【文章內(nèi)容簡介】 I2=I— I1； I3=I1— Ig I4=I— I1+Ig 這樣就把支路未知電流的數(shù)目由 6 個簡化為 3 個 。即，只要將 I、 I Ig 三個電流求出來，就可以將 I I I4 求出。 根據(jù)基爾霍夫電壓定律列方程如下： 由回路 ABCA 列方程： I1R1+IgRg — （ I— I1）（ R2+Rt） =0 由回路 BDCB 列方程：（ I1— Ig） R3— （ I— I1+ Ig） R4— IgRg=0 由回路 ABDA 列方程： I1R1+（ I1— Ig） R3=E 將已知數(shù)據(jù)代入上面式子，可求出 )(1 2 0 03 2 0 0 0 0 8 0 0)(2 22 ttg RRRRI ?? ??? （ 1）當溫度為 0℃時，由于（ R2+Rt） =R3=R1=R4=400Ω，滿足電橋平衡條件，此時 Ig=0，Ug=0。 （ 2）當溫度為 100℃時， R2+Rt=422Ω，不滿足電橋平衡條件， Ig≠ 0，代入上面方程式得：Ig= ， Ug=IgRg=。 當其中一個橋臂溫度變化時→電阻變化→電橋不平衡→ Ig 變化→ Ug 變化。若將 B、 C 作為輸出端，這樣，對應一個溫度，就會有一個對應的輸出電壓 Ug。反過來，通過儀表所指出的不同的毫伏數(shù)，就可以知道 Ig，可以求出 Rt，從而 便測出與此相對應的溫度值。 【 課堂互動 】由學生通過本例題的計算，總結出電橋電路測溫度的原理。 【 例 18】 圖 133 所示為上海 桑塔納轎車電控燃油噴射系統(tǒng)的熱線式空氣流量計的電橋電路。 圖 133 熱線式空氣流量計 其實，在汽車的傳感器中還有許多電橋電路，如半導體壓敏電阻式進氣歧管絕對壓力傳感器電路和電阻應變計式碰撞傳感器的電路都是采用了電橋電路。 課題六 特殊電阻在汽車上的應用 一、特殊電阻 1．熱敏電阻（ RT） 15 熱敏電阻可以分為 三 種： （ 1）正溫度系數(shù)熱敏電阻（簡稱 PTC） 這種電阻，隨溫度升高，電阻值會大幅增加。 （ 2）負溫度系數(shù)熱敏電阻（簡稱 NTC） 指隨溫度升高，電阻值會大幅度減小的電阻（溫度每升高 1℃，阻值 約比冷態(tài)時減小 4%左右）。 （ 3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（ CTR） 當半導體材料未達到某一臨界溫度時，有一個穩(wěn)定的電阻值，達到某一臨界溫度后，電阻值驟然變化到另外一個數(shù)值。 【 課堂互動 】不同溫度下，測量水溫傳感器的電阻。 2．壓敏電阻 汽車上有的傳感器是利用壓敏元件元件制成的。例如：半導體壓敏電阻式進氣歧管絕對壓力傳感器、電阻應變計式碰撞傳感器等。 3．光敏電阻器 按所用半導體材料不同可分為：單晶光敏電阻器、多晶光敏電阻器。 按光敏電阻的光譜特性可分為：紅外光光敏電阻器、可見光光敏電阻器、紫外光光敏電阻器。 光電式光量傳感器可以用于汽車上各種燈具的自動點亮控制，也可用于控制前大燈調(diào)節(jié)繼電器的自動控制。 4．氣敏電阻器 氣敏電阻器是一種新型氣 —— 電轉換元件，它利用金屬氧化物半導體表面吸收某種氣體 分子時，會發(fā)生氧化反應或還原反應而使用電阻值改變的特性制成的。 氣敏電阻器可分為： N 型、 P 型、結合型。其中， N 型采用 N 型半導體材料制成，遇到還原性氣體時阻值減小，遇到氧化性氣體時阻值增大； P 型采用 P 型半導體材料制成，遇到還原性氣體時阻值增大，遇到氧化性氣體時阻值減小。 二、霍爾元件 霍爾元件是一種半導體磁 —— 電傳感器， 是根據(jù)霍爾效應制成的。 圖 134 霍爾效應的原理 霍爾效應：將一小塊 N 型鍺晶片（也稱半導體基片）兩端通以電流，放置在磁場（磁場方向垂直于電流方向）中，則在垂直于 I 和 B 的方向上將產(chǎn)生一個與 I 和 B 的乘積成正比的電壓 UH（見圖 134）， UH=KHIB 其中 KH 為霍爾元件靈敏度參數(shù)。 從上式可知，當通過基片（基片的厚度一定）的電流 I 為定值時，霍爾電壓只與磁感應強度 B 成正比。 霍爾元件 的特點： 【 想一想 】汽車上哪些電器設備中用到了霍爾元件？ 小結： 作業(yè)： 11～ 15 題。 16 單元二 正弦交流 電路 （共 14 學時） 引入： 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所用的電一般都是正弦交流電，現(xiàn)在汽車上的直流電都是由交流發(fā)電機產(chǎn)生后整流獲得的。那么什么是交流電呢？它有哪些特征？如何進行計算？ 課題一 交流電的基本概念 一、交流電的基本概念 1．什么是交流電 我們把大小和方向都隨時間作周期性變化的電動勢、電壓和電流分別稱為交變 電動勢、交變電壓、交變電流，統(tǒng)稱為交流電。如圖 21（ b）、（ c）、（ d）所示為交流電。 圖 21 幾種常見電壓、電流隨時間變化的波形圖 （ a） 直流量 （ b） 正弦波 （ c） 矩形波 （ d) 鋸齒波 【 想一想 】圖 21（ b）的曲線與（ c）、（ d）的曲線有什么不同？ ※ 2．正弦交流電的產(chǎn)生 e=Emsin（ω t+φ） 式中 Em =Bm lV，稱為感應電動勢最大值。 【 課堂互動 】由學生總結產(chǎn)生正弦交變電動勢的原理。 二、表示交流電特征的幾個物理量 1．頻率、周期和角頻率 我們把正弦交流電變化一周所需的時間叫周期，用 T 表示。 交流電在 1 秒內(nèi)變化的周數(shù)，稱為交流電的頻率，用 f 表示。 周期和頻率的關系是： T=1/f 1Hz=1s1。 17 把發(fā)電機線圈每秒鐘經(jīng)過 的電角度叫角頻率，用 ω 表示。 ω =α /t 角頻率與頻率、周期之間，顯然有： ω =2π /T=2π f 【 課堂互動 】我國工業(yè)用電的頻率為 50HZ，周期和角頻率是多少？你了解其他國家工業(yè)用電的頻率嗎？ 2．瞬時值、最大值、有效值 （ 1） 瞬時值 規(guī)定用小寫字母 e、 u、 i 表示。 （ 2）最大值（幅值） 規(guī)定用大寫字母加腳標 m 表示，如用 Im、 Em、 Um 等來表示交變電流、電動勢、電壓的最大值。 （ 3） 有效值 交變電流的有效值：即在相同的電阻中，分別通入直流電和交流電，在經(jīng)過一個交流周期時間內(nèi)，如果它們在電阻上產(chǎn)生 的熱量相等，則用此直流電的數(shù)值表示交流電的有效值。有效值規(guī)定用大寫字母 E、 I、 U 表示。 根據(jù)有效值的定義，可得 dtRiRTIdtRiQRTIQTT?????022022 再將 i=Im sinω t 代入上式，積分可得 ?? ??? TmT m dttTIt d tITI 020 22 2 2c o s1s in1 ?? mm III 7 0 ?? 同理可得到正弦電壓和電動勢的有效值 mm UUU ?? mm EEE ?? 【 課堂互動 】讓學生從有效值的定義通過推導得出結論： 正弦交流電的有效值 =最大值 的179。 。 【例 21】 某電容器的耐壓值為 250V， 問能否將其用在 220V 的單相交流電源上？ 3． 相位 電角度（ ω t+φ ）叫做正弦交流電的相位。 4．初相角 φ （初相位） 我們把 t=0 時刻正弦量的相位叫做“初相” ， 用“ φ ”表示。規(guī)定 |φ |≤ 180176。 。 【 想一想 】怎樣從波形圖上看出初相角的正、負？怎樣通過初相角為零的波形畫出初相角為 θ 的交流電的波形圖？ 5．兩個同頻率的正弦交流電的相位差 18 兩個同頻率的正弦交流電的相位角之差叫相位差。用 Δ φ 表示。例如，已知)φs in (),φs in ( 222111 ???? tIitIi mm ?? 則 i1 和 i2 的相位差為 Δ φ =(ω t+φ 1)－ (ω t+φ 2)=φ 1－ φ 2 這表明兩個同頻率的正弦交流電的相位差等于它們的初相之差。 ①若相位差△ φ =φ 1－ φ 2＞ 0， 且 |φ |＜π弧度，稱“ i1 的相位超前于 i2 的相位 ”； ②若△ φ =φ 1－ φ 2＜ 0，且 |φ |＜π弧度，稱“ i1 滯后于 i2” ； ③若△ φ =φ 1－ φ 2=0，稱“ i1 和 i2 同相位”（圖 26 中的 u 和 i 也是同相位）； ④若相位差△ φ =φ 1－ φ 2=177。 180176。，則稱“ i1 和 i2 反相位 ”（圖 26 中的 u 和 e 是反相位）。 這里必須指出的是，在比較兩個正弦交流電 之間的相位順序時，兩個正弦量一定要同頻 率才有意義。 圖 26 同相與反相 【 課堂互動 】以上講的這些基本物理量，知道了哪幾個量就可以完整地描述一個正弦交流電了？由此引出三要素。 三、正弦交流電的三要素 我們把正弦交流電的最大值、角頻率和初相角叫做正弦交流電的三要素。交流電動勢、交變電壓、交變電流的表達式分別為 )s in ()s in ()s in (imumemtIitUutEe???????????? 上述表達式的含義是：表示了任意時刻交流電的瞬時值。 【 例 22】 如圖 27 所示的正弦交流電的角頻 率為 ω，請寫出它們的瞬時值表達式。 【 例 23】 一個正弦電壓的初相為 60176。， U=100V， T=，求它的瞬時值表達式。 【討論】 寫出交流電的瞬時值表達式的關鍵是什么？ 【例 24】 已知正弦交流電： i1=5 sinω t A i2=10 sin（ ω t+45176。） A i3=50 sin(3ω t45176。 ) A 求： i1 和 i2 相位差。 【討論】 求 i i3 的相位差有意義嗎？ 【 想一想 】怎么求 i= i1+i2 的表達式？怎么求 i= i1－ i2 的表達式？用什么方法？ 小結： 作業(yè)： 1～ 5 題 19 課題二 正弦交流電的相量表示法 一、正弦交流電的表示方法 正弦交流電常用的幾種表示方法為：解析法、波形圖法（即曲線法）、相量圖（即矢量圖）、復數(shù)表示法（即相量表達式或稱極坐標表示）。 二、 正弦交流電的相量表示 正弦交流電的相量圖表示方法分為：旋轉矢 量（ 最大值矢量）法和有效值矢量法。 1．正弦交流電的相量圖 （ 1）旋轉矢 量表示法： ▲ 啟發(fā)問：用矢量表示一個正弦交流電時，應怎么賦予他才能表達出這個交流電來呢？ 通常只用初始位置（ t =0） 的有向線段 Ｉ m（或有效值 I）來表示一個旋轉正弦量。 將表示隨時間而在 平面上旋轉的這一有向線段稱為相量，用大寫字母上加“178。”或加“→” 符號來表示。如 ?mE 、 ?mU 、 ?mI 分別表示電動勢、電壓、電流的最大值相量。 （ 2） 有效值 矢量法 有效值矢量用 ?E 、 ?U 、 ?I 表示。有效值相量也只畫矢量的起始位置。 （ 3）相量圖 相量圖是指在一個復平 面上表示幾個同頻率正弦量的相量整體時，構成了相量圖。 【 討論 】正弦交流電本身是矢量嗎？它和矢量之間是什么對應關系？ 注意：只有正弦量才能用相量表示，只有頻率相同的正弦量才能畫在同一相量圖上，可以用平行四邊形法則進行“和”與“差”的計算。兩個同頻率正弦交流電的“和”與“差”頻率不變。不同頻率的正弦量不能畫在一個相量圖上進行比較、計算。 【課堂互動】 畫出前面 【 例 24】 中交流電的相量圖。 2．相量式 ?U =U∠ φ =100∠ 60176。（ V）， 讀作“相量 U”，用有效值和初相角表 示。 U 的 最大值相量式為 ??? ??????? 14 1210 02 UU m （ V） 同理：可以將正弦電動勢 )sin(2 ?? ?? tEe 寫成相量式： ???? EE 由于兩個同頻率正弦交流電的“和”與“差”頻率不變，所以在相量表達式中只寫有效值 E 和初相角 φ 。 【 例 25】 已知 Ati )60s in (231 ??? ? Ati )30s in (242 ??? ? 求：總電流 21 iii ?? 的瞬時值表達式。 【 解 】 方 法一： 根據(jù) i i2 的有效值相量可以求出“和相量”的表達式 20 AI AI ????? ?? 304 60321?? ???????????????????30460321jjjIII ??? 總電流為： Atiii ) in (2521 ????? ? 方法二： i i2 的相量圖如圖 29 所示，用平行四邊行法則求得 同樣可以求得上述的“和”的表達式 Atiii ) in (2521 ????? ?。 【 想一想 】若要求 21 iii ?? 的表達式，又該如何求呢？ 作業(yè)： 6 題 課題三 單一參數(shù)的正弦交流電路 一、 純電阻 R 電路 1．電阻元件上電流和電壓關系 （ 1）電阻元件上電流和電壓的數(shù)值關系 ①瞬時值關系 Rui RR? ②最大值符合歐姆定律 若設電流為參考正弦量，即 i=Im sinωt 則 u