完整升级版汽车电气设备构造与维修 教案图文.docx
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完整升级版汽车电气设备构造与维修教案图文
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《汽车电气设备构造与维修》教案
课程名称
汽车电气设备构造与维修
教研组长意见
签名
任课教师
鲍忠梅
日期
编写日期
授课日期
授课班级
题目
绪论
汽车电气设备的组成及特点
目的
要求
掌握汽车电子设备的组成及特点；
了解学习本课程的目的、要求，学习方法及考核方式。
重点、难点
汽车电子设备的组成及特点
组
织
教
学
绪论：
课程简介
课堂讲解，学生提问
大约用时
2课时
教具及电化教学手段等
教材，教案
作业布置
补充习题
教学
后记
编号：
01
教案续页
一、导入新课
自从汽车问世一百多年来，汽车电气设备作为汽车的重要组成部分，随着汽车技术的进步，汽车电气设备的结构与性能也在不断的进步，特别是电子技术在汽车上的广泛应用，在解决汽车节能降耗、行车安全、减少排放污染等方面起着越来越重要的作用。
二、明确本次授课的目的与要求
*1：
掌握汽车电子设备的组成及特点；
2：
了解学习本课程的目的、要求，学习方法及考核方式。
3：
几点要求。
三、讲解本次授课的具体内容
第一章绪论
1.1汽车电气设备的发展概况
自从1886年，卡尔奔驰发明了第一辆汽车，在很长一段时间内，汽车技术的发展主要表现在机械方面。
20世纪50年代以前：
汽车的发展主要是以机械设备为主，电气设备在汽车上的应用很少，只是一些必要的电源和用电设备。
20世纪60年代以后：
随着电子技术的进步，汽车上也开始采用电子设备，主要标志是交流发电机，采用二极管整流技术，将交流电变为直流电，减少了发电机的质量和体积，提高了发电机的可靠性。
之后，电子电压调节器的应用使发电机输出的电压更为稳定。
20世纪70年代，电子技术应用到点火系统中，出现了电子控制高能点火系统。
使点火能量大大提高，点火提前的控制更加准确，提高了汽车的动力性，降低了汽车的排放污染。
为进一步降低汽车的排放污染和提高汽车的整体性能，随之又出现了电子控制汽油喷射系统（EFI）、制动防抱死系统（ABS）等。
20世纪80年代以后，汽车用的电子设备越来越多，如驾驶辅助装置，如汽车自动驾驶系统、汽车自动导航系统，安全警报装置，通讯、娱乐装置等。
特别是微机技术的发展，更给汽车电子控制技术带来了一场技术革命，电控技术深入到汽车的各个部分，使汽车的整体性能得到了大幅度的提高。
1.2汽车电气设备的组成
现代汽车上所装用的电气设备种类和数量都很多，但总的来说，大致可分为三大类。
（一）电源：
主要包括蓄电池、发电机及调节器。
发电机不工作时由蓄电池供电，发电机起动后转由发电机供电。
在发电机向用电设备供电设备的同时，也给蓄电池供电。
调节器的作用是在发电机工作时，保持其输出电压的稳定。
（二）用电设备：
是将电能转换成其他形式能的设备。
1.起动系
主要包起动机及其控制电路。
用来起动发动机。
2.点火系
点火系用来产生电火花，点燃汽油机气缸内的可燃混合气。
有传统点火系和电子点火系之分，主要包括点火线圈、点火器、分电器总成和火花塞等。
3.照明系
主要包括车外和车内的照明灯具，提供车辆夜间安全行驶必要的照明。
4.信号装置
包括灯光信号和音响信号两类，提供安全行车所必需的信号。
5.仪表及报警装置
用来监测发动机及汽车的工作情况，使驾驶员能够通过仪表和报警装置，及时的发现发发动机及汽车运行的各种参数和异常情况，确保汽车的正常运行。
仪表及报警装置
6.辅助电器
辅助电器
辅助电气设备有日益增多的趋势，主要向舒适、娱乐、保障安全等方面发展。
车辆的豪华程度越高，辅助电气设备就越多。
7.汽车电子控制系统
电控系统的采用可以使汽车上的各个系统均处于最佳的工作状态，达到提高的汽车动力性、经济性、安全性、舒适性，降低汽车排放污染的目的。
汽车电子控制系统
（三）全车电路及配电设备
配电装置
现代汽车上采用的电控系统越来越多，所占的比重越来越大，而且电控系统往往都自成系统，将电子控制与机械装置相结合，形成；较为典型的机电一体化系统，因此本教材只涉及传统电气设备中的电子控制装置，不涉及电控燃油喷射、电控自动变速器、制动防抱死等系统。
1.3汽车电气设备的特点
汽车电气设备与普通的电气设备相比有如下特点：
（1）采用直流电。
汽车电系为直流低压电系。
由于蓄电池充放电的电流为直流电，所以，汽车的所有用电设备都是使用直流电，汽车上的发电机也是直流发电机。
汽车上用的电压，对汽油发动机多采用12V，而对柴油发动机普遍采用24V。
（2）采用低压电源。
汽车上的电源有蓄电池、发电机。
其作用是向全车用电设备提供低压电源。
蓄电池主要供启动和启动前的用电；发电机主要是在汽车启动后向用电设备供电，同时还可向蓄电池充电。
（3）采用单线制。
汽车上的用电设备很多，但都是并联。
从电源到用电设备只有一根导线（火线）供电，而用汽车底盘、车架和发动机等金属机体作为各种用电器的另一支路，称为搭铁（或叫接地），从而构成电流通路，故称为并联单线制。
并联单线制节省导线、线路清晰，安装和检修方便，且电器也无须与车体绝缘，所以汽车均采用并联单线制。
（4）负极搭铁。
采用并联单线制供电时，将蓄电池的负极接车架就称之为负极搭铁；反之，则称为正极搭铁，按照国家《汽车电气设备基本技术条件》规定，我国的汽车电系采用负极搭铁。
我国早期为正极搭铁，但在发动机点火工作中，会产生无线电干扰，为克服这一缺陷，后改为负极搭铁。
1.4本课程的性质、任务和重要性
本课程是中等职业学校汽车运用与维修专业的一门重要的专业课，是一门实践性很强的专业基础课，同时也是学好汽车运用与维修专业及其它相关专业课程的必备的基础。
通过本课程的学习，应使同学们掌握汽车电气设备的结构、基本工作原理、使用和维修、检测和调试、故障判断与排除等基本知识和技能。
在学习完本课程后，应能够读懂汽车电路图，学会用电路图分析汽车电路的基本情况；能根据具体电路进行故障判断和排除；对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修；能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具、设备、仪器、仪表。
只有在掌握了上述的基本知识和技能后，才能比较顺利地完成汽车的各个电控系统内容的学习，因此在学习过程中要予以充分的重视。
1.5本课程的学习方法和考核方法
在课程的学习中，应注重理论与实践并重的原则，要加强实践环节，尽可能多的参加动手操作，在实际操作中还要加强操作技能的训练，掌握正确的操作方法。
对于结构复杂及实践性较强的内容，要充分利用实物，采取边学习、边实践的学习方法，加强对所学内容的理解。
《汽车电气设备构造与维修》教案
课程名称
汽车电气设备构造与维修
教研组长意见
签名
任课教师
鲍忠梅
日期
编写日期
授课日期
授课班级
题目
§2.1蓄电池的结构与型号
目的
要求
1、掌握汽车电源系的组成；
2、掌握蓄电池的结构和型号；
3、了解干式荷电铅蓄电池和免维护蓄电池。
重点、难点
蓄电池的结构和型号
组
织
教
学
一、汽车电源系的组成
二、蓄电池的结构和型号
大约用时
2课时
教具及电化教学手段等
讲授、板书、模型、挂图相结合
作业布置
P73—1、2、5
教学
后记
编号：
02
教案续页
一、复习、回顾
通过上次课的学习，我们知道了汽车电气设备的组成，并初步了解了一些设备的基本组成，知道了汽车电气设备的四大特点，了解了本课程的性质和重要性。
二、导入新课
汽车所有电气设备的工作运行都要有电源提供能量，汽车电源系的作用尤为重要。
本次课程将介绍汽车电源系的组成和蓄电池的结构和型号。
三、明确本次授课的目的与要求
掌握汽车电源系的组成；掌握蓄电池的结构和型号；了解干式荷电铅蓄电池和免维护蓄电池。
四、讲解本次授课的具体内容
第二章汽车电源系
汽车电源系主要由发电机及与其匹配的电压调节器、蓄电池、电流表等组成。
如图2-1所示。
图2-1汽车电源系的组成
蓄电池、发电机与汽车用电设备都是并联的。
在发电机正常工作时，发电机向用电设备供电和给蓄电池充电；起动时，蓄电池向起动机供电；电流表用来指示蓄电池的充放电的状况；调节器的作用是使发电机在转速变化时，能保持其输出的电压恒定。
*§2.1蓄电池的结构和型号
汽车上蓄电池与发电机并联，共同向用电设备供电。
蓄电池的主要用途为：
⑴发电机起动时，为起动系、点火系统、电子燃油喷射系统和其他电气设备供电。
⑵发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。
⑶当用电设备同时接入较多、发电机超载时，协助发电机供电。
⑷蓄电池起到了整车电系的电压稳定器的作用，能够缓和电系中的冲击电压，保护汽车上的电子设备；
⑸蓄电池存电不足，而发电机负载又小时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来（充电）。
对蓄电池的最大需求是为起动机提供起动电流，起动机所需的起动电流可高达数百安培。
在发动机起动后，当发电机的转速达到一定转速时，发电机即开始向蓄电池充电。
蓄电池种类有：
普通型蓄电池、干式荷电铅蓄电池、少维护或免维护蓄电池、封闭式免维护蓄电池等。
2.1.1普通型蓄电池的结构
蓄电池由：
极板、隔板、电解液、电池盖板、加液孔盖和电池壳体组成。
其结构如图2-2。
图2-2蓄电池的结构
1.极板
蓄电池极板由栅架和活性物质组成，活性物质填充在铅锑合金铸成的栅架上。
如图2-3。
图2-3极板
极板分为正极板和负极板两种。
正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅（Pb）。
蓄电池充放电过程中，电能和化学能的相互转化，就是依靠极板上的活性物质和电解液中的硫酸的化学反应实现的。
PbO2和Pb形成的原电池的电动势大约为2V。
正、负极板的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上（含锑6-8.5%），加入锑的目的是提高栅架的机械强度和浇铸性能。
但锑有一定的副作用，锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池的自行放电和栅架的膨胀、溃烂，从而影响蓄电池的使用寿命。
免维护蓄电池是用铅钙合金制造，用钙代替锑，就可以改变完全充电后的蓄电池的反电动势，减少过充电流，液体气化速度减低，从而减低了电解液的损失。
为了提高蓄电池的容量，将多片正、负极板并联，组成正、负极板组。
在每单格电池中，负极板的数量总比正极板多一片，正极板都处于负极板之间，使其两侧放电均匀，否则因正极板机械强度差，单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致，造成极板弯曲。
2.隔板
为了减少蓄电池的内阻和体积，正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路，所以在相邻正负极板间加有绝缘隔板。
隔板应具有多孔性，以便电解液渗透，而且应具有良好的耐酸性和抗碱性。
隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料等。
免维护蓄电池将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质脱落。
3.电解液
电解液的作用是使极板上的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反应，它由纯净的硫酸与蒸馏水按一定的比例配制而成。
电解液的相对密度一般为1.24-1.30g/cm3。
使用中要注意，电解液的腐蚀性极强，溅到皮肤上要用苏打水冲洗。
4.外壳
蓄电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的，外壳应耐酸、耐热、耐震，以前多用硬橡胶制成。
现在国内已开始生产聚丙稀塑料外壳。
这种壳体不但耐酸、耐热、耐震，而且强度高，壳体壁较薄，重量轻，外型美观，透明。
车用12V蓄电池的6个单格电池之间的连接方法有两种，一种是用装在盖子上面的铅质联条串联起来，连条露在蓄电池盖表面，这是一种传统的连接方式，不仅浪费铅材料，而且内阻较大，故这种连接方式正在逐渐被淘汰。
第二种是采用穿壁式连接方式。
壳体底部的凸筋是用来支持极板组的，并可使脱落的活性物质掉入凹槽中，以免正、负极板短路，若采用袋式隔板，则可取消凸筋以降低壳体高度。
加液孔盖可防止电解液溅出。
加液孔盖上有通气孔，便于排出蓄电池内的H2和O2，以免发生事故，如在孔盖上安装氧过滤器，还可以避免水蒸汽的溢出，减少水的消耗。
2.1.2干式荷电铅蓄电池
干式荷电铅蓄电池的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过15—20分钟就可使用。
干式荷电铅蓄电池主要是负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。
它在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂，并且在化成过程中有一次深放电循环。
化成后的负极板，先用清水冲洗后，再放入防氧化剂中进行浸渍处理，让其表面生成一层保护膜，并采用特殊干燥工艺制成干式荷电铅蓄电池。
2.1.3免维护蓄电池
1.免维护蓄电池的结构特点
（1）免维护蓄电池的正极板栅架一般采用铅钙合金或低锑合金制造。
而负极板栅架均用铅钙合金制造。
（2）采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既能避免活性物质的脱落，又能防止极板短路。
（3）通气孔塞采用新型安全通气装置，孔塞内装有氧化铝过滤器和氧化剂钯。
过滤器收集水蒸气和硫酸蒸气，待其冷却后变成液体重新流回电解液内。
通气孔中装有催化剂钯，氧化剂可使氢气与氧气合成为水蒸气，冷却后再返回电解液内。
为了便于检查电解液密度，了解存电情况，在其内部设有温度补偿式密度计。
密度计的指示器可用不同颜色指示蓄电池的存电情况和电解液液面高低。
电解液密度正常时，指示器显示绿色，表示蓄电池电充足；指示器显示深绿色，表示电解液密度低于标准值，应进行补充充电；指示器显示黄色，表示电解液液面过低，需添加蒸馏水。
（4）外壳用聚氯丙烯塑料热压而成，槽底物筋条，极板组直接安放在壳底上，使极板上部容积增大33%左右，电解液的存储量增大。
2.免维护蓄电池的使用特点
（1）在整个使用过程中无需补加蒸馏水，减少了维护的工作量。
（2）电池盖上设有安全通气装置，可阻止水蒸气和硫酸气体的通过，减少了电解液的消耗，并能减弱电桩和附近机件的腐蚀。
（3）自放电少，可存储2年以上。
（4）耐过充电性能好，免维护蓄电池的过充电电流，在充满电时接近零，减少了电和水的消耗。
（5）内阻小，起动性能好。
2.1.4蓄电池的型号、规格和选用
1.我国蓄电池的型号
我国蓄电池的型号一般都标在外壳上，其型号的编制由5部分组成。
1——为串联的单格数，用阿拉伯数字表示；
2——为蓄电池的用途，用汉语拼音字母表示，其含义如下：
Q——起动用蓄电池；
M――摩托车用铅蓄电池；
JC――船用铅蓄电池；
HK――飞机用铅蓄电池；
3――为极板类型，用汉语拼音字母表示（无字为干封普通极板铅蓄电池），其含义如下：
A――干荷电铅蓄电池；
B――薄型极板铅蓄电池；
W――无需维护蓄电池；
4――为20h率旂电额定容量，用阿拉伯数字表示，不带容量单位；
5――特殊性能，用汉语拼音字母表示（无字为一般性能蓄电池）
G――高起动率蓄电池。
Ｐ11例题1、2。
2.进口蓄电池的规格
国际电池大会（BCI）用储备容量和冷起动功率两个指标来评价蓄电池。
1）储备容量（RC）
完全充足电的12V蓄电池，在25±2℃的条件下，以25A恒流放电至蓄电池端电压下降到10.50±0.05V时的放电时间。
2）冷起动性（CCA）
指充满电的蓄电池在30秒内，其端电压下降到7.2V时，蓄电池所能供给的最小电流。
3）蓄电池规格的选择
选择选电池除了考虑容量和额定值外，蓄电池的大小也必须合适。
《汽车电气设备构造与维修》教案
课程名称
汽车电气设备构造与维修
教研组长意见
签名
任课教师
鲍忠梅
日期
编写日期
授课日期
授课班级
题目
§2.2蓄电池的工作原理和特性
目的
要求
能说明蓄电池的基本工作原理；
解释蓄电池的基本工作特性；
掌握蓄电池的容量概念及其影响因素
重点、难点
蓄电池的基本工作特性、蓄电池的容量概念及其影响因素
组
织
教
学
§2.2蓄电池的工作原理和特性
大约用时
2课时
教具及电化教学手段等
教材，教案
作业布置
教学
后记
编号：
03
一、复习、回顾
上次课，我们介绍了蓄电池的结构和蓄电池的型号和选用的原则；本节将介绍蓄电池的工作原理和特性，蓄电池的容量概念及其影响因素。
二、导入新课
通过学习蓄电池的工作原理和特性，蓄电池的容量概念及其影响因素，在以后使用蓄电池时，对其有更深的理解，更好的使用蓄电池。
三、明确本次授课的目的与要求
能说明蓄电池的基本工作原理；解释蓄电池的基本工作特性；掌握蓄电池的容量概念及其影响因素。
四、讲解本次授课的具体内容
第二节蓄电池的工作原理和特性
2.2.1蓄电池的工作原理
蓄电池的工作过程是化学能和电能的相互转化的过程。
当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；但蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能存储起来时，称为充电过程。
工作过程如图2-7。
图2-7蓄电池的工作原理图
当蓄电池充足电的时候，正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上是纯铅。
放电前，正负极之间的电位差为2.1V。
蓄电池的放电过程如下：
当蓄电池接上负载，在电动势的作用下，电流从正极经过负载流往负极，使正极电位降低，负极电位升高，。
破坏了原有的平衡放电的化学反应过程为：
正极板处，Pb4+结合电子变成Pb2+，Pb2+与电解液中的SO42-结合生成硫酸铅，沉附于极板上。
负极板上，金属铅电离为Pb2+和电子，Pb2+与电解液中的SO42-结合生成硫酸铅，沉附于极板上。
正极板上的二氧化铅和负极板上纯铅都变成了硫酸铅，电解液中的硫酸逐渐减少，而水增多，电解液的密度是逐渐下降的。
蓄电池的充电过程如下：
正负极板上的硫酸铅分别恢复成原来的二氧化铅和铅，电解液中的水减少，硫酸增多，电解液的密度逐渐上升。
综上所述，蓄电池充放电过程中的化学反应是可逆的，总的反应式如下：
PbO2+2H2SO4+Pb⇌2PbSO4+2H2O（向右为放电，向左为充电）
2.2.2蓄电池的工作特性
1.静止电动势：
在静止状态下，正负极板间的电位差称静止电动势。
两极间的电位差取决于电解液的相对密度和温度。
可用万用表直接测得，也可由电解液的密度，根据经验公式取得：
Ej=0.85+ρ25℃（V）
其中，ρ25℃（V）为25℃时电解液的相对密度
ρ25℃=ρT+0.0007（T-25）
汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间，因此Ej=1.97～2.15（V）
2.内电阻
铅蓄电池的内阻Rn：
电解液电阻+极板电阻+隔板电阻+联条电阻。
电解液电阻与电解液的相对密度、温度有关。
图2-8电解液的电阻与密度的关系（温度为25℃）
3.蓄电池的放电特性
蓄电池的放电特性指充足电的蓄电池在恒流放电过程中，蓄电池的端电压、电解液的相对密度随放电时间的变化规律。
蓄电池以20h放电率恒流放电的特性曲线如图2-9。
电解液的密度是随着放电的进行按直线规律下降的。
端电压的变化是不均衡的。
放电开始：
端电压U从2.1V→2V快，电解液密度下降快。
放电中期：
U从2V→1.85V时间长，电解液密度下降慢。
放电终期：
U从1.85V→1.75V下降快。
通常把端电压急剧下降的临界点，称为放电终了，放电终了后再继续放电，成为过放电。
过放电影响蓄电池的使用寿命和容量。
停止放电后，端电压可逐渐恢复到1.95V。
放电终止的标志为：
（1）单格电池电压下降到放电终止电压值（以20h放电率放电时，此值为1.75V）。
（2）电解液的相对密度下降到最小许可值，约为1.11。
图2-9蓄电池的放电特性曲线图2-10蓄电池的充电特性曲线
3.蓄电池的充电特性
蓄电池的充电特性指蓄电池在恒流充电过程中，蓄电池的端电压、电解液的相对密度随时间的变化规律。
充电特性曲线如图2-10。
电解液的密度是随着充电的进行按直线规律上升的。
端电压的变化是不均衡的充电开始，端电压U迅速上升；进入稳定阶段，电压缓慢上升到2.4V，同时又气魄奥产生；接着电压又迅速上升到2.7V左右稳定不变；切断充电电流，电压逐渐下降到一定值不再变化。
充电终了后再继续充电，成为过充电。
过充电影响蓄电池的使用寿命和容量。
充电终了的标志为：
（1）电解液呈沸腾状。
（2）电解液的相对密度上升到最大值，且2-3小时内不再上升。
（3）单格端电压上升至最大值2.7V，且2-3小时内不再上升。
2.2.3蓄电池的容量及其影响因素
蓄电池容量：
蓄电池在完全充足电的情况下，在允许放电的范围内对外输出的电量。
Q=It
I：
放电电流At：
放电持续时间h
1、额定容量：
指完全充电的蓄电池，在25℃时，以20h放电率的电流连续放电至单格电压降为1.75V时所输出的电量。
例如，3-Q-90型蓄电池，在25℃时，以4.5A放电电流连续放电20h后，单格电压降为1.75V，它的额定容量为Q=4.5×20=90（A·h）。
2、起动容量：
表示蓄电池接起动机时的供电能力，有常温和低温两种起动容量。
常温起动容量指完全充电的蓄电池25℃时，以5min放电率的电流连续放电至规定的终止电压时所输出的电量。
低温起动容量指电解液的温度为-18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至规定的终止电压时所放出的电量
3、使用条件对蓄电池容量的影响
1）放电电流的影响：
放电电流大，U下降快，容量小。
放电电流过大→化学反应在极板表面→内部活性物质不参与→容量下降
提醒：
起动发动机时的注意事项？
每次起动时间不超过5s，再次起动时应间隔10～15s,以便电解液充分渗透
2）电解液温度的影响：
温度降低，容量减小。
温度低→粘度增加→流速慢→参与反应物质少→容量小
温度低→紧缩→空隙小→电解液渗入困难→参与活性物质少→容量小
思考1：
为什么冬季总感到不易起动？
思考2：
冬季蓄电池上盖上帆布的目的是什么？
3）电解液密度的影响：
在一定的范围内，适当增加电解液的密度，可以提高蓄电池的容量，但是，密度过大，使其粘度增加，超过某一值时，端电压和容量减小。
一般相对密度1.26-1.29。
4）电解液的纯度的影响：
电解液应用化学纯硫酸和蒸馏水配制。
《汽车电气设备构造与维修》教案
课程名称
汽车电气设备构造与维修
教研组长意见
签名
任课教师
鲍忠梅
日期
编写日期
授课日期
授课班级
题目
§2.3蓄电池的使用
目的
要求
会对蓄电池进行充电
能通过现象判断蓄电池的基本故障
重点、难点
蓄电池的充电
组
织
教
学
§2.3蓄电池的使用
大约用时
2课时
教具及电化教学手段等
教材，教案
作业布置
P73—7、8
教学
后记
编号：
04
教案续页
一、复习、回顾
上次课讲了蓄电池的基本工作原理、工作特性、蓄电池的容量概念及其影响因素
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