【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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)一個溫度，就會有一個對應(yīng)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(yīng)的溫度值。 【 課堂互動 】由學(xué)生通過本例題的計算，總結(jié)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(dǎo)體壓敏電阻式進氣歧管絕對壓力傳感器電路和電阻應(yīng)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(yīng)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(fù)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(dāng)半導(dǎo)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(dǎo)體壓敏電阻式進氣歧管絕對壓力傳感器、電阻應(yīng)變計式碰撞傳感器等。 3．光敏電阻器 按所用半導(dǎo)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(zhuǎn)換元件，它利用金屬氧化物半導(dǎo)體表面吸收某種氣體 分子時，會發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)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(jié)合型。其中， N 型采用 N 型半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體磁 —— 電傳感器， 是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的。 圖 134 霍爾效應(yīng)的原理 霍爾效應(yīng)：將一小塊 N 型鍺晶片（也稱半導(dǎo)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(dāng)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(yīng)強度 B 成正比。 霍爾元件 的特點： 【 想一想 】汽車上哪些電器設(shè)備中用到了霍爾元件？ 小結(jié)： 作業(yè)： 11～ 15 題。 16 單元二 正弦交流 電路 （共 14 學(xué)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(yīng)電動勢最大值。 【 課堂互動 】由學(xué)生總結(jié)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(guān)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(biāo) 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(xué)生從有效值的定義通過推導(dǎo)得出結(jié)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(fù)？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(guān)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(jié)： 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(fù)數(shù)表示法（即相量表達式或稱極坐標(biāo)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(zhuǎn)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(zhuǎn)矢 量表示法： ▲ 啟發(fā)問：用矢量表示一個正弦交流電時，應(yīng)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(zhuǎn)正弦量。 將表示隨時間而在 平面上旋轉(zhuǎn)的這一有向線段稱為相量，用大寫字母上加“178?！被蚣印啊? 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(fù)平 面上表示幾個同頻率正弦量的相量整體時，構(gòu)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(yīng)關(guān)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(guān)系 （ 1）電阻元件上電流和電壓的數(shù)值關(guān)系 ①瞬時值關(guān)系 Rui RR? ②最大值符合歐姆定律 若設(shè)電流為參考正弦量，即 i=Im sinωt 則 u