翁德沃彭：
- 介绍
- 原子核与电子
- 电子流
- 电流、电压和电阻
内嵌：
每个汽车技术人员，从助理到技术专家，都必须与电子设备打交道。 除了照明、挡风玻璃刮水器电机和 ABS 系统等舒适和安全系统的电子设备之外，我们还发现了发动机管理系统控制中的电子设备以及通信网络（包括 CAN 总线）形式的电子设备。 越来越多的车辆也配备了电动传动系统。 任何想要了解电子学的人都应该从基础知识开始。 在本节中，我们首先简要解释围绕原子旋转的电子，然后快速转到电气图，其中以实用的方式解释了车辆电子设备的基本概念。
原子核与电子：
根据玻尔的原子模型，原子由含有质子和中子的原子核组成，电子在多个壳层中围绕原子核运行。 铜原子的原子核含有29个质子和35个中子。
电子位于四个壳层中。 电子在这些壳层上的分布称为电子构型。 每个壳层都有最大数量的电子位置。 第一个电子层 (K) 可容纳 32 个电子，第二个电子层 (L) 可容纳 XNUMX 个电子，第三个电子层 (M) 可容纳 XNUMX 个电子，其他电子层可容纳 XNUMX 个电子。
内部三个壳层中的电子是键合电子。 外壳中的电子参与化学键和反应，也称为“价电子”。 铜原子含有一个价电子。 这些电子可以自由移动并移动到另一个原子。 在铜线的情况下，外壳重叠，单个电子可以穿过其相邻原子的外壳。
贡献价电子对于这个主题很重要。 电子从一个原子跳跃到另一个原子使得材料能够导电。 铜、金和铝等材料的外壳具有价电子。 相比之下，塑料、玻璃和空气等绝缘体没有价电子。 因此，该材料也是不导电的。
电子流：
在下图中，我们看到电池、灯、导体（铜线）和开关。 根据开关的位置，电流可能会也可能不会流过电路。 浅蓝色矩形代表具有铜原子（黄色）和跳跃价电子（绿色）的铜导体。
- 开关打开：电子围绕铜原子旋转，但没有电子流过消耗设备（灯）。 灯不亮；
- 开关闭合：由于电池产生电压差，电子从负流向正。 由于电子流和电压差，电流流过灯并打开。
电流从 –（负）移动到 +（正）。 这是实际的流动方向。 过去人们认为电流会从正变为负，但这是不正确的。 尽管如此，为了方便起见，我们还是坚持这个理论，并将其称为“技术流向”。 接下来，我们将维持这种技术流程方向，假设流程从正向负。
电流、电压和电阻：
在本节中，我们重点介绍三个概念：电流、电压和电阻。 我们在汽车技术中经常遇到这些概念。 电流、电压和电阻都有自己的数量、单位和符号。
- I = 电流 = 安培 (A)
- U = 电压 = 伏特 (V)
- R = 电阻 = 欧姆 (Ω)
流： 在上一节中，我们看到了电子在电路中的流动。 一秒钟内流过电导体一定横截面积的电子量称为电流。 电流的单位是安培（A）。 当 1 quintillion (6,24) 个电子在一秒内流过横截面时，电流达到 6.240.000.000.000.000.000 A。 给定时间内流过的电子越多，电流就越大。
为了深入了解汽车技术中的用电设备需要多少功率，下面列出了 14 伏充电电压下的电流估算值：
- 汽油发动机启动电机：40 – 80 A；
- 柴油机启动电机：100 – 300 A；
- 点火线圈：3至6 A，取决于类型；
- 汽油发动机喷油器：4 – 6 A；
- 电动燃油泵：4 – 12 A，取决于压力和流量；
- 电动冷却风扇：10 – 50 A；
- 7 瓦 H55 灯（卤素近光灯）：3,9 A；
- 35瓦氙灯：2,5A；
- LED 灯（PWM 控制，不通过串联电阻）：0,6 – 1 A；
- 后窗加热：10 – 15 A；
- 座椅加热：每个座椅 3 – 5 A；
- 不带车载电脑的标准汽车收音机：~5 A；
- 雨刮器电机：2 -5 A，取决于功率；
- 内部风扇电机：2 – 30 A，取决于速度；
- 电动助力转向：2 – 40 A，取决于功率。
电压： 电压是使电子移动的力。 电压是两点电子之间力差的测量值。 电压以伏特为单位，缩写为 V。在汽车技术中，我们使用 12 伏的“标称电压”。 这意味着电池和所有用电设备均采用 12 伏电压。 然而，在实践中，我们发现电压永远不会恰好是 12 伏，而是总是略低，但通常会更高。 此外，电力推进的电压要高很多倍。 汽车中的用电设备会消耗电压。 我们以后窗加热器为例：它在 10 伏电压下使用大约 14 安培的电流。 流量变成 niet 被消耗并返回到电池。 14伏电压用于后窗加热器加热。 在末端（接地侧）仍然剩下 0 伏。
为了深入了解客车中可能的电压水平，以下是我们可能遇到的电压的简要列表：
- 电池电压：11 – 14,8 V（电池几乎耗尽至交流发电机最大充电电压）；
- 压电喷射器开启电压：短暂 60 – 200 伏；
- 电力推进车辆的系统电压（混合动力或纯电动汽车）：200 – 800 伏。
韦尔斯坦： 每个电气元件都有内阻。 该电阻值决定了将流过多少电流。 电阻越高，电流越小。 电阻器的字母为 R，单位为欧姆。 作为单位，我们使用希腊字母表中的欧米茄符号：Ω。 我们可以在电路中使用一个 额外的阻力 添加限制电流。
当发生短路时，例如当正极线接触车身时，电阻非常低。 电流立即增加，直到保险丝熔断以防止损坏。 在下面的列表中，我们可以看到我们在汽车技术中遇到的组件有多大阻力：
- 2米长、截面1,25mm²铜线：0,028Ω；
- 灯（21瓦灯泡）：1,25Ω；
- 汽油发动机喷油器（高阻抗版本）：16 Ω；
- 继电器控制电流段：~60Ω；
- 继电器主功率部分：< 0,1 Ω。
元件的电阻通常取决于温度：例如，灯打开时的电阻比冷时测量时的电阻高得多，冷时电流随着温度升高而减小。
总之： 电气元件的电阻决定了流过的电流量。 小电阻意味着会流过大量电流。 所提供的电压（通常约为 12 伏）被电气元件消耗，导致接地侧电压为 0 伏。 功率不会被消耗，因此正侧和接地侧的功率一样高。
为了更好地理解这些概念，有时查看水桶的示例会很有用。 桶内装满水，底部用水龙头封闭。 通过允许一定量的水通过的水龙头的电压和水流，可以很好地了解具有内阻的消费者中的电力会发生什么情况。
电压：
当桶装满水时，水龙头处的水压增加。 水压可以与电力中的电压概念进行比较。 系统必须关闭，否则水将会排出并且不再有任何水压。
流：
当我们打开水龙头时，水开始通过水龙头“流动”。 水流可以与电流中的电流概念进行比较。
韦尔斯坦：
水龙头调节水流通过的阻力。 随着水龙头进一步打开，电阻减小，电流增大。
电力也是如此。 电路中的电阻越大，电流越小，反之亦然。 电阻对电压没有影响。
