淺談汽車電路分析的教學(xué)方法

黃海波

【摘 要】汽車電路的教學(xué)，一直都是汽車電氣設(shè)備教學(xué)中的難點(diǎn)，電流在電路中的以光速流動(dòng)、元件的導(dǎo)通、截止（斷開(kāi)）等，老師難以描述、學(xué)生更是難以想象，特別是在講解相對(duì)復(fù)雜的電路時(shí)，更是很難把電路原理講清楚，課堂中講解電氣電路特別是電子電路時(shí)，教與學(xué)都有相當(dāng)?shù)碾y度。采用逆推法講解晶體管點(diǎn)火電路，并用特定助記符來(lái)描述電路的工作過(guò)程，教師便于教學(xué)、學(xué)生便于學(xué)習(xí)和理解、記憶，可以收到事半功倍的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】汽車電路；電路分析；教學(xué)方法

電路的教學(xué)，從來(lái)都是教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。其難處就在于電路工作過(guò)程抽象教師難以描述，電路中的電流不可見(jiàn)學(xué)生難以想象，能量轉(zhuǎn)換及傳遞過(guò)程難以可視化，致使學(xué)習(xí)電路比學(xué)習(xí)機(jī)械類知識(shí)的難度大，老師不容易教，學(xué)生也不容易學(xué)，造成學(xué)習(xí)效果差。汽車電器是汽車的重要組成部分，且汽車電子化程度越來(lái)越高，學(xué)會(huì)電路分析就顯得越來(lái)越重要。圖1和圖2所示的電路是汽車電子電路中的典型電路，教學(xué)生學(xué)會(huì)分析電路的方法，對(duì)今后類似電路的教學(xué)起事半功倍的作用。

圖1是汽車點(diǎn)火電路。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，必須依靠點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的可燃混合氣，它是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常的重要保證。點(diǎn)火系統(tǒng)的作用是將汽車電源供給的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，并按照發(fā)動(dòng)機(jī)的做功順序與點(diǎn)火時(shí)間的要求適時(shí)、準(zhǔn)確地配送給各缸的火花塞，在火花塞間隙處產(chǎn)生點(diǎn)火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣。圖2是汽車發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器電路，發(fā)電機(jī)的電壓會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小，可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓，把發(fā)電機(jī)的電壓控制在某一數(shù)值上。兩個(gè)電路的原理雖然簡(jiǎn)單，但由于學(xué)生對(duì)電路、特別是電子元件組成的電路的恐懼，不知從何看起、從哪學(xué)起，造成學(xué)習(xí)困難，成為教學(xué)的難點(diǎn)。汽車電路中，有很多利用三極管的開(kāi)關(guān)特性做成的電路，講通了這樣電路，其它類似的電路也就容易講解、容易學(xué)習(xí)了。怎么才能突破難點(diǎn)，讓教與學(xué)變得容易呢？本人在教學(xué)中采取合適的方法，讓此類電路不再為難學(xué)生，讓教與學(xué)變得容易。

1 采用仿真實(shí)驗(yàn)，演示三極管的開(kāi)關(guān)特性

用仿真實(shí)驗(yàn)演示三極管的開(kāi)關(guān)特性。在圖3所示的電路中，三極管的c、e電極間接正向電壓，即c接正極e接負(fù)極（如圖2所示），b不接正向電壓，三極管不導(dǎo)通，燈不亮，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)打開(kāi)；當(dāng)c、e間接正向電壓，b接正電壓（高電位），三極管c、e間的電路才會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)流進(jìn)b極的電流比較小，流過(guò)b、e間的電流比較大（小電流控制大電流），三極管導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，燈亮。然而就是這樣簡(jiǎn)單的特性，學(xué)生很難想像和理解。三極管具有這樣的電路特性，是由三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，對(duì)于中職學(xué)生來(lái)講，不容易跟他們講透徹，但可以用實(shí)驗(yàn)的方法讓他們明白三極管的原理。

實(shí)驗(yàn)方法有兩種，一是用實(shí)體的元件來(lái)演示給學(xué)生看，這樣的實(shí)驗(yàn)雖然具有較強(qiáng)的說(shuō)服力，但不利于學(xué)生今后自主學(xué)習(xí)，因?yàn)橛脤?shí)體元件來(lái)驗(yàn)證電路原理，需要很多的實(shí)驗(yàn)器材來(lái)配合，不能方便地實(shí)現(xiàn)。方法二是用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)證明給學(xué)生看，仿真軟件EWB可以很方便地實(shí)現(xiàn)這樣的實(shí)驗(yàn)。在仿真平臺(tái)上構(gòu)建圖3所示的電路，分別把Eb的電壓設(shè)置為0V（或-3V）和3V，運(yùn)行軟件可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Eb為0V（或-3V）時(shí)，Ic為0，ce間沒(méi)電流；當(dāng)Eb為3V（高電位）時(shí)，ce間有電流通過(guò)，這樣由Ib來(lái)控制ce的通斷，三極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。晶體管點(diǎn)火電路，正是利用三極管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

用仿真軟件來(lái)驗(yàn)證電路工作，方便且效果明顯，任何一臺(tái)安裝了仿真軟件的電腦，都可以實(shí)現(xiàn)電路的構(gòu)建與研究，上課時(shí)用仿真軟件做實(shí)驗(yàn)，也是在教會(huì)學(xué)生一種研究方法，讓學(xué)生在遇到相似的問(wèn)題時(shí)，要以方便地找到解決問(wèn)題的辦法。

2 逆向分析電路，找出符合電路工作的條件

學(xué)生最常說(shuō)的一句話，就是電路難學(xué)難懂，老師上課的任務(wù)，不是讓學(xué)生看懂書(shū)上的電路就好了，而是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)看電路的方法，以利于學(xué)生在工作中遇到問(wèn)題能自己解決?？炊娐酚泻芏喾椒?，其中之一是采用逆推法，即從結(jié)果往前推，找出電路導(dǎo)通、得電、運(yùn)行所需要具備的條件，最后再順著讀電路，就能完整地讀懂整個(gè)電路圖。這種方法邏輯簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，易學(xué)易懂，加以訓(xùn)練可以解決很多電路問(wèn)題。

以圖1為例，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由火花塞產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃?xì)飧字械目扇蓟旌蠚狻；鸹ㄈ墚a(chǎn)生火花，點(diǎn)火線圈二次側(cè)繞組N2要能產(chǎn)生高壓電；N2要產(chǎn)生高壓電，點(diǎn)火線圈一次側(cè)繞組N1要先通電后斷電；N1要能通電后斷電，三極管VT5要先導(dǎo)通后截止；VT5的通斷由電路中E點(diǎn)電位決定，E點(diǎn)電位高VT5導(dǎo)通、低電位VT5截止。再往前推，VT4的通斷由D點(diǎn)電位控制，D點(diǎn)電位由VT3控制，VT3通斷由C點(diǎn)電位控制，C點(diǎn)電位由VT2控制，VT2通斷由B點(diǎn)電位控制，B點(diǎn)電位由A點(diǎn)電位控制，而A點(diǎn)的電位由信號(hào)發(fā)生器中感應(yīng)線圈產(chǎn)生的信號(hào)控制。上課中，老師與學(xué)生推理、分析電路到這里，就可以按順序來(lái)講解電路原理了。

3 使用簡(jiǎn)單符號(hào)，講解電路原理

學(xué)生看不懂電路，還跟課本和教師的描述有關(guān)，書(shū)上對(duì)電路原理的分析經(jīng)常是一大段文字，學(xué)生自己看書(shū)時(shí)，一會(huì)兒就看暈了頭，再也看不下去了；老師講課時(shí)也是一段接一段，不利于學(xué)生理解、記憶，也是造成學(xué)生看不懂電路的原因之一，不利于今后學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題。有沒(méi)有什么簡(jiǎn)單有較的方法來(lái)描述電路原理，讓學(xué)生易學(xué)易懂呢？答案是肯定的，可以采用簡(jiǎn)單的符號(hào)法來(lái)簡(jiǎn)化文字描述，教師容易教，學(xué)生也容易學(xué)。我的做法是，用上標(biāo)的“+”表示電路元件“得電、高電位、有信號(hào)、運(yùn)行、動(dòng)作、開(kāi)關(guān)閉合”，上標(biāo)的“-”表示電路元件“失電、低電位、無(wú)信號(hào)、停止、復(fù)位、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)”，用“→”表示前因后果的關(guān)系。做這樣的規(guī)定后，就可以很簡(jiǎn)單地描述圖1、圖2這兩個(gè)電路的工作原理了：

3.1 晶體管點(diǎn)火電路原理分析

3.1.1 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)S閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)轉(zhuǎn)子無(wú)信號(hào)輸出

由于發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)發(fā)生器中的信號(hào)轉(zhuǎn)子也不轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電信號(hào)。由于VT1的基極接B點(diǎn)，得到高電位而導(dǎo)通，在穩(wěn)壓管VD1、VD2作用下，確保B點(diǎn)的初始電位為一固定值（高電位）。電路分析如下：

S+→B+、C+→VT2+→C-→VT3-→D+→VT4+→E+→VT5+→N1+→電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能儲(chǔ)存在N1中。

3.1.2 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)S閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)轉(zhuǎn)子輸出高電位

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子上齒輪與線圈不斷靠近與離開(kāi)，使線圈中的磁通發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，促使A點(diǎn)的電位發(fā)生高低變化。當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使A點(diǎn)電位升高時(shí)：

A+→B+、C+→VT2+→C-→VT3-→D+→VT4+→E+→VT5+→N1+→N1保持通電

3.1.3 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)S閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)轉(zhuǎn)子輸出低電位

當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使A點(diǎn)電位降低時(shí)：

A-→B-、C-→VT2-→C+→VT3+→D-→VT4-→E-→VT5-→N1-→N2+→火花塞+

此時(shí)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑥木€圈N2釋放，產(chǎn)生高壓電，并送到需要點(diǎn)火的火花塞，產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧字械目扇蓟旌蠚狻?/p>

3.2 發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器原理分析

3.2.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，勵(lì)磁電流要大，磁場(chǎng)要強(qiáng)，才能產(chǎn)生足夠高的電壓，即：

轉(zhuǎn)速-→發(fā)電機(jī)電壓-→a點(diǎn)電位-→VS-→b1電位-→VT1-→b2+→VT2+→勵(lì)磁線圈+→發(fā)電機(jī)電壓升高

3.2.2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，勵(lì)磁電流要小，磁場(chǎng)要弱，才能把發(fā)電機(jī)的電壓降低，即：

轉(zhuǎn)速+→發(fā)電機(jī)電壓+→a點(diǎn)電位+→VS+→b1電位+→VT1+→b2-→VT2-→勵(lì)磁線圈-→發(fā)電機(jī)電壓降低

這樣，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小，把發(fā)電機(jī)的電壓控制在某一數(shù)值上。

采用這種方式教學(xué)，可以把長(zhǎng)長(zhǎng)的文字描述，壓縮成簡(jiǎn)單的符號(hào)表述，就可以把電路的工作過(guò)程描述得清清楚楚，大大簡(jiǎn)化了描述的過(guò)程，使文字簡(jiǎn)練，易教易學(xué)。這樣的描述方式，也適用于各種電路的講解，可以把長(zhǎng)句壓縮為短句，把文字描述變?yōu)榫哂兄浶问降姆?hào)表述，大大方便教師的教學(xué)，也方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，使電路的教與學(xué)變得簡(jiǎn)單，使教學(xué)效果大大提高。

[責(zé)任編輯：王楠]