淺談汽車電路分析的教學方法

黃海波

【摘 要】汽車電路的教學，一直都是汽車電氣設備教學中的難點，電流在電路中的以光速流動、元件的導通、截止（斷開）等，老師難以描述、學生更是難以想象，特別是在講解相對復雜的電路時，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，教與學都有相當的難度。采用逆推法講解晶體管點火電路，并用特定助記符來描述電路的工作過程，教師便于教學、學生便于學習和理解、記憶，可以收到事半功倍的教學效果。

【關鍵詞】汽車電路；電路分析；教學方法

電路的教學，從來都是教師教學、學生學習的難點。其難處就在于電路工作過程抽象教師難以描述，電路中的電流不可見學生難以想象，能量轉換及傳遞過程難以可視化，致使學習電路比學習機械類知識的難度大，老師不容易教，學生也不容易學，造成學習效果差。汽車電器是汽車的重要組成部分，且汽車電子化程度越來越高，學會電路分析就顯得越來越重要。圖1和圖2所示的電路是汽車電子電路中的典型電路，教學生學會分析電路的方法，對今后類似電路的教學起事半功倍的作用。

圖1是汽車點火電路。汽油發動機是點燃式發動機，必須依靠點火系統來點燃發動機中的可燃混合氣，它是汽油發動機能否正常的重要保證。點火系統的作用是將汽車電源供給的低壓電轉變為高壓電，并按照發動機的做功順序與點火時間的要求適時、準確地配送給各缸的火花塞，在火花塞間隙處產生點火花，點燃氣缸內的可燃混合氣。圖2是汽車發電機的電壓調節器電路，發電機的電壓會隨發動機的轉速變化而變化，通過調節發電機勵磁電流的大小，可以調節磁場的強度，從而調節發電機的輸出電壓，把發電機的電壓控制在某一數值上。兩個電路的原理雖然簡單，但由于學生對電路、特別是電子元件組成的電路的恐懼，不知從何看起、從哪學起，造成學習困難，成為教學的難點。汽車電路中，有很多利用三極管的開關特性做成的電路，講通了這樣電路，其它類似的電路也就容易講解、容易學習了。怎么才能突破難點，讓教與學變得容易呢？本人在教學中采取合適的方法，讓此類電路不再為難學生，讓教與學變得容易。

1 采用仿真實驗，演示三極管的開關特性

用仿真實驗演示三極管的開關特性。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接負極（如圖2所示），b不接正向電壓，三極管不導通，燈不亮，相當于開關打開；當c、e間接正向電壓，b接正電壓（高電位），三極管c、e間的電路才會導通，此時流進b極的電流比較小，流過b、e間的電流比較大（小電流控制大電流），三極管導通，相當于開關閉合，燈亮。然而就是這樣簡單的特性，學生很難想像和理解。三極管具有這樣的電路特性，是由三極管內部結構決定的，對于中職學生來講，不容易跟他們講透徹，但可以用實驗的方法讓他們明白三極管的原理。

實驗方法有兩種，一是用實體的元件來演示給學生看，這樣的實驗雖然具有較強的說服力，但不利于學生今后自主學習，因為用實體元件來驗證電路原理，需要很多的實驗器材來配合，不能方便地實現。方法二是用仿真實驗來證明給學生看，仿真軟件EWB可以很方便地實現這樣的實驗。在仿真平臺上構建圖3所示的電路，分別把Eb的電壓設置為0V（或-3V）和3V，運行軟件可以發現，當Eb為0V（或-3V）時，Ic為0，ce間沒電流；當Eb為3V（高電位）時，ce間有電流通過，這樣由Ib來控制ce的通斷，三極管相當于一個開關。晶體管點火電路，正是利用三極管的開關特性來實現的。

用仿真軟件來驗證電路工作，方便且效果明顯，任何一臺安裝了仿真軟件的電腦，都可以實現電路的構建與研究，上課時用仿真軟件做實驗，也是在教會學生一種研究方法，讓學生在遇到相似的問題時，要以方便地找到解決問題的辦法。

2 逆向分析電路，找出符合電路工作的條件

學生最常說的一句話，就是電路難學難懂，老師上課的任務，不是讓學生看懂書上的電路就好了，而是要讓學生學會看電路的方法，以利于學生在工作中遇到問題能自己解決。看懂電路有很多方法，其中之一是采用逆推法，即從結果往前推，找出電路導通、得電、運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電路圖。這種方法邏輯簡單，方便實用，易學易懂，加以訓練可以解決很多電路問題。

以圖1為例，發動機工作時，由火花塞產生火花，點燃氣缸中的可燃混合氣?；鸹ㄈ墚a生火花，點火線圈二次側繞組N2要能產生高壓電；N2要產生高壓電，點火線圈一次側繞組N1要先通電后斷電；N1要能通電后斷電，三極管VT5要先導通后截止；VT5的通斷由電路中E點電位決定，E點電位高VT5導通、低電位VT5截止。再往前推，VT4的通斷由D點電位控制，D點電位由VT3控制，VT3通斷由C點電位控制，C點電位由VT2控制，VT2通斷由B點電位控制，B點電位由A點電位控制，而A點的電位由信號發生器中感應線圈產生的信號控制。上課中，老師與學生推理、分析電路到這里，就可以按順序來講解電路原理了。

3 使用簡單符號，講解電路原理

學生看不懂電路，還跟課本和教師的描述有關，書上對電路原理的分析經常是一大段文字，學生自己看書時，一會兒就看暈了頭，再也看不下去了；老師講課時也是一段接一段，不利于學生理解、記憶，也是造成學生看不懂電路的原因之一，不利于今后學生應用知識解決問題。有沒有什么簡單有較的方法來描述電路原理，讓學生易學易懂呢？答案是肯定的，可以采用簡單的符號法來簡化文字描述，教師容易教，學生也容易學。我的做法是，用上標的“+”表示電路元件“得電、高電位、有信號、運行、動作、開關閉合”，上標的“-”表示電路元件“失電、低電位、無信號、停止、復位、開關斷開”，用“→”表示前因后果的關系。做這樣的規定后，就可以很簡單地描述圖1、圖2這兩個電路的工作原理了：

3.1 晶體管點火電路原理分析

3.1.1 點火開關S閉合，發動機不轉動，信號轉子無信號輸出

由于發動機不轉動，信號發生器中的信號轉子也不轉動，感應線圈不產生感應電信號。由于VT1的基極接B點，得到高電位而導通，在穩壓管VD1、VD2作用下，確保B點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+→電能轉變為磁場能儲存在N1中。

3.1.2 點火開關S閉合，發動機轉動，信號轉子輸出高電位

發動機轉動時，信號轉子也隨之轉動，由于轉子上齒輪與線圈不斷靠近與離開，使線圈中的磁通發生變化，在線圈中產生交變的感應電動勢，促使A點的電位發生高低變化。當感應電動勢使A點電位升高時：

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

3.1.3 點火開關S閉合，發動機轉動，信號轉子輸出低電位

當感應電動勢使A點電位降低時：

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

此時磁場能轉變為電能，從線圈N2釋放，產生高壓電，并送到需要點火的火花塞，產生電火花，點燃氣缸中的可燃混合氣。

3.2 發電機電壓調節器原理分析

3.2.1 發電機轉速低

發動機轉速低時，勵磁電流要大，磁場要強，才能產生足夠高的電壓，即：

轉速-→發電機電壓-→a點電位-→VS-→b1電位-→VT1-→b2+→VT2+→勵磁線圈+→發電機電壓升高

3.2.2 發電機轉速高

發動機轉速高時，勵磁電流要小，磁場要弱，才能把發電機的電壓降低，即：

轉速+→發電機電壓+→a點電位+→VS+→b1電位+→VT1+→b2-→VT2-→勵磁線圈-→發電機電壓降低

這樣，通過不斷調節發電機勵磁電流的大小，把發電機的電壓控制在某一數值上。

采用這種方式教學，可以把長長的文字描述，壓縮成簡單的符號表述，就可以把電路的工作過程描述得清清楚楚，大大簡化了描述的過程，使文字簡練，易教易學。這樣的描述方式，也適用于各種電路的講解，可以把長句壓縮為短句，把文字描述變為具有助記形式的符號表述，大大方便教師的教學，也方便學生的學習，使電路的教與學變得簡單，使教學效果大大提高。

[責任編輯：王楠]