参考点也称为零电位点。根据定义，电位实际上就是电压，即 Va=Ua0 (1-5) 可见，电位也可为正值或负值，某点的电位高于参考点，则为正，反之则为负。任选参考点0，则a、b两点的电位分别为Va=Ua0、Vb=Ub0。按照做功的定义，电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功，等于把单位正电荷从a点移到0点，再移到b点所做的功的和，即 Uab=Ua0