汽車電工電子技術 課件全套 張文品 模塊1-8 汽車電子電路基礎-新能源汽車電力電子關鍵技術

汽車電工電子技術Contents模塊一汽車電子電路基礎模塊二直流電路模塊三交流電路模塊四磁場與電磁感應Contents模塊五二極管與三極管模塊六電動機與發電機模塊七脈沖數字電路模塊八新能源汽車電力電子關鍵技術學習目標模塊一汽車電子電路基礎

知識目標1.掌握萬用表和電烙鐵的使用方法及注意事項；2.掌握電阻、電容、電感的定義、特性及作用；3.掌握汽車電路的組成和特點。技能目標1.能識讀汽車常見電路圖符號和汽車系統電路圖；2.能根據《數字式萬用表操作規范》指引，對各類電子元件進行測量，并根據檢測值判定其性能；3.能參照電路圖，在教師的指導下焊接簡單電路，確保電路功能實現；4.能查閱維修手冊和電路圖，對實訓車輛前照燈熔斷器和繼電器進行檢測，并根據檢測值判定其性能。素養目標1.通過規范使用萬用表測量電子元器件和使用電烙鐵焊接電路板，培養學生規范操作的意識和嚴謹細致的職業精神；2.通過查閱國產品牌汽車維修手冊和電路圖，培養民族自豪感和精益求精的工匠精神。模塊一汽車電子電路基礎單元1萬用表和電烙鐵的使用單元2電阻、電容與電感原理及應用單元3汽車電路基礎單元4識讀汽車電路圖學習導入單元1萬用表和電烙鐵的使用

在電子工程與汽車電路維修領域,萬用表與電烙鐵是工程維修人員的“左右手”。前者通過精準測量鎖定故障點,后者通過精細焊接實現元件替換或線路修復。二者協同使用,能大幅提升故障診斷效率與維修質量。本單元將從測量原理、操作規范、工具聯動三個維度,系統解析如何實現“測量—焊接”的無縫銜接。

在汽車電氣維修領域,無論是診斷故障、驗證參數,還是故障修復,萬用表和電烙鐵都是不可或缺的。本次任務,我們將學習使用萬用表進行精準測量,使用電烙鐵焊接電子元件。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用萬用表的種類圖1-1

指針式萬用表萬用表按顯示方式分為指針式萬用表和數字式萬用表。指針式萬用表是一種平均值測量儀表，采用磁電式測量機構，如圖1-1所示。數字式萬用表是采用數字技術，通過轉換器將模擬量轉換成數字量并進行顯示的測量儀表。相較于傳統的指針式萬用表，它具有讀數方便、準確度高、測量范圍廣、輸入阻抗大、抗干擾能力強等特點，應用更為廣泛，如圖1-2所示。圖1-2

數字式萬用表一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用認識數字式萬用表1.LED顯示屏最大數值顯示為1999或-1999，當被測量超過最大指示值時，顯示1或-1。2.功能選擇開關用于選擇測量功能和量程。根據被測電量（電壓、電流、電阻等）選擇相應功能擋位，再按被測量的大小選擇合適量程；使用完畢后調至“OFF”位置，關閉電源。3.表筆插孔數字式萬用表一般有4個插孔，分別是COM、VΩ、μA/mA和10A/20A。黑表筆插入COM公共測試端插孔；紅表筆有三種插法：測量電壓、電阻、二極管、三極管及線路通斷時，插入VΩ插孔；測量毫安級別電流時，插入μA/mA插孔；測量大于200mA的大電流時，插入10A或20A插孔。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用認識數字式萬用表圖1-3

數字萬用表面板一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用數字式萬用表可用于測量線路導通、熔斷絲、電阻、直流電壓、交流電壓、直流電流、電容器、電感器、二極管、三極管等。電阻的測量將黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“VΩ”孔，將旋鈕轉至電阻擋（Ω）。優先選擇比預估阻值高一檔的量程；若不確定阻值，可先選最大量程，再逐步下調。測量時兩表筆接觸電阻兩端，避免手直接觸碰電阻金屬部分，防止人體電阻干擾測量結果。觀察顯示屏數值：若顯示“OL”，表示超出量程，需調高擋位；若顯示數值過小（如0.01），需調低擋位。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用2.電壓的測量（1）直流電壓的測量黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“VΩ”孔，旋轉擋位至直流電壓擋。若不確定被測電壓大小，先選擇最高量程（如750V），再逐步降低量程。紅表筆接觸正極（高電位端），黑表筆接觸負極（低電位端）；若表筆反接，屏幕會顯示負值（如“－12V”），不影響測量結果。若顯示“1.”，表示量程過小，需調至更高擋位。（2）交流電壓的測量表筆插孔接法與直流電壓測量一致，將功能擋位旋到交流電壓擋。交流電壓無正負之分，測量操作方法與直流電壓相同。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用3.電流的測量黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“μA/mA”插孔（適用于400mA以下小電流）或“10A/20A”插孔（用于汽車、家用電路等大電流測量）。判斷電流類型為直流或交流，直流旋至直流電流擋，交流旋至交流電流擋；若不確定電流大小，先選最高量程（如20A），再逐步降低。測量前關閉電路電源，將萬用表串聯接入電路，形成：電源→被測設備→紅表筆→萬用表→黑表筆→電源的閉合回路；接通電路電源后讀取數值。若顯示“OL”或屏幕閃爍，說明超量程，應立即斷電并調高量程。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用操作禁忌：①禁止并聯測量，萬用表內阻極低，并聯會造成電路短路，易燒毀設備或熔斷保險絲；②禁止帶電切換量程；③切換擋位前必須斷電，否則易引發電弧、損壞儀表。4.電容器的測量電容放電：低電壓（≤50V）、小容量（≤1000μF）電容，可用金屬鑷子或導線短接兩極放電；高電壓或大容量電容，需串聯電阻或燈泡緩慢放電，禁止直接短路，避免產生火花引發危險。黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“VΩ”孔，旋轉擋位至電容測量擋。若不確定電容容量，先選最高量程，再逐步下調。將電容插入專用電容測試孔（部分萬用表需用表筆接觸引腳），等待3～5秒數值穩定后讀取測量數據。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用5.線路通斷測量黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“VΩ”孔，旋轉擋位至蜂鳴擋或電阻擋。測量前確保被測線路完全斷電，防止損壞萬用表或引發安全事故。將紅、黑表筆分別接觸導線、開關觸點等線路兩端：蜂鳴擋蜂鳴器發聲且屏幕數值接近0，或電阻擋顯示阻值小于5Ω，說明線路導通；蜂鳴擋無發聲且屏幕顯示“1”（無窮大），或電阻擋顯示高阻值（大于200Ω），說明線路斷路。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用6.二極管的測量黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“VΩ”孔，旋轉擋位至二極管/蜂鳴擋。確保被測二極管所在電路完全斷電，并釋放高壓電容殘余電荷。紅表筆接二極管陽極，黑表筆接陰極，正常硅二極管顯示0.5～0.7V，鍺二極管顯示0.2～0.3V；調換表筆反向測量，正常應顯示“OL”。若反向仍顯示低電壓（如0.1V），說明二極管擊穿短路。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用7.三極管的測量（1）確定基極黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“VΩ”孔，萬用表調至二極管/蜂鳴擋。紅表筆固定接任意一個引腳，黑表筆依次觸碰另外兩個引腳；若兩次數值均在0.5～0.8V之間或有導通提示，則紅表筆所接為基極。若無導通提示，互換紅黑表筆重復操作。NPN型三極管：紅表筆接基極時，黑表筆接觸其余兩腳均導通；PNP型三極管：黑表筆接基極時，紅表筆接觸其余兩腳均導通。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用數字式萬用表的使用（2）hFE功能法區分集電極與發射極將萬用表切換至hFE放大倍數擋，把已確定的基極插入萬用表三極管插座B孔，剩余兩個引腳分別插入C孔、E孔，觀察屏幕數值。若顯示正常放大倍數（50～300），說明引腳插接位置正確；若數值極低（小于10）或顯示無效，互換C、E插孔位置重新測量。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用萬用表的使用注意事項測量前須確認被測參數（電壓/電流/電阻）及量程范圍，避免誤用擋位測量；特別禁止用電流插孔測電壓，否則會造成短路、燒毀萬用表。更換量程前必須斷開表筆與被測電路，禁止帶電切換量程開關，防止產生電弧燒毀開關觸點。禁止帶電測量電阻，帶電測量不僅會影響測量數值的準確性，還可能燒毀萬用表或損壞電路元器件。測量未知參數時，先選擇最大量程，再根據讀數逐步縮小量程。(5)測量過程中避免手部接觸表筆金屬端，防止人體電阻接入電路造成測量誤差。一、萬用表單元1萬用表和電烙鐵的使用萬用表的使用注意事項(6)測量大電流（如10A）時需使用專用插孔，單次測量時間不超過15s。(7)測量電容前必須對電容完全放電，嚴禁帶電測量電容。(8)避免在強磁場、潮濕環境下進行測量及存放萬用表。(9)萬用表長期不使用時，需取出內部電池，防止電池漏液腐蝕內部電路與元件。二、電烙鐵的使用單元1萬用表和電烙鐵的使用所需物料1.電烙鐵電烙鐵是焊接的主要工具，一般電子焊接用20～30W內熱式電烙鐵。2.焊錫絲焊錫絲按成分可分為含鉛和無鉛兩種。含鉛焊錫絲具有較低的熔點和良好的流動性，焊接效果較好，但鉛對人體和環境有害；無鉛焊錫絲則更加環保，符合現代電子制造業的發展趨勢，但其熔點相對較高，焊接難度稍大。二、電烙鐵的使用單元1萬用表和電烙鐵的使用所需物料3.助焊劑助焊劑的作用是輔助熱傳導、去除氧化物、去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積，幫助焊接，常見的有松香和錫膏等。4.其他工具其他工具包括焊臺、小鑷子、剪線鉗、吸錫器、萬用表等。電路焊接所需物料如圖1-4所示。二、電烙鐵的使用單元1萬用表和電烙鐵的使用操作規程圖1-5電烙鐵標準握持示意(4)加錫填充焊盤：當焊點達到合適溫度后，將焊錫絲接觸焊點，使焊錫均勻填充在焊盤上，加錫時間為1～2s。(5)移錫絲：焊錫填充適量后，迅速移開焊錫絲。(6)離烙鐵：移開焊錫絲后，等待0.5～1s，再將電烙鐵平穩移開。整個焊接過程需控制在3～5s內完成。(7)冷卻檢查：焊接完成后，讓焊點自然冷卻，切勿觸碰。冷卻后檢查焊點質量，標準焊點呈圓錐形、表面光亮，無虛焊、橋連等缺陷。(8)清理工作臺：焊接結束后，整理并清潔工作臺與工具，保持場地整潔，保障后續使用安全。(9)注意事項：全程注意用電安全；電烙鐵使用期間必須放置在專用烙鐵架上，嚴禁隨意擺放，防止誤觸燙傷。二、電烙鐵的使用單元1萬用表和電烙鐵的使用操作規程圖1-5電烙鐵標準握持示意準備工具和材料：確保所有工具和材料齊全，包括電烙鐵、焊錫絲、助焊劑、輔助工具等。清潔焊接表面：用酒精棉擦拭焊盤，去除油污、氧化物或助焊劑殘留，確保焊盤表面光潔。烙鐵與焊點預熱：將電烙鐵溫度調至270℃±20℃，把烙鐵頭放在焊點上，使焊點和元件引腳均勻受熱，預熱時間控制在1～2s。電烙鐵握持方法：建議采用“握筆式”姿勢，手腕懸空便于靈活控制，烙鐵頭與電路板呈45°角，如圖1-5所示。模塊一汽車電子電路基礎單元1萬用表和電烙鐵的使用單元2電阻、電容與電感原理及應用單元3汽車電路基礎單元4識讀汽車電路圖學習導入單元2電阻、電容與電感原理及應用

在日常生活中，電腦、電視、空調、冰箱等電子產品提高了我們的辦公效率和生活品質。可同學們有沒有想過，這些產品為什么能“乖乖聽話、任人擺布”呢？圖1-6所示為海爾冰箱的電路板，它就是冰箱的“智慧大腦”。電路板上各式各樣、大小不一的器件，就是各種電子元件。它們看似不起眼，卻掌控著冰箱的運行奧秘。這些電子元件，每一個都有自身獨特的特性和功能。它們相互配合、協同工作，才能讓冰箱實現精準控溫、保鮮食材。小小的電路板，蘊藏著大大的科技秘密。而這些秘密，就藏在我們即將學習的電子元件知識當中。接下來，就讓我們一起走進電子元件的奇妙世界，揭開它們的神秘面紗，了解它們究竟是如何讓家電變得智能又便捷的。知識學習單元2電阻、電容與電感原理及應用

電阻、電感和電容是眾多電子元件中最基礎、也是最重要的元件。在基礎電路知識中，它們是電路的基本構成元件。電阻可限制電流、分壓分流；電容能夠儲存和釋放電荷，具備濾波、耦合等作用；電感可以儲存磁場能量，起到阻流、濾波的效果。從實際應用來看，手機、電腦等電子產品，冰箱、空調等家用電器，其電路板上都大量使用這三類元件來實現各項功能。例如在冰箱電路板中，依靠各類元件相互配合，維持溫度控制穩定運行。從職業發展角度來講，電子、電氣、自動化等相關專業領域，掌握電阻、電感、電容的基礎知識，是從事電路設計、設備維修、產品研發等工作的必備前提，能夠助力從業者在相關行業立足并實現長遠發展。學習電路知識，必須首先掌握這三種元件的結構、特性及工作原理。一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用（一）電阻及特性電阻（Resistance，用“R”表示），電路符號為固定標識，單位是歐姆，符號為“Ω”，常見電阻如圖1-7、圖1-8所示。物理解釋：當電流在導體中流動時，定向移動的電荷會與導體內帶電粒子發生碰撞，導體對電流產生阻礙作用，這種阻礙作用即為電阻。電阻在電路中主要用于限制電流、調節電壓，如同電路中的“關卡”，電阻阻值越大，對電流的阻礙作用就越強。電阻是導體的固有屬性，其大小與導體的長度、橫截面積、材料以及溫度有關。例如：一般金屬導體，溫度升高，電阻增大；碳類材料則相反，溫度升高，電阻反而減小。在電子電路中，電阻器為常用元器件，通過特殊制造工藝使其具備固定阻值，從而實現限流、分壓等電路功能。圖1-7色環電阻圖1-8貼片電阻一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用

1.固定電阻：2.金屬膜電阻：碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻、繞線電阻、水泥電阻、玻璃釉膜電阻等。固定電阻（二）電阻的分類3.金屬氧化膜電阻：采用真空蒸發工藝，在陶瓷基體上沉積金屬膜制成。它具有精度高、穩定性好的特點，常用于對電阻精度要求較高的精密電路，如測量儀器、通信設備等關鍵電路中。金屬氧化膜電阻是在陶瓷基體上形成金屬氧化物薄膜制作而成。它具備良好的耐濕性與高溫穩定性，適用于工作環境較為惡劣、濕度偏大或溫度變化較大的電路中。一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用

固定電阻（二）電阻的分類4.線繞電阻：將電阻絲繞制在絕緣骨架上制成。該類電阻功率大、精度高，適用于大功率、高精度電路，如工業控制中的大功率驅動電路，以及需要精確分壓的電路。水泥電阻是將電阻絲繞在瓷件上，再用水泥材料密封封裝而成。其功率大、散熱性能優良，多用于承受大功率的電路，例如電源電路限流電阻、音頻放大器負載電阻等。5.水泥電阻：6.玻璃釉膜電阻：以玻璃釉作為電阻膜材料，耐熱性與穩定性較好，可應用于高頻、高壓等特殊電路場合。一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用

可變電阻（二）電阻的分類1.節氣門位置傳感器：用于檢測節氣門開度，并將檢測信號傳遞給發動機控制單元（ECU）。該傳感器一般為可變電阻，隨著節氣門轉動，電阻值隨之發生變化；ECU根據電阻信號的變化判斷發動機負荷狀態，進而精準控制噴油量與點火時間。液位傳感器：主要包括燃油液位傳感器、冷卻液液位傳感器等。以燃油液位傳感器為例，通常安裝在燃油箱內部，利用浮子隨油面高度上下浮動，帶動可變電阻滑動臂移動，從而改變電阻阻值。2.液位傳感器：一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用

可變電阻（二）電阻的分類3.空調溫度調節：汽車空調系統的溫度調節旋鈕一般連接可變電阻。駕駛人旋轉溫控旋鈕時，可變電阻阻值發生改變，以此實現車內溫度的精準調節，提升駕乘舒適度。前照燈調光器：旋轉調光器旋鈕可改變可變電阻的阻值，從而調節控制前照燈的照明亮度。4.前照燈調光器：一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用特殊電阻在汽車上的運用：一、電阻單元2電阻、電容與電感原理及應用（三）色環電阻讀數電阻的色環讀數法是一種快速讀取電阻阻值的方法。一般來說，電阻上會有不同顏色的色環，每個色環代表不同的數字或倍數。通過色環的組合，我們可以準確地讀出電阻的阻值和誤差。如圖1-11所示。圖1-11色環電阻讀數對照表二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（一）電容及特性電容是一種能夠儲存電荷的元件，用符號C表示，電路符號為專用電容標識，單位是法拉（F）。常見單位還有：毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）。換算關系為：1F=103mF=106μF=109nF=1012pF。電容器基本結構由兩個相互絕緣的導體極板（如金屬箔）和中間的絕緣介質（如空氣、陶瓷、電解質等）組成，核心功能是儲存電荷與電場能量，內部結構如圖1-12所示。按絕緣介質材料劃分，電容器可分為電解電容、陶瓷電容、薄膜電容、云母電容、紙質電容等，如圖1-13所示。圖1-12電容器結構原理圖二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（一）電容及特性二、電容特性（1）儲存電荷與電場能量電容通過兩極板積累正負電荷形成電場，儲存能量。充電時，電荷在極板上積累，電場能增加；放電時，電荷釋放，電場能轉化為其他形式的能量。（2）通交流，隔直流o直流電路中：電容充電完成后，極板間無電荷移動，相當于開路，直流無法通過。o交流電路中：交變電壓使電容不斷充放電，形成電流，相當于“導通”。頻率越高，電容對交流的阻礙作用越小。（3）容抗特性（交流電路中的阻礙作用）電容對交流電流的阻礙作用稱為容抗（XC）,單位是Ω，計算公式為：XC=1/12πfC?（f為交流電頻率，單位赫茲；C為電容，單位法拉）。二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（一）電容及特性二、電容特性二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電容的作用1.濾波電容濾波利用電容的充放電特性，動態調節電壓，減小負載兩端的電壓波動，起到穩定直流電壓的作用。圖1-14a）為電路模型；從圖1-14b）可清晰對比無電容濾波與加入電容濾波后的波形差異，接入電容后，電壓波形變得更加平滑穩定。圖1-14濾波二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電容的作用2.耦合電容的耦合作用，是利用電容將交流信號從前一級電路傳遞到后一級電路，同時隔離直流成分，保證各級電路的直流工作點互不影響。合理設計耦合電路，能夠實現交流信號無損傳輸，同時提升電路的穩定性與抗干擾能力。如圖1-15所示，當輸入端輸入直流信號時，會被電容C隔斷；輸入交流信號時，則可順利傳輸至輸出端。圖1-15

RC耦合電路二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電容的作用3.旁路電容的旁路作用，是利用電容高頻低阻的特性，為電路中的高頻噪聲及多余交流成分（統稱雜質信號）提供低阻抗泄放通路，以此抑制干擾、穩定信號與電源電壓。如圖1-16所示，在輸入端并聯一只旁路電容，可將雜質信號對地旁路泄放，只保留有效信號送入電子控制單元（ECU）；同時旁路電容還能為芯片瞬時工作提供電量補給。圖1-16旁路電容二、電容單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電容的作用4.儲能儲能電容（尤其是超級電容）在新能源汽車中應用廣泛，具備高功率密度、可快速充放電、循環使用壽命長等特點，可與動力蓄電池形成性能互補，提升整車行駛性能。具體應用如下：(1)制動能量回收車輛制動時，電機反轉發電，將動能轉化為電能，由超級電容快速儲存，可回收30%～50%的制動能量。比亞迪eBus系列、特斯拉Model3等車型均配備此項功能。(2)瞬時功率輔助（加速、爬坡工況）車輛加速或爬坡時，超級電容與動力電池并聯工作，提供瞬時大電流。例如電機啟動需200A電流時，蓄電池僅輸出100A，剩余100A由超級電容補足。既能提升車輛動力性能，又可減輕動力電池負荷，延長電池使用壽命。豐田THS混合動力系統中，便采用超級電容輔助鎳氫電池，優化整車動力輸出。(3)短時供電車輛斷電后，超級電容可為散熱風扇、車載中控、車燈、車門解鎖等車載設備短時供電，提升用車體驗。三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（一）電感及特性1.電感電感的本質是導線繞制的線圈,分為空芯電感、鐵芯電感及磁芯電感,如圖1-17所示。當電流通過線圈時,周圍會產生磁場,符號L,空芯電感電路符號“”,鐵芯電感電路符號“”,單位為亨利(H),常見單位還有毫亨(mH)、微亨(μF)。圖1-17電感器三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（一）電感及特性2.電感特性(1)感應電動勢。電感有“阻礙電流變化”的特性,即當電感中電流變化時,會產生感應電動勢(反電動勢)阻礙電流變?化。表現為電感電流不能突變。開關閉合瞬間，電感相當于開路，延緩電流上升；開關斷開時，電感釋放儲存的磁場能量，容易產生高壓電壓尖峰。。(2)磁場儲能。能量以磁場形式存在,儲存能量，充放電速度快。(3)通直流,隔交流。感抗XL=2πfL,感抗與頻率成正比,直流電路中f=0,相當于通路,高頻高阻、低頻低阻。可應用于低通濾波：串聯電感阻礙高頻信號，允許低頻信號通過，常用于電源EMI濾波；也可用于高頻扼流：如收音機天線電感，用來阻隔、濾除高頻噪聲。三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電感的作用1.濾波電感電感與電容配合組成LC濾波電路,利用兩者的頻率特性實現信號濾波,抑制電源中的高頻噪聲(如ECU電源模塊的π型濾波)。如圖1-18所示,低頻信號經L1到達負載RL,而高頻信號經C1濾除,無法到達負載。圖1-18

LC濾波電路三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電感的作用2.儲能電感在開關電源中存儲能量并釋放，實現電壓轉換，如汽車LED前照燈驅動電路的升壓電感和DC/DC電壓變換器。Buck電路主要由開關管、二極管、電感、電容和負載組成。當開關管導通時，電源向電感充電，電感儲存能量，同時向負載供電；當開關管關斷時，電感通過二極管續流，釋放之前儲存的能量，繼續向負載供電。通過控制開關管的導通和關斷時間，可以實現對輸出電壓的調節，使輸出電壓低于輸入電壓。圖1-19

Buck電路三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電感的作用(1)輸入電源Vi：提供直流輸入，如蓄電池、整流器輸出。(2)開關K：高頻MOSFET金屬—氧化物—半導體場效應晶體管，控制能量通斷，通過占空比D調節輸出電壓。(3)儲能電感L1：儲存磁場能量，實現電壓變換，是電路核心儲能元件，電流不能突變。(4)續流二極管D1：開關斷開時，為電感電流提供續流回路，避免產生電壓尖峰，起到保護電路的作用。(5)濾波電容C1：平滑輸出電壓，濾除電壓紋波，與電感組成LC濾波電路，抑制高頻噪聲。(6)輸出Vo：輸出穩定直流電，可實現升壓或降壓，由開關管占空比決定。三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（二）電感的作用3.耦合電感電感的耦合作用以電磁感應原理為基礎，依靠磁場相互作用，實現電路之間的信號傳輸與能量傳遞，核心原理為互感效應。典型應用場景：變壓器依靠線圈匝數比耦合能量，傳輸效率可達95%以上；無線充電利用發射線圈與接收線圈進行磁場耦合，完成電能無線傳輸，適用于手機、電動汽車等設備，傳輸距離不超過10厘米，效率在80%至90%之間。電感耦合借助磁場交互，實現能量和信號的非接觸式傳輸，是電力電子、無線通信、傳感器等領域的核心技術。實際設計中，需根據應用場景優化耦合系數、匝數比與磁芯材質，兼顧傳輸效率和抗干擾能力，滿足高壓變壓、近距離能量傳輸、信號濾波等各類工程需求。動態耦合是變壓器、互感器的理論基礎，通過電流變化引起磁場變化，再利用互感作用在副線圈感應出電壓。圖1-20電感耦合變壓電路三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（三）電感在汽車上的運用1.DC/DC變換器DC/DC變換器用于把直流電壓轉換成車內各類電子設備所需的不同電壓。傳統燃油汽車中，可將12V蓄電池電壓轉換為5V或3.3V，為車載娛樂系統、各類傳感器、微控制器等設備供電。新能源汽車中，DC/DC變換器把動力蓄電池的高壓電轉換成低壓電，給低壓蓄電池充電，替代了傳統燃油車的發電機。動力蓄電池輸出的高壓電經過高壓配電箱PDU送入DC/DC變換器，再由變換器將高壓轉換為整車各系統所需的工作電壓。圖1-21新能源汽車高壓系統三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（三）電感在汽車上的運用2.點火線圈點火線圈是汽車點火系統的核心部件，本質為升壓變壓器，由初級線圈和次級線圈組成。初、次級線圈匝數比約為1∶100。發動機控制單元控制初級線圈電路的通斷，初級線圈電流發生快速變化時，會在次級線圈感應出一萬至三萬伏的高壓電。高壓電輸送至火花塞產生電火花，從而點燃發動機氣缸內的可燃混合氣。圖1-22點火線圈原理圖三、電感單元2電阻、電容與電感原理及應用（三）電感在汽車上的運用3.電磁繼電器汽車電磁繼電器依靠電磁吸合與機械復位的工作機制，實現電路安全保護、邏輯切換與智能控制等功能。它在傳統燃油汽車和新能源汽車中應用廣泛，能夠保障整車運行的可靠性、安全性與智能化水平，是現代汽車電子架構中必不可少的關鍵元器件。汽車電磁繼電器的工作原理：在繼電器線圈兩端施加12V電壓，線圈通電后產生電磁吸力，使觸點開關被吸合，接通負載電路；當線圈斷電時，電磁吸力隨之消失，觸點開關在彈簧復位力的作用下恢復原位，斷開電路。圖1-23電磁繼電器模塊一汽車電子電路基礎單元1萬用表和電烙鐵的使用單元2電阻、電容與電感原理及應用單元3汽車電路基礎單元4識讀汽車電路圖學習導入單元3汽車電路基礎

在現代汽車系統中，電路系統處于核心地位，如同車輛的神經網絡，管控著車輛各項功能的正常運行。當坐在駕駛座轉動鑰匙啟動車輛，汽車燈光點亮、發動機開始運轉，這一系列操作的背后，都依靠汽車電路來實現。汽車電路結構十分復雜，無論是基礎的照明系統，還是精密的發動機控制系統，都離不開電路的支撐。學習本單元知識，可以深入掌握汽車電路的工作原理，為今后汽車檢修與維護工作筑牢基礎，也是汽車相關專業人員必須具備的專業知識儲備。知識學習單元3汽車電路基礎

本單元將從汽車電路的組成、汽車電路特點、常見汽車電路符號等方面，帶領大家學習汽車電路基礎知識。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎一、汽車電路的組成在初中物理中，我們已經學過傳統直流電路的基本組成：電源、負載、導線和開關。例如燈光電路里，電池提供電能，開關控制電路通斷，燈泡作為負載實現發光。這種閉合回路的核心原理，同樣也是汽車電路的基礎。汽車電路的組成和傳統電路類似，主要由電源、保護裝置、導線與插接器、用電設備等部分構成。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎

1.電源：2.開關：傳統燃油車：蓄電池+發電機；新能源汽車：DC/DC變換器+蓄電池。3.保護裝置：4.導線和插接器：5.用電設備：點火開關和設備開關。導線用于連接電源、用電設備、控制元件等。插接器實現電路的快速連接與斷開。汽車電路熔斷器、繼電器、斷路器、易熔線等。低壓用電設備：起動系統、照明與信號系統等。高壓用電設備：驅動電機、空調系統等。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（一）電源傳統電路電源一般采用單一電源，比如干電池，電量耗盡后需要更換或充電。而汽車采用蓄電池加發電機的雙電源供電系統。發動機未啟動時，由蓄電池為全車用電設備供電；車輛行駛過程中，發電機正常工作，一方面向全車用電設備供電，同時還為蓄電池補充充電，如同手機邊使用邊充電一樣。圖1-25汽車電源組成一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（一）電源新能源汽車電源由高壓電池組（300~800V直流）、DC/DC變換器和蓄電池組成。DC/DC變換器把高壓電池的電能轉換成穩定的12V或24V低壓直流電，給整車低壓用電系統供電，替代了傳統燃油車發電機與蓄電池的供電結構。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（二）開關在汽車電路里，開關負責控制電路的接通與斷開，主要分為兩大類：一類是點火開關，另一類是設備開關，包括燈光組合開關、刮水系統開關、制動燈開關、空調開關等。多數用電設備由點火開關和設備開關串聯控制，需要兩個開關同時打開才能正常工作，例如燈光、空調、刮水器等；還有部分用電設備僅由設備開關單獨控制，比如危險報警閃光燈、座椅調節開關和駐車燈等。點火開關是車輛起動系統的核心部件，可通過機械鑰匙、智能鑰匙或一鍵啟動按鈕進行操作。它的作用不只是簡單點火，還負責控制整車電氣系統電源分配、發動機起動，同時具備防盜保護、轉向盤鎖止等功能。圖1-27點火開關一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（二）開關

點火開關有4個擋位:LOCK擋——關閉電源、全車鎖止;ACC——附件通電;ON——全車通電;START——起動車輛。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（三）保護裝置汽車電路保護裝置是保障汽車電氣系統安全運行的關鍵部件，主要用來防止電路過載、短路、漏電等故障，避免造成線路燒毀、用電設備損壞，甚至引發車輛火災。常見保護裝置包括熔斷器、繼電器、斷路器、易熔線等。熔斷器和繼電器大多集中安裝在汽車配電盒中，配電盒通常布置在發動機艙和儀表板下方位置。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（三）保護裝置1.熔斷器熔斷器串聯接入汽車電路當中，當電路電流超過額定數值時，內部熔斷絲自動熔斷，切斷電路，避免過載或短路故障損壞用電設備。熔斷器常用規格有5A、7.5A、10A、15A等，主要應用于燈光系統、空調壓縮機、ECU供電電路等部位。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（三）保護裝置2.繼電器繼電器利用電感線圈產生的電磁吸力控制電路通斷，實現**小電流控制大電流**，同時隔離控制電路與主電路，保護開關觸點不被大電流燒蝕。繼電器多用于前照燈、空調壓縮機、燃油泵等大功率用電設備，避免主控開關直接承受大電流負荷。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（三）保護裝置3.斷路器斷路器屬于可重復使用的電路保護裝置。當電路電流超過限定值時，內部觸點自動斷開以切斷電路，故障排除后可手動或自動復位。斷路器依靠雙金屬片熱效應工作，電路過載時雙金屬片受熱變形斷開電路，冷卻后自行復位，多用于座椅加熱電路。主要應用于電動車窗、座椅調節、刮水器等電機負載電路。4.易熔線易熔線主要用于保護蓄電池正極主線路等整車主電路，它的線徑比普通導線更細，電路發生過載故障時，會優先于主線路熔斷，從而保護整車主線束安全。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（四）導線和插接器1.導線汽車導線是傳輸電能與電信號的導體，相當于汽車電路的血管，用來連接電源、用電設備和控制元件。導線由導體、絕緣層組成，部分信號專用導線還帶有屏蔽層。導線的關鍵參數主要為標稱截面積和顏色編碼，不同標稱截面積的導線，對應允許承載的負載電流各不相同。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（四）導線和插接器2.插接器插接器有防水型和非防水型，主要作用是：實現電路的快速連接與斷開（如維修時拔插）；保護導線端子，防止氧化、腐蝕與機械損傷；標準化接口，便于批量生產與維護（如同一車企不同車型通用插接器），如圖1~31所示。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（四）導線和插接器2.插接器插接器的鎖止機構種類較多，想要拆卸插接器，首先需要解除閉鎖機構，不能暴力拆卸，否則會損壞插接器。拆卸方法如圖1~32所示。一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（五）用電設備1.起動系統起動系統主要由蓄電池、起動機、起動繼電器和點火開關等組成，如圖1~33所示。其作用是將蓄電池電能轉化為起動機機械能，通過飛輪起動發動機。圖1-33汽車起動系統一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（五）用電設備2.照明與信號系統汽車照明與信號系統主要用于保障行車安全、傳遞車輛狀態及駕駛意圖。照明系統分為室外照明和室內照明系統，室外照明系統有前照燈、霧燈、示廓燈、牌照燈、倒車燈等，室內照明系統有頂燈、儀表燈、閱讀燈、行李艙燈、腳燈/氛圍燈等。信號系統有轉向燈、危險報警閃光燈、轉向燈、制動燈、駐車燈、喇叭信號等。汽車照明與信號系統如圖1~34所示。圖1-34汽車照明與信號系統一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（五）用電設備3.電子控制系統汽車電子控制系統是車輛的“神經中樞”，主要由傳感器、電子控制單元（ECU）和執行器三大部分組成，三者通過線束和車載網絡（如CAN總線）實現數據交互。汽車配備驅動系統、舒適系統、信息系統等各類控制單元（ECU），可實現數據傳輸與共享，提升系統工作效率、車輛舒適性及安全性，如圖1~35所示。未來電子控制系統將由傳統分布式ECU逐步整合為域控制器（如底盤域、車身域），減少線束成本并提升算力（如特斯拉中央計算平臺）；同時通過OTA升級更新ECU程序（如蔚來汽車遠程優化續駛里程算法），實現功能持續進化；并可實現車路協同，優化通行效率、降低事故率。圖1-35大眾車系網聯拓撲圖一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（五）用電設備4.儀表與信息娛樂系統汽車儀表與信息娛樂系統，集中收集并處理汽車內外各類信息，依托計算機軟件、無線通信、多媒體等技術，實現多媒體娛樂、定位導航、無線上網、安全防范、移動辦公、數字儀表及故障檢測等功能，是提升駕駛安全性與舒適性的車載信息娛樂設備，如圖1~36所示。汽車儀表與信息娛樂系統既區別于常規DVD、導航設備，也和普通個人計算機、筆記本電腦存在差異。圖1-36大眾車系音響系統一、汽車電路組成單元3汽車電路基礎（五）用電設備5.輔助電器系統輔助電器系統是為提升車輛功能性、舒適性、安全性及便利性而設計的電氣設備集合，主要包括空調系統、座椅系統、門窗系統、智能鑰匙與進入系統、刮水系統、車載冰箱等。6.新能源汽車高壓用電設備新能源汽車高壓用電設備有驅動電機、空調系統等，如圖1~37、圖1~38所示。圖1-37驅動電機圖1-38新能源汽車空調系統二、汽車電路特點單元3汽車電路基礎二、汽車電路特點汽車電路相較其他電路有下特點。

1.低壓直流：汽車電路采用12V或24V的低壓直流供電體系，這一設計具有顯著的優勢與安全意義。低壓系統能有效降低觸電風險，保障人員安全，同時也減少了對電氣設備絕緣性能的要求，降低了成本。在傳統燃油汽車中，該體系由蓄電池和發電機協同供電。發動機未起動時，蓄電池為車輛的電子設備供電，如車內照明、音響等；發動機起動后，發電機開始工作，一方面為車輛的用電設備供電，另一方面為蓄電池充電。新能源汽車則有所不同，DC/DC變換器（高壓轉低壓）將動力蓄電池的高壓電轉換為12V，為低壓蓄電池充電并維持其電壓，類似燃油車發電機功能。2.雙電源：3.負極搭鐵與單線制：車上同時配備蓄電池和發電機這兩種電源,二者協同工作,為汽車的各種用電設備提供穩定、可靠的電能。如圖1-39所示。單線制是將蓄電池負極與車身相連接,利用車身的金屬框架作為電流回路,僅使用一根導線連接電源和用電設備。如圖1-40所示。這種布線方式具有明顯的材料節約價值，減少了導線的使用量，降低了車輛的質量和成本。汽車電路特點二、汽車電路特點單元3汽車電路基礎雙電源，如圖1-39所示。1—點火開關；2—儀表盤；3—配電盒；4—蓄電池；5—負極搭鐵點；6—起動機；7—發電機；8—發動機二、汽車電路特點單元3汽車電路基礎負極搭鐵與單線制，如圖1-40所示。圖1-40蓄電池負極與車身連接三、常見汽車電路符號單元3汽車電路基礎三、常見汽車電路圖符號三、常見汽車電路符號單元3汽車電路基礎三、常見汽車電路圖符號三、常見汽車電路符號單元3汽車電路基礎三、常見汽車電路圖符號模塊一汽車電子電路基礎單元1萬用表和電烙鐵的使用單元2電阻、電容與電感原理及應用單元3汽車電路基礎單元4識讀汽車電路圖學習導入單元4識讀汽車電路圖

在汽車電氣故障診斷、電器改裝等領域，識讀汽車電路圖非常重要。以汽車遠光燈不亮故障為例，維修人員需要依據電路圖排查故障點，判斷是燈泡、電源、線路還是其他部件出現問題。在汽車改裝方面，電路圖能幫助改裝師了解車輛原有電路布局，合理規劃新增設備的線路連接，確保改裝的安全性和穩定性。隨著現代汽車電子技術的飛速發展，對電路圖識讀提出了新的要求。智能駕駛系統的出現，使信號傳輸和邏輯控制呈現模塊化特點；新能源汽車的高壓系統與傳統低壓電路并存，進一步加劇了汽車電路的復雜性，也對維修人員的專業能力提出了更高要求。因此，掌握汽車電路圖識讀技能，是適應現代汽車維修工作的必備能力。知識學習單元3汽車電路基礎

本單元將從汽車電路圖的類型和特點、識讀技巧以及典型車型電路圖識讀等方面，帶領大家學習汽車電路圖相關知識。一、汽車電路圖類型單元4識讀汽車電路圖（一）電路框圖汽車電路框圖（或原理框圖）是通過帶注釋的框或符號，概略表示汽車電氣系統或分系統基本組成、相互關系及主要特征的簡圖，如圖1~41所示。其作用在于清晰表達系統部件組成、連接方式及信息流傳遞，幫助使用者整體認識和把握電路系統，便于在汽車電路學習和維修過程中掌握電路系統原理。圖1-41大眾邁騰娛樂系統電路框圖一、汽車電路圖類型單元4識讀汽車電路圖（二）線束圖汽車線束圖是根據電氣設備在汽車上的實際安裝部位繪制的全車電路圖，常用于汽車主機廠總裝線和修理廠的連接、檢修與配線，能清晰展示電線束與各用電器的連接部位、接線端子的標記、線頭、插接器（連接器）的形狀及位置等信息。將露在線束外面的線頭與插接器進行詳細編號或用字母標記，是一種突出裝配記號的電路表現形式，能清晰顯示各插接器的編號和連接線束，便于安裝、配線、檢測與維修，如圖1~43所示。圖1-43比亞迪左后車門線束圖一、汽車電路圖類型單元4識讀汽車電路圖（三）元件位置圖元件位置圖一般采用繪制立體圖或實物照片的形式，立體感強，能直觀、清晰地反映電器在車上的實際位置，具有很高的實用價值。圖1~44所示為車輛多媒體系統元件位置圖，清晰地顯示了多媒體系統各元件所在的位置，為維修提供很大方便。圖1-44多媒體系統元件位置圖一、汽車電路圖類型單元4識讀汽車電路圖（四）電路原理圖電路原理圖是采用標準化電氣符號和連線方式，依據汽車各系統工作原理與電氣設備連接關系繪制而成。它不體現元件實際物理位置和外觀，只專注展示電路電氣邏輯與信號流向。其核心作用是為電路設計、分析、維修和教學提供理論依據，便于工程技術人員快速讀懂電氣設備工作原理，分析并排除電氣系統故障。圖1~45所示為大眾朗逸電源、起動系統電路圖，清晰展示了蓄電池、發電機和起動機三者之間的電路連接關系。圖1-45大眾朗逸電源、起動系統電路圖二、汽車電路原理圖特點單元4識讀汽車電路圖（一）低壓電路原理圖特點(1)高低電位：電源正極為高電位，通常畫在電路圖上部；搭鐵為低電位，布置在下方，電流流向自上而下。各電器系統按順序排列，布局簡潔規整、走線平直不迂回曲折，便于閱讀和理解整體電氣系統結構，也可獨立分析各用電設備。(2)采用統一符號：電氣符號標準化遵循GB/T4728系列國家標準，保證不同車型電路圖中電氣符號統一規范，方便技術人員識讀與技術交流。(3)標注詳細：電器旁標注名稱及代碼，包含控制器件、繼電器、過載保護器件、用電器、鉸接點及搭鐵點等；導線標注顏色、規格代碼；部分車型還標注所屬電氣系統代碼，便于快速定位電氣部件和導線在車輛上的具體位置。(4)呈現非工作狀態：標準電路圖畫法中，開關觸點、繼電器均處于零位或靜態不通電狀態，便于分析電路邏輯及開展故障定位檢修。二、汽車電路原理圖特點單元4識讀汽車電路圖（一）低壓電路原理圖特點(5)遵循回路原則：電流從電源正極出發，經過導線、熔斷器、開關到達用電器，再經導線或搭鐵回到同一電源負極，構成完整閉合回路，有助于理解電路工作原理和排查電氣故障。(6)分系統繪制：整車電路按照功能及工作原理，劃分為電源系統、起動系統、點火系統、照明系統、信號系統等多個獨立電路系統，便于分析和梳理結構復雜的整車電路。二、汽車電路原理圖特點單元4識讀汽車電路圖（二）高壓電路圖特點汽車高壓電路常見于新能源汽車，主要由動力蓄電池、高壓配電裝置（PDU）、驅動電機、DC/DC變換器、空調壓縮機、PTC（正溫度系數熱敏電阻）、充電口、車載充電機、高壓維修開關等組成，如圖1~46所示。高壓電路電壓為300~800V，低壓電路為12V/24V，兩者采用分層標注；高壓導線通常用橙色或“HV”標識，以此區分低壓電路。高壓系統設有獨立回路，由于高壓電路工作時會產生較強電磁干擾，電路圖布局會合理規劃高壓線路與低壓線路、電子設備之間的隔離與屏蔽，降低電磁干擾對其他部件的影響。圖1-46新能源汽車高壓系統拓撲圖三、識讀電路圖技巧單元4識讀汽車電路圖（一）閱讀圖注與基礎符號

認真閱讀圖注,明確電路圖名稱、技術規范,熟記常見符號及國家標準規范是基礎,必須牢記熔斷器、繼電器、傳感器等符號,同時要嚴格遵循GB/T4728系列國家標準的規定。（二）回路分析與邏輯拆解

“電源→開關→保護裝置→用電設備→搭鐵”是基礎回路分析流程。從電源出發，沿著電流流向，依次追蹤開關通斷狀態、保護裝置工作狀態以及用電設備運行情況，最終回到搭鐵端，即可清晰理清電路的工作邏輯。（三）從全局到細節進行拆解(1)按功能模塊劃分電路圖區域，可將電路圖分為電源系統、起動系統、照明系統、電子控制系統等。(2)解析“工作電流”和“控制信號流”路徑，以前照燈電路為例：工作電流路徑：蓄電池正極→熔斷絲→前照燈繼電器開關觸點→燈泡→蓄電池負極。控制信號流：點火開關→前照燈開關→繼電器線圈→ECU控制信號。識讀汽車電路圖要遵循“先模塊后細節、先電源后信號、先常態后故障”的原則，通過熟記電氣符號、拆解電路路徑、對比參數狀態三步法，結合維修手冊與實物實操，可逐步提升電路圖識讀效率。四、識讀大眾車型電路圖單元4識讀汽車電路圖（一）電路圖結構大眾車型電路圖中，每個元件都有特定符號和字母代號，如A表示蓄電池、B表示起動機、G多為儀表或傳感器類、K為指示燈類等。同時，要牢記接線代碼含義：30號線是常電源線，直接與蓄電池正極連接；15號線是點火線，點火開關位于“ON”或“ST”時與蓄電池正極連接；X線是卸荷線，大功率用電設備（前照燈、刮水器、空調等）與X線連接，起動發動機時，該擋位線會自動斷電，保證發動機順利起動；50號線是起動線，點火開關位于起動擋時與蓄電池正極連接；31號線是搭鐵線，與蓄電池負極連接。（二）運用斷線代號法大眾汽車全車電路圖通常分為三部分：上部為中央配電盒電路，標明了熔斷絲的位置和容量等；中部為車上電器元件及連線，詳細描述各個元件的連接方式；下部為搭鐵線，搭鐵線用圓圈圈起來的數字或字母加數字標注，方便查找連線另一端的位置。如圖1~47所示，SC20/SC48表示電源，中間表示連接線路，下方橫線用數字表示線路編號和搭鐵線。四、識讀大眾車型電路圖單元4識讀汽車電路圖圖1-47大眾ID4USB充電插座THANKYOU汽車電工電子技術Contents模塊一汽車電子電路基礎模塊二直流電路模塊三交流電路模塊四磁場與電磁感應Contents模塊五二極管與三極管模塊六電動機與發電機模塊七脈沖數字電路模塊八新能源汽車電力電子關鍵技術學習目標模塊二直流電路

知識目標1.掌握直流電路基本組成、功能及電流和電壓特性；2.區分直流電路通路、斷路、短路三種工作狀態及其對設備的影響；3.掌握電流、電壓、電位、電動勢、電能、電功率的定義及單位換算；4.掌握歐姆定律、基爾霍夫電流定律(KCL)與電壓定律(KVL)的數學表達、核心思想及應用場景；5.掌握疊加定理的定義、適用條件及限制。技能目標1.能運用控制變量法設計實驗驗證歐姆定律定量關系，分析實驗誤差來源，并提出改進措施；2.能運用歐姆定律計算簡單電路的電流、電壓及電阻，應用基爾霍夫定律建立節點電流方程與回路電壓方程；3.能通過仿真軟件（Proteus等）驗證疊加定理及電路定律的普適性，將多電源電路分解為單電源作用的子電路。素養目標1.培養安全操作意識與嚴謹務實的工作態度，重視短路風險防范，保證實驗數據真實可靠；2.通過小組分工協作完成實驗任務，借助溝通協調從實驗現象歸納物理規律，提升綜合職業素養。模塊二直流電路單元1直流電路基礎單元2直流電路基本物理量單元3歐姆定律的應用單元3基爾霍夫定律的應用單元5疊加定理學習導入單元1直流電路基礎

“故障車燈背后的秘密”——深夜，汽修店駛來一輛轎車，左側前照燈不亮，車主焦急地說：“剛換了燈泡，還是沒反應！”經驗豐富的張師傅笑了笑，遞給學徒小林一個數字式萬用表：“先別急著拆燈，測測熔斷絲兩端的電壓，再查查搭鐵點有沒有氧化。”小林盯著萬用表，心里嘀咕：“這‘電路醫生’的工具到底怎么用？直流電和家里插座的電有什么區別？汽車電路為什么能靠一根線控制整個系統？”汽車電路就像人體的血管，電流是流動的“血液”，而電壓是推動血液流動的“心臟”。今天，我們將化身“電路偵探”，把萬用表當作“聽診器”，揭開直流電路的組成密碼，破解汽車電源的電壓之謎。一、直流電路的“四大核心器官”單元1直流電路基礎電源

電路的“心臟”，功能為提供持續電壓差，驅動電流循環，為電路提供穩定的直流電壓，常見的有干電池、蓄電池、直流電源適配器等。例如，手電筒中的干電池為燈泡提供直流電能。在汽車中，蓄電池（12V）為直流，起動瞬間釋放300-600A電流，堪比小型電焊機！發電機（14V）也為直流，發動機皮帶帶動發電機轉子旋轉，輸出直流電。常見的直流電源如圖2-1所示。圖2-1常見直流電源一、直流電路的“四大核心器官”單元1直流電路基礎負載

電路的“肌肉”，是消耗電能的元件，能量轉化大師。如電阻、燈泡、電動機等。以燈泡為例，電流通過燈絲，將電能轉化為光能和熱能。在汽車中，車燈：電能→光能（鹵素燈發熱量高達200℃），電機：電能→機械能（雨刷電機扭矩可達5N·m）。常見的負載如圖2-2所示。圖2-2常見負載一、直流電路的“四大核心器官”單元1直流電路基礎導線

電路的“血管”，用于連接電路中的各個元件，形成電流通路，通常由銅或鋁等導電性能良好的材料制成。汽車導線黑科技有：單線制-僅用一根導線供電，車身金屬作為回路，如電流從蓄電池正極→大燈→車身→蓄電池負極；線束防護-波紋管+防火膠帶。常見導線圖如圖2-3所示。圖2-3導線一、直流電路的“四大核心器官”單元1直流電路基礎開關

電路的“神經中樞”，用于控制電路的通斷，實現對負載工作狀態的控制。常見開關圖如圖2-4所示。圖2-4常見開關一、直流電路的“四大核心器官”單元1直流電路基礎

直流電路擬人化卡通解剖圖（電源=心臟、負載=肌肉、導線=血管、開關=神經）如圖2-5所示。圖2-5直流電路擬人化卡通解剖圖一、直流電路的“四大核心器官”單元1直流電路基礎直流電路基本組成圖如圖2-6所示圖2-6電路的基本組成

二、直流電路的兩大特性單元1直流電路基礎電流特性：在直流電路中，電流從電源的正極流出，經過負載等元件，再回到電源的負極，方向始終保持不變。其大小可以是恒定的，也可以根據電路元件的參數和電源電壓的變化而有所不同，但在特定條件下，對于一個確定的直流電路，電流大小是相對穩定的。電壓特性：直流電路中各點的電壓也是相對穩定的。電源兩端有固定的直流電壓，負載兩端的電壓則根據其電阻大小和通過的電流按照歐姆定律來確定。在串聯電路中，總電壓等于各部分電路電壓之和；在并聯電路中，各支路兩端的電壓相等，且等于電源電壓。三、直流電路的三種工作狀態單元1直流電路基礎通路：電路閉合，電流能在回路中正常流動，電源輸出電能，負載正常工作，實現電能到其他形式能量的轉換。斷路：電路中有斷開點，電流無法形成回路，電路中無電流通過，負載不工作，電源電能無法傳輸至負載。短路：電源兩端或電路中電阻極小部分直接相連，電流不經過負載，電流極大，易損壞電源和導線，甚至引發危險。三、直流電路的三種工作狀態單元1直流電路基礎直流電路的三種工作狀態如圖2-7所示。圖2-7直流電路的三種工作狀態四、等效電阻單元1直流電路基礎

圖2-8串聯電路等效電阻四、等效電阻單元1直流電路基礎

四、等效電阻單元1直流電路基礎圖2-9并聯電路等效電阻(二)并聯電路等效電阻(1)幾個電阻并聯后的總電阻,比其中任何一個電阻都要小。(2)并聯電路的等效電阻如圖2-9所示。四、等效電阻單元1直流電路基礎

模塊二直流電路單元1直流電路基礎單元2直流電路基本物理量單元3歐姆定律的應用單元3基爾霍夫定律的應用單元5疊加定理學習導入單元2直流電路基本物理量

生活中，我們每天都在與“電”打交道：手電筒的燈光、手機的充電、電動車的驅動等，這些場景背后都離不開直流電路的支撐。直流電路是電工電子技術的基礎，而要分析和設計直流電路，首先需要掌握其核心——基本物理量。手電筒按下開關后，電流是如何流動的？手機充電器標注的“5V2A”代表什么含義？電池的電動勢和端電壓有什么區別？這些問題的答案都藏在電流、電壓、電位、電動勢、電阻等基本物理量中。本單元將帶你從生活現象出發，系統學習這些物理量的定義、測量方法及其相互關系，為后續電路分析打下堅實基礎。電流定義

電流是電荷的定向移動形成的物理量，用符號I表示。單位時間內通過導體橫截面的電荷量即為電流大小，公式為：單元2直流電路基本物理量一、電流

電流定義

方向規定：習慣上以正電荷移動的方向為電流方向（如圖2-10所示）。在金屬導體中，實際移動的是帶負電的自由電子，因此電子移動方向與電流方向相反。單元2直流電路基本物理量一、電流圖2-10電流方向示意圖電流方向為正電荷移動方向，與電子移動方向相反電流的分類在電工技術中，電流的分類是理解電路特性的基礎。根據電流的方向和大小隨時間的變化規律，電流主要分為直流電（DC）和交流電（AC）兩大類。掌握這兩類電流的特點，有助于我們更好地分析電路工作原理及選擇合適的電源設備。單元2直流電路基本物理量一、電流電流的分類-直流電單元2直流電路基本物理量一、電流定義：電流的方向不隨時間變化的電流稱為直流電。若電流的大小也保持恒定，則稱為恒定電流（如干電池供電的手電筒電路中的電流）。特點：1）方向恒定：電流始終從電源正極流向負極，不會反向（如圖2-11a所示，波形為一條水平線）。2）大小穩定：理想情況下，恒定電流的大小不隨時間變化；實際中可能因電源內阻或負載變化略有波動，但方向不變。3）低電壓安全：常見直流電源（如干電池1.5V、鋰電池3.7V、蓄電池12V）電壓較低，多屬于安全電壓范圍，廣泛用于便攜設備。應用場景：1）便攜電子設備：手機、手電筒、遙控器等依賴干電池或鋰電池提供直流電；2）工業控制：PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器等需要穩定直流電源保證信號精度；3）電動汽車：動力電池輸出直流電，經逆變器轉換為交流電驅動電機。電流的分類-交流電單元2直流電路基本物理量一、電流01電流分類-交流電定義：電流的大小和方向隨時間作周期性變化的電流稱為交流電。生活中最常見的是正弦交流電（如家庭用電）02交流電特點周期性變化：電流方向每經過一個周期（T）反向一次，我國電網頻率為50Hz（周期0.02秒），即每秒方向變化100次（如圖2-11b所示）高效傳輸：交流電可通過變壓器方便地升壓或降壓，減少遠距離輸電的能量損耗高壓危險：家庭交流電電壓有效值為220V（最大值約311V），工業用電為380V，均屬危險電壓03交流電應用場景家庭與工業供電：空調、冰箱、電動機等大功率設備直接使用交流電電網傳輸：發電廠通過升壓變壓器將交流電升至高壓（如500kV）遠距離傳輸，再降壓供用戶使用電子設備供電：手機充電器、筆記本電源適配器需將交流電整流為直流電使用單元2直流電路基本物理量一、電流直流電與交流電的波形示意圖如圖2-11所示。圖2-11直流電與交流電的波形示意圖電壓（電位差）

單元2直流電路基本物理量二、電壓與電位

電位單元2直流電路基本物理量二、電壓與電位圖2-12電壓與水壓類比圖

電動勢

如圖2-13所示，要讓水循環流動，就必須依靠水泵的作用，把低處的水抽到高處。那么是不是也有類似的力讓電荷從低電位到高電位呢？

同樣的，電流持續流動也存在同樣的道理。電路中的電源（如干電池）相當于使水循環流動的水泵，在移動電荷的過程中對電荷做了功。電源的這種作用叫電動勢。單元2直流電路基本物理量三、電動勢圖2-13電動勢示意圖電動勢定義：電動勢是電源內部非靜電力（如化學力、電磁力）將單位正電荷從負極移到正極所做的功，用符號E表示，單位為伏特（V）。舉個例子：一節干電池標有“1.5V”，這里的1.5V就是它的電動勢。它的本質是：電池內部通過化學反應（非靜電力），每搬運1庫侖的電荷（比如把負電荷從正極拉回負極，或正電荷從負極推到正極），能將1.5焦耳的化學能轉化為電能。這種“非靜電力做功”的能力，就是電動勢。電壓則是電路中兩點間的“電勢差”，反映的是靜電力對電荷做功的能力。比如手電筒亮著時，燈泡兩端的電壓是1.5V，意味著靜電力將1庫侖電荷從燈泡一端“推”到另一端時，做了1.5焦耳的功（轉化為光能和熱能）。電動勢與電壓的區別，見表2-1。單元2直流電路基本物理量三、電動勢電動勢單元2直流電路基本物理量三、電動勢電能是能量的一種形式，電能的獲得是由各種形式的能量轉化而來的，而這些能量的轉化過程是由各種各樣的發電廠和各種各樣的電池完成的。電源是提供電能的裝置，其實質都是把其他形式的能轉化為電能。發電類型有：風力發電、水力發電把機械能轉化為電能；火力發電是把化學能轉化為電能；太陽能發電是把太陽能轉化為電能；原子能發電是把原子能轉化為電能。電池類型有：干電池、鉛蓄電池、手機電池是把化學能轉化為電能；硅光電池是把光能轉化為電能；太陽能電池是把太陽能轉化為電能。用電器在工作時把電能轉化為其他形式的能。電燈把電能轉化為內能、光能；電風扇、無軌電車、吸塵器、洗衣機等把電能轉化為動能；電視機、計算機把電能主要轉化為光能和聲能；熱水器、電飯鍋把電能轉化為內能等。單元2直流電路基本物理量四、電能電能電能

單元2直流電路基本物理量四、電能電能的國際制單位為焦耳，簡稱焦（J）；常用單位為千瓦時(kw?h)，也稱為度。

電功率

電功率指每單位時間發電機所產生的電能，流經電路。它的國際單位為瓦特（W）。當電流通過一個電路時，它能夠轉換能量成機械能，或是發熱。運用電功率的電器設備的種類有很多種，例如發熱（電熱器）、光（燈泡）、動能（電動機）、聲音（揚聲器）或化學變化（電鍍）。電功率可以經由發電機產生，或經由化學反應產生（電池），或是由太陽能（太陽能電池），或是轉化為化學能儲存于蓄電池。

把單位時間內負載所消耗的電能稱為電功率，用字母P表示，國際制單位為瓦特，簡稱瓦（W）；常用單位為千瓦（kW）。單元2直流電路基本物理量五、電功率【例2-1】

單元2直流電路基本物理量五、電功率模塊二直流電路單元1直流電路基礎單元2直流電路基本物理量單元3歐姆定律的應用單元3基爾霍夫定律的應用單元5疊加定理

想象你穿越到了一個奇妙的“電流王國”，電子就像王國里忙碌的小快遞員，它們風風火火地穿梭在導線街道上。但有時候，它們會遇到各種神奇的“魔法門”——有的門寬敞平坦，電子能暢通無阻地跑過去；有的門卻狹窄崎嶇，電子只能慢吞吞地挪動。而在這個王國里，有一位神秘的“電學魔法師”歐姆，他發現了一個超厲害的秘密法則：只要掌握這個法則，我們就能像指揮千軍萬馬一樣，精準操控電流、電壓和電阻之間的奇妙關系，讓各種電器乖乖聽話。今天，就讓我們一起揭開歐姆定律的神秘面紗，成為這個“電流王國”的智慧掌控者吧。學習導入單元3歐姆定律的應用知識學習單元3汽車電路基礎

歐姆定律是電路領域至關重要的基礎定律，由物理學家喬治·西蒙·歐姆發現，它揭示了電壓、電流與電阻三者之間的內在關聯，主要分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩種形式。單元3歐姆定律的應用

電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓成正比，與電阻成反比，稱為部分電路歐姆定律。計算公式為一、部分電路歐姆定律

單元3歐姆定律的應用一、部分電路歐姆定律【例2-2】

圖2-14電路圖單元3歐姆定律的應用一、部分電路歐姆定律【例2-3】

圖2-15電路圖單元3歐姆定律的應用

二、全電路歐姆定律關鍵術語解釋單元3歐姆定律的應用

最簡單的全電路如圖2-16所示。二、全電路歐姆定律關鍵術語解釋圖2-16全電路單元3歐姆定律的應用

在整個閉合電路中，電流與電源的電動勢成正比，與電路中的內電阻和外電阻之和成反比。用公式表示為二、全電路歐姆定律全電路歐姆定律式中：I

——閉合電路中的電流，A；E

——電源的電動勢，V；R——外電路的總電阻，Ω；r——電源的內電阻，Ω。

單元3歐姆定律的應用一、部分電路歐姆定律【例2-4】

單元3歐姆定律的應用一、部分電路歐姆定律

模塊二直流電路單元1直流電路基礎單元2直流電路基本物理量單元3歐姆定律的應用單元4基爾霍夫定律的應用單元5疊加定理

如果把電路世界比作一座繁華又復雜的超級城市，那么基爾霍夫定律就是這座城市里最厲害的“城市管理大師”。電流是城市中川流不息的人群，在縱橫交錯的街道（導線）上奔波。基爾霍夫電流定律就像路口的智能交警，它牢牢掌控著每個路口（節點）的人流量，確保進入路口的人數和離開的人數始終相等，絕不會出現人群憑空消失或突然暴增的混亂場面。而基爾霍夫電壓定律則是城市的“能量監管員”，它監督著城市里每一個閉合街區（電路環路），保證街區里消耗的能量（元件電壓降）和補充的能量（電源電壓升）保持平衡，讓城市的“能量系統”穩定運行。今天，我們就來結識這位神奇的“城市管理大師”，探索它是如何讓復雜的電路城市井然有序運轉的。學習導入單元4基爾霍夫定律的應用知識學習單元3汽車電路基礎

基爾霍夫定律由德國物理學家古斯塔夫·基爾霍夫發現，堪稱電路世界的“黃金法則”。它包含兩大定律，如同一對默契十足的好搭檔，能夠聯手求解各類復雜電路問題。單元4基爾霍夫定律的應用

基爾霍夫電流定律就像電路中各個節點（也就是電路的“路口”）的“交通警察”，它的核心規則是：在任何時刻，流入一個節點的電流總和，等于流出這個節點的電流總和。簡單來說，就是電子“大軍”在電路路口集合后，又整齊地分散開，不會突然消失或憑空出現。

用公式表示為：一、基爾霍夫電流定律（KCL）

圖2-18基爾霍夫電流定律電路圖單元4基爾霍夫定律的應用

基爾霍夫電壓定律是電路環路中的“能量守恒守護者”。它規定：沿著電路中的任意一個閉合回路，所有元件兩端的電壓降之和等于電源電壓升之和。也就是說，電子在電路里繞一圈，消耗的能量和獲得的能量是相等的，能量不會無緣無故地增加或減少。用公式表示為：

用公式表示為：二、基爾霍夫電壓定律（KVL）

圖2-19基爾霍夫電壓定律電路圖單元4基爾霍夫定律的應用二、基爾霍夫電壓定律（KVL）【例2-5】

圖2-20電路圖單元4基爾霍夫定律的應用二、基爾霍夫電壓定律（KVL）【例2-5】

圖2-21電路圖模塊二直流電路單元