第一章　汽车电工入门基础

第一节　电路基础

一、电路与电路图

电路是电流流过的路径。如图1-1（a）所示是一个简单的实物电路，该电路由电池、灯泡、开关和导线组成。使用实物来绘制电路很不方便，为此人们采用一些简单符号代替实物的方法来画电路，这样绘制出来的图形就称为电路图。如图1-1（b）所示的图形就是图1-1（a）的电路图。

可以看出，电路一般由电源、负载、控制装置以及导线组成。

1.电源

图1-1中的电池就是电源。电源是电路中供应电能的设备，如汽车上的发电机、蓄电池都是电源。发电机可将机械能转换成电能，蓄电池可将化学能转变成电能。

2.负载

负载是将电能转换成其他形式能量的装置。灯泡、电热丝、电动机等都是负载。灯泡可将电能转变成光能，电热丝可将电能转变成热能，电动机可将电能转变成机械能。

3.控制装置

图1-1中的开关是控制装置。控制装置为电流提供通路，把电源的能量供给负载，并根据负载的需要接通和断开电路。

4.导线

导线用来连接电源和负载，传输电能。汽车电路中，蓄电池和电路的负极与车体的金属架连接上，以车体本身代替导线。

二、电流与电阻

1.电流

如图1-2所示的电路中，当闭合开关时，灯泡点亮，因为有电流流过灯泡。大量的电荷朝一个方向移动（也称定向移动）就形成了电流。就像公路上有大量的汽车朝一个方向移动就形成“车流”一样。实际上，我们把正电荷在电路中的移动方向规定为电流的方向。在图1-2中，电路的电流方向如图中箭头所示，即电源正极→开关→灯泡→电源负极。

电流用字母“I”来表示，单位为安培（简称安），用“A”表示，比安培小的单位有毫安（mA）、微安（μA），它们之间的关系为1A=1000mA，1mA=1000μA。

2.电阻

在如图1-2所示的电路中，给电路增加一个电阻器，发现灯泡会变暗，增加电阻器后的电路如图1-3所示。电阻器对电流有一定的阻碍作用，从而使流过灯泡的电流减小，灯泡变暗。

就像水管中的瓶颈一样，水流遇到了阻力；同样，导体对电流也有阻碍作用，这种阻碍作用称为电阻，电阻即是阻止电流流动及减缓流动的力（图1-4）。电阻将电能转换成其他形式的能，如热能、光能或动能。

电阻在电路中用字母“R”表示，电阻的单位有欧姆（Ω）、千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。

它们的换算公式为　1kΩ=1000Ω，1MΩ=1000kΩ

影响电阻大小的因素有导体的材料、长度、温度和导体的横截面积。

三、电位、电压和电动势

1.电位

如果在电路中任选一点为参考点，那么电路中某点的电位等于电场力将单位正电荷从该点移动到参考点所做的功。电位是相对值，大小取决于参考点的选择。

在汽车电路中，通常用汽车底盘、车架和发动机等金属作为公用导线，并视其为电路中的参考零点。

电位没有方向性，是标量，单位是伏特（V）、毫伏（mV）。通常用字母U表示某点的电位，如U_A=4V。

2.电压

电压是导致电子在导电体内流动的一种电力或压力，是位于两点之间的电位差。电压就如水压一样，水的流动是因为有水压（水位差），如图1-5所示，水是由高水位向低水位流动。在电路中，由于有电压（电位差）的存在，电流就会从高电位点流向低电位点。

电压分为直流电压与交流电压。如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称为直流电压。电压用大写字母“U”表示。汽车电路中的电压一般指的是12V的直流电压。通常规定电压的参考方向为高电位（“+”极性）端指向低电位（“-”极性）端，即电压的方向为电位降低的方向。

电压的国际单位制为伏特（V），常用的单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等。

它们之间的关系是1kV=1000V，1V=1000mV，1mV=1000μV。

3.电动势

电动势也是电路中两点的电位差，不过电动势通常是对电源内部而言，是由电源内部产生的维持电子流动的力量。它的参考方向规定为电源内部低电位（“-”极性）端指向高电位（“+”极性）端，即电动势的方向为电位升高的方向。电动势用“E”表示，单位有伏特（V）、毫伏（mV）等。

四、电路的三种状态

电路有三种工作状态：通路、开路、短路，这三种工作状态如图1-6所示。

1.通路

如图1-6（a）所示的电路处于通路状态。通路状态的特点：电路畅通，有正常的电流流过负载，负载正常工作。

2.开路

也叫断路，如图1-6（b）所示电路处于开路状态。开路状态的特点：电路断开，无电流流过负载，负载不工作。

3.短路

如图1-6（c）所示的电路处于短路状态。短路状态的特点：电路中有很大的电流流过，但电流不流过负载，负载不工作。短路会导致电源严重过载，为防止电源被烧毁或发生火灾，通常要在电路中安装熔丝等保护装置，实现过电流保护。

五、欧姆定律

欧姆定律反映了电路中电阻、电流和电压之间的关系，即在同一电路中，导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。

写成公式形式

也可表示为

U=IR或R=

式中　I—电流，A；

　U—电压，V；

　R—电阻，Ω。

欧姆定律公式如图1-7所示。也就是说：如果电阻恒定而变化电压，电流将随电压的增大而增大，或随电压的减小而减小；如果电压恒定而改变电阻，电流与电阻的变化相反，电阻变大时电流将减小，而电阻减小时电流将增大。

为在汽车电路中应用欧姆定律，记住它的一个较容易的方法是把它想象为一个电压恒定的跷跷板，如图1-8所示。电压不变时，如果电阻下降，则电流便会上升；反之，电阻升高，电流下降。

六、接地、搭铁和屏蔽

1.接地

接地在汽车电路中应用广泛，接地常用如图1-9所示的符号表示。接地主要有以下含义。

① 在电路图中，接地符号处的电位规定为0，如图1-10（a）所示电路，A点标有接地符号，规定A点的电位为0。

② 在电路图中，标有接地符号的地方都是相通的。如图1-10（b）所示电路，两个电路图虽然从形式上看不一样，但实际的电路连接是一样的，所以两个电路中的灯泡都会亮。

③ 在强电设备中，常常将设备的外壳与大地连接，当设备绝缘性能变差而使外壳带电时，可迅速通过接地线释放到大地，从而避免人体触电。

2.搭铁

汽车电路一般采用单线制，即将蓄电池的一个电极接至车架或车身上，俗称搭铁。蓄电池的负极接车架或车身称为负极搭铁；蓄电池的正极接车架或车身称为正极搭铁。我国规定采用蓄电池负极搭铁。负极搭铁对无线电设备（音响、通信系统）的干扰少，对车架及车身电化学腐蚀小，并且具有连接牢固的优点。目前世界各国生产的汽车大多数采用负极搭铁。汽车上的搭铁点如图1-11所示。

3.屏蔽

电气设备中，为了防止某些元器件和电路工作时受到干扰，或者为了防止某些元器件和电路在工作时产生干扰信号影响其他电路正常工作，通常对这些元器件和电路采取隔离措施，这种隔离称为屏蔽。屏蔽常用如图1-12所示的符号表示。

屏蔽的具体做法是用金属材料（称为屏蔽罩）将元器件或电路封闭起来，再将屏蔽罩接地（通常为电源的负极）。如汽车电路中的爆燃传感器、收音机天线、燃油泵和节气门电动机的控制线等，都采用了屏蔽罩或屏蔽线。