科目：
- 介紹
- 原子核與電子
- 電子流
- 電流、電壓和電阻
介紹：
每個汽車技術人員，從助理到技術專家，都必須與電子設備打交道。 除了照明、擋風玻璃刮水器馬達和 ABS 系統等舒適和安全系統的電子設備之外，我們還發現了引擎管理系統控制中的電子設備以及通訊網路（包括 CAN 總線）形式的電子設備。 越來越多的車輛也配備了電動傳動系統。 任何想要了解電子學的人都應該從基礎知識開始。 在本節中，我們首先簡要解釋圍繞原子旋轉的電子，然後快速轉到電氣圖，其中以實用的方式解釋了車輛電子設備的基本概念。
原子核與電子：
根據玻爾的原子模型，原子由含有質子和中子的原子核組成，電子在多個殼層中圍繞原子核運行。 銅原子的原子核含有29個質子和35個中子。
電子位於四個殼層。 電子在這些殼層上的分佈稱為電子組態。 每個殼層都有最大數量的電子位置。 第一個電子層(K) 可容納32 個電子，第二個電子層(L) 可容納XNUMX 個電子，第三個電子層(M) 可容納XNUMX 個電子，其他電子層可容納XNUMX 個電子。
內部三個殼層中的電子是鍵結電子。 外殼中的電子參與化學鍵和反應，也稱為“價電子”。 銅原子含有一個價電子。 這些電子可以自由移動並移動到另一個原子。 在銅線的情況下，外殼重疊，單個電子可以穿過其相鄰原子的外殼。
貢獻價電子對於這個主題很重要。 電子從一個原子跳躍到另一個原子使得材料能夠導電。 銅、金和鋁等材料的外殼具有價電子。 相較之下，塑膠、玻璃和空氣等絕緣體沒有價電子。 因此，該材料也是不導電的。
電子流：
在下圖中，我們看到電池、燈、導體（銅線）和開關。 根據開關的位置，電流可能會或不會流經電路。 淺藍色矩形代表具有銅原子（黃色）和跳躍價電子（綠色）的銅導體。
- 開關打開：電子圍繞銅原子旋轉，但沒有電子流過消耗設備（燈）。 燈不亮；
- 開關閉合：由於電池產生電壓差，電子從負流向正。 由於電子流和電壓差，電流流過燈並打開。
電流從 –（負）移動到 +（正）。 這是實際的流動方向。 過去人們認為電流會從正變成負，但這是不正確的。 儘管如此，為了方便起見，我們還是堅持這個理論，並將其稱為「技術流向」。 接下來，我們將維持這個技術流程方向，假設流程從正向負。
電流、電壓和電阻：
在本節中，我們將重點放在三個概念：電流、電壓和電阻。 我們在汽車技術中經常遇到這些概念。 電流、電壓和電阻都有自己的數量、單位和符號。
- I = 電流 = 安培 (A)
- U = 電壓 = 伏特 (V)
- R = 電阻 = 歐姆 (Ω)
當前的： 在上一節中，我們看到了電子在電路中的流動。 一秒鐘內流過電導體一定橫截面積的電子量稱為電流。 電流的單位是安培（A）。 當 1 quintillion (6,24) 個電子在一秒鐘內流過橫截面時，電流達到 6.240.000.000.000.000.000 A。 在給定時間內流過的電子越多，電流就越大。
為了深入了解汽車技術中的用電設備需要多少功率，以下列出了 14 伏特充電電壓下的電流估算值：
- 汽油引擎啟動馬達：40 – 80 A；
- 柴油引擎起動機：100 – 300 A；
- 點火線圈：3至6 A，取決於類型；
- 汽油引擎噴油嘴：4 – 6 A；
- 電動燃油幫浦：4 – 12 A，取決於壓力和流量；
- 電動冷卻風扇：10 – 50 A；
- 7 瓦 H55 燈（鹵素近光燈）：3,9 A；
- 35瓦氙燈：2,5A；
- LED 燈（PWM 控制，不透過串聯電阻）：0,6 – 1 A；
- 後窗加熱：10 – 15 A；
- 座椅加熱：每個座椅 3 – 5 A；
- 不含車用電腦的標準汽車收音機：~5 A；
- 雨刷馬達：2 -5 A，取決於功率；
- 內部風扇馬達：2 – 30 A，取決於速度；
- 電動輔助轉向：2 – 40 A，取決於功率。
電壓： 電壓是使電子移動的力。 電壓是兩點電子之間力差的測量值。 電壓以伏特為單位，縮寫為 V。在汽車技術中，我們使用 12 伏特的「標稱電壓」。 這表示電池和所有用電設備均採用 12 伏特電壓。 然而，在實踐中，我們發現電壓永遠不會恰好是 12 伏，而是總是略低，但通常會更高。 此外，電力推進的電壓也高很多倍。 汽車中的用電設備會消耗電壓。 我們以後窗加熱器為例：它在 10 伏特電壓下使用大約 14 安培的電流。 流量變成 niet 被消耗並返回到電池。 14伏特電壓用於後窗加熱器加熱。 在末端（接地側）仍然剩下 0 伏特。
為了深入了解客車中可能的電壓水平，以下是我們可能遇到的電壓的簡要列表：
- 電瓶電壓：11 – 14,8 V（電瓶幾乎耗盡至交流發電機最大充電電壓）；
- 壓電噴射器開啟電壓：短暫 60 – 200 伏特；
- 電力推進車輛的系統電壓（混合動力或純電動車）：200 – 800 伏特。
反抗： 每個電氣元件都有內阻。 此電阻值決定了將流過多少電流。 電阻越高，電流越小。 電阻器的字母為 R，單位為歐姆。 作為單位，我們使用希臘字母表中的歐米茄符號：Ω。 我們可以在電路中使用一個 額外的阻力 添加限制電流。
當發生短路時，例如當正極線接觸車身時，電阻非常低。 電流立即增加，直到保險絲熔斷以防止損壞。 在下面的清單中，我們可以看到我們在汽車技術中遇到的組件有多大阻力：
- 2米長、截面1,25mm²銅線：0,028Ω；
- 燈（21瓦燈泡）：1,25Ω；
- 汽油引擎噴油嘴（高阻抗版本）：16 Ω；
- 繼電器控制電流段：~60Ω；
- 繼電器主功率部分：< 0,1 Ω。
元件的電阻通常取決於溫度：例如，燈打開時的電阻比冷時測量時的電阻高得多，冷時電流隨著溫度升高而減少。
總之： 電氣元件的電阻決定了流過的電流量。 小電阻意味著會流過大量電流。 所提供的電壓（通常約為 12 伏特）被電氣元件消耗，導致接地側電壓為 0 伏特。 功率不會被消耗，因此正側和接地側的功率一樣高。
為了更好地理解這些概念，有時查看水桶的範例會很有用。 桶內裝滿水，底部用水龍頭封閉。 透過允許一定量的水通過的水龍頭的電壓和水流，可以很好地了解具有內阻的消費者中的電力會發生什麼情況。
電壓：
當桶子裝滿水時，水龍頭處的水壓增加。 水壓可以與電力中的電壓概念進行比較。 系統必須關閉，否則水將會排出並且不再有任何水壓。
當前的：
當我們打開水龍頭時，水開始通過水龍頭「流動」。 水流可以與電流中的電流概念進行比較。
反抗：
水龍頭可調節水流通過的阻力。 隨著水龍頭進一步打開，電阻減小，電流增加。
電力也是如此。 電路中的電阻越大，電流越小，反之亦然。 電阻對電壓沒有影響。
