Giáo trình Mạch điện (Nghề Điện công nghiệp Cao đẳng)

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG

GIÁO TRÌNH
MẠCH ĐIỆN
Nghề:
ĐIỆN CƠNG NGHIỆP - ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
Trình độ:
CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số
/QĐ-CĐN ngày tháng
Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng)

Đà Nẵng, năm 2021

năm 2020 của


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Mạch điện là giáo trình được biên soạn ở dạng cơ bản và tổng
quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện công nghiệp và Điện tử công nghiệp từ

kiến thức nền cho đến kiến thức chuyên sâu. Giáo trình giúp học sinh, sinh viên
có được kiến thức chung rất hữu ích khi cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu
hơn. Mặc khác giáo trình cũng đã đưa vào các nội dung mang tính thực tế giúp
học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề khi va chạm trong thực tế.
Trong quá trình biên soạn giáo trình, tác giả đã tham khảo rất nhiều các tài
liệu của các tác giả khác nhau cả trong và ngoài nước.
Tác giả cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường
Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành
giáo trình này. Đặc biệt là sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của tập thể giáo viên bộ
mơn Điện lạnh, khoa Điện – Điện tử của trường cũng như các bạn đồng nghiệp
đã nhiệt tình đóng góp ý kiến trong quá trình biên soạn.
Đà Nẵng, tháng 7/2021
Tham gia biên soạn
Chủ biên: ThS. Nguyễn Thị Hoài Hương

2


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học: MẠCH ĐIỆN
Mã mơn học: ĐCN01
Thời gian của môn học: 75 giờ. (Lý thuyết:28 giờ. Thực Hành/ Thí Nghiệm/
Thảo Luận/ Bài Tập: 43 giờ. Kiểm tra: 4 giờ.)
I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC:
 Vị trí:
- Mơn học mạch điện được bố trí học sau các môn học chung và học trước
các môn học, mơ đun chun mơn nghề.
 Tính chất:
- Là mơn học cơ sở trong chương trình đào tạo.
II. MỤC TIÊU MƠN HỌC:

- Về kiến thức:
+ Trình bày được các phương pháp đo các thông số và các đại lượng cơ bản
của mạch điện;
+ Trình bày được các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện
một chiều, xoay chiều, mạch ba pha.
- Về kỹ năng:
+ Tính tốn được các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay
chiều, xoay chiều ba pha ở trạng thái xác lập.
+ Vận dụng được các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải các bài
toán về mạch điện hợp lý.
+ Vận dụng phù hợp các định lý các phép biến đổi tương đương để giải các
mạch điện phức tạp.
+ Giải thích được một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật
điện.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Rèn luyện khả năng tư duy logic của sinh viên; các ứng dụng trong thực
tế vận dụng để tiếp thu các kiến thức chuyên ngành.
+ Rèn luyện tính cận thận, tỉ mỉ trong tính tốn.
III. NỘI DUNG MƠN HỌC:
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian
Số
TT

Thời gian (giờ)
Tên chương

Tổng
Lý
số thuyết

Thực
hành, thí
nghiệm,

Kiểm
tra
3


thảo luận,
bài tập
1

2

3

4

Chương 1: Các khái niệm cơ
bản về mạch điện.

10

5

1. Mạch điện và mơ hình

2

2

2. Các khái niệm cơ bản trong
mạch điện

3

1

2

3. Các phép biến đổi tương
đương

4

1

2

1

Chương 2: Mạch điện một
chiều

20

5

14

1

1. Các định luật và biểu thức cơ
bản trong mạch một chiều

7

2

5

2. Các phương pháp giải mạch
một chiều

13

3

9

1

Chương 3: Dịng điện xoay
chiều hình sin

25

12

12

1

1. Khái niệm về dịng điện xoay
chiều

4

2

2

2. Giải mạch xoay chiều không
phân nhánh

10

5

5

3. Giải mạch xoay chiều phân
nhánh

11

5

5

1

Chương 4: Mạch ba pha

20

6

13

1

1. Khái niệm chung

3

1

2

2. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba
pha cân bằng

3

1

2

3. Công suất mạng ba pha cân
bằng.

3

1

2

4. Phương pháp giải mạng ba pha
cân bằng

11

3

7

1

Cộng

75

28

43

4

4

1

* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm
tra thực hành được tính vào giờ thực hành.
IV. Điều kiện thực hiện môn học
1. Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng
- Phịng học lý thuyết
4


2. Trang thiết bị máy móc
TT

1

2

Tên thiết bị

Mơ hình thực
hành thuần trở

Mô đun cuộn
kháng 3 pha

Yêu cầu sư phạm
của thiết bị

Yêu cầu kỹ
thuật cơ bản
của thiết bị

04

Dùng để thí nghiệm
đo dịng, áp mạch
điện mạch thuần trở,
kết hợp thí nghiệm
mạch RLC

Điện trở < 500
kΩ

04

Dùng để thí nghiệm
đo dịng, áp mạch
điện mạch thuần
cảm, kết hợp thí
nghiệm mạch RLC

Cơng suất S >
0,5 kVA

04

Dùng để thí nghiệm
đo dịng, áp mạch

điện mạch thuần
dung, kết hợp thí
nghiệm mạch RLC

< 500 W

1

Dùng để cấp nguồn
một chiều

Đơn
Số
vị lượng

Cái

Cái

3

Mơ hình thực
hành thuần
dung.

4

Mơ đun bộ
nguồn DC

5

Nguồn xoay
chiều 1 pha, 3
pha

Cái

04

6

Bộ xuất dữ liệu
đo lường vào
máy tính

Cái

04

7

Máy vi tính

Cái

Bộ

Bộ

04

8

Máy chiếu
(Projector)

Bộ

01

9

Phần mềm sử
dụng cho các

Bộ

04

- Dòng điện > 5A
Điện áp (3 ^ 60)
VDC
Điện áp
220VAC,
220/380VAC

Sử dụng để giảng
Loại thông dụng
dạy thiết kế trên máy tại thời điểm mua

tính
sắm
Sử dụng để trình
chiếu trong q trình
giảng dạy

Cường độ sáng:
≥ 2500 ANSI
lumens
Kích thước
phơng chiếu:
≥1800mm
x1800mm

Sử dụng để giảng
LABVOL
dạy thiết kế trên máy
5


tính

mơ hình thí
nghiệm

3. Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu
- Mơ hình thực hành thí nghiệm mạch điện
- Giáo trình Mạch điện.
- Tài liệu tham khảo.
4. Các điều kiện khác

- Về năng lực giảng viên, giáo viên: trình độ của Giáo viên đạt trình độ đại
học chuyên ngành và đảm bảo chứng chỉ tay nghề điện công nghiệp đạt yêu cầu
V. Nội dung và phương pháp, đánh giá
1. Nội dung
- Kiến thức: Trình bày các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch
điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha.
- Kỹ năng:
+ Giải các bài tập xác định tính tốn được các thơng số kỹ thuật trong mạch
điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha, vận dụng được các phương pháp phân
tích, biến đổi mạch để giải các bài toán về mạch điện hợp lý.
+ Vận dụng phù hợp các định lý các phép biến đổi tương đương để giải các
mạch điện phức tạp, phân tích đánh giá các thơng số cơ bản của mạch điện.
+ Giải thích được một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật
điện.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: An toàn, tập trung, tỉ mỉ, học tập đầy đủ
thời gian
2. Phương pháp
- Các bài kiểm tra, thi đều được thực hiện theo thang điểm 10.
- Số bài kiểm tra thường xuyên: 1 bài
- Số bài kiểm tra định kỳ: 4 bài
- Công cụ đánh giá:
+ Hệ thống ngân hàng câu hỏi lý thuyết, bài tập thực hành;
+ Hệ thống các bài kiểm tra.
- Hình thức thi và đánh giá kết thúc mơn học:
TT

Nội dung tổ
chức thi
Phần kiến thức

Số điểm
Hình thức thi
tối đa
Trắc nghiệm,
tự luận

Tổng cộng

Số điểm yêu cầu cần phải
đạt được đối với từng
phần

10

4

10

4

VI. Hướng dẫn thực hiện môn học
1. Phạm vi áp dụng môn học
6


Chương trình được thực hiện bắt buộc đối với các sinh viên Cao đẳng Điện
công nghiệp.
2. Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học
- Đối với giáo viên, giảng viên
+ Áp dụng các phương pháp giảng dạy, các bản vẽ, hình ảnh, các mơ hình

minh hoạ.
- Đối với người học
+ Chương trình thiên về lý thuyết; Giải thích được một số ứng dụng đặc
trưng theo quan điểm của kỹ thuật điện.
+ Tự học: Sinh viên vận dụng được các phương pháp phân tích, biến đổi
mạch để giải các bài toán về mạch điện trong các sơ đồ thay thế của các loại
máy điện.
3. Những trọng tâm cần chú ý
Chương 2, 3,4.
4. Tài liệu tham khảo
- PGS.TS. Đặng Văn Đào – PGS. TS. Lê Văn Doanh – Giáo trình Điện Kỹ
thuật – NXB Giáo dục – năm 2002
- Phương Xuân Nhàn, Hồ Anh Túy – Lý thuyết mạch – NXB Khoa học và
kỹ thuật – năm 2006

7


CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN
Mục tiêu:
- Phân tích được nhiệm vụ, vai trị của các phần tử cấu thành mạch điện
như: nguồn điện, dây dẫn, phụ tải, thiết bị đo lường, đóng cắt...
- Giải thích được cách xây dựng mơ hình mạch điện, các phần tử chính
trong mạch điện. Phân biệt được phần tử lý tưởng và phần tử thực.
- Phân tích và giải thích được các khái niệm cơ bản trong mạch điện, hiểu
và vận dụng được các biểu thức tính tốn cơ bản.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong tính tốn
Nội dung:
1. Mạch điện và mơ hình
1.1. Tổng qt về mạch điện

1.2. Các mơ hình tốn trong mạch điện
1.3. Mạch điện
1.4. Các hiện tượng điện từ
1.5. Mơ hình mạch điện
2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện
2.1. Dòng điện và chiều qui ước của dòng điện
2.2. Cường độ dòng điện
2.3. Mật độ dòng điện
3. Các phép biến đổi tương đương
3.1. Nguồn áp ghép nối tiếp
3.2. Nguồn dòng ghép song song
3.3. Điện trở ghép nối tiếp, song song
3.4. Biến đổi ∆ - Y và Y - ∆
3.5. Biến đổi nguồn tương tương
1. MẠCH ĐIỆN VÀ MƠ HÌNH
1.1. Tổng qt về mạch điện
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn
(phần tử dẫn) tạo thành những vịng kín trong đó dịng điện có thể chạy qua.
Mạch điện thường gồm các loại phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải),
dây dẫn.

8


Hình 1.1-Mơ hình mạch điện cơ bản

Nguồn điện: Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý,
nguồn điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng,
nhiệt năng thành điện năng.

Hình 1.2- Một số nguồn điện thông dụng

Tải: Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các
dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng v.v…

Hình 1.3- Một số loại tải thơng dụng

Dây dẫn: Dây dẫn làm bằng kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền
tải điện năng từ nguồn đến tải.
1.2. Các mơ hình tốn trong mạch điện:
- Trong thực tế thường gặp các thiết bị điện, để khảo sát các thiết bị đó cần
phải tìm ra qui luật của các hiện tượng, các quá trình điện từ xảy ra trong thiết bị
9


đó và xác định các thơng số trạng thái, thơng số đặc trưng của q trình. Đồng
thời tìm cách mơ tả qui luật các quá trình bằng phương trình liên hệ giữa các
thơng số. Để làm được việc đó ta có thể đưa về 2 mơ hình: Mơ hình trường và
mơ hình mạch
- MƠ HÌNH TRƯỜNG giải bài tốn trường điện từ với cường độ điện trường
E, cường độ từ trường H phân bố trong không gian, theo thời gian. Bài tốn này
thường rất khó vì phải giải phương trình vi phân riêng trong khơng gian theo
thời gian.
- MƠ HÌNH MẠCH có thể đưa về mơ hình mà trạng thái của quá trình chỉ
phân bố theo thời gian t với số biến thường là hữu hạn. Mơ hình này được gọi là
mơ hình mạch, Với mơ hình này việc giải bài tốn được dễ dàng hơn vì phương
trình liên hệ giữa các biến là phương trình vi phân thường theo thời gian.
1.3. Mạch điện:
Kết cấu hình học của mạch:
- NHÁNH Là một đoạn mạch gồm những phần tử ghép nối tiếp nhau,

trong đó có cùng một dịng điện chạy thơng từ đầu nọ đến đầu kia, không biến
thiên theo toạ độ không gian dọc theo nhánh và chỉ biến thiên theo thời gian t.
Ta ký hiệu số nhánh của mạch điện bằng chữ m.
- NÚT Là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên. Số nút thường ký hiệu
bằng chữ n.
* Chú ý: Trong thực tế đôi khi người ta dùng khái niệm nút mở rộng, nó
được định nghĩa là nơi gặp nhau của từ 3 nhánh trở lên. Ví dụ: Tranzixtor có thể
coi là một nút.
- VỊNG (Cịn gọi là mạch vịng) Là lối đi khép kín qua các nhánh
- CÂY là một phần của mạch gồm các nhánh (gọi là cành) nối đủ các nút
theo một kết cấu hở khơng có vịng nào Số lượng cành trong cây là n - 1.
- BÙ CÂY là phần mạch cịn lại bù với cây để tạo thành mạch hồn chỉnh

10


Cơng suất điện từ: Hay cịn gọi là bù cây. Số lượng bù cây là m - (n-1).
Hay còn gọi là công suất tiếp nhận p(t) được định nghĩa bằng tích các giá trị tức
thời của điện áp và dịng điện:p(t) = u(t)i(t).
Cơng suất điện từ cũng có thể dương hoặc âm tuỳ thuộc vào việc qui ước
chiều và giá trị của điện áp và dòng điện trong nhánh:
- Nếu một nhánh nào đó có u và i cùng chiều nhau thì khi p > 0 ta nói
rằng nhánh ấy thu năng lượng, khi p > 0 ta nói rằng nhánh phát ra năng lượng và
ngược lại. Thông thường, chiều dương của điện áp được chọn trùng với chiều
dương của dịng điện. Hiện tượng tích luỹ: là q trình cất giữ năng lượng điện
từ vào không gian xung quanh thiết bị điện mà không tiêu tán. Khi trường điện
từ tăng lên thì năng lượng điện từ được tích luỹ thêm vào không gian. Khi
trường điện từ giảm đi năng lượng đó lại được đưa ra cung cấp cho các phần tử
khác. Vì vậy hiện tượng tích luỹ cịn gọi là hiện tượng tính phóng.
ác. Vì vậy hiện tượng tích luỹ cịn gọi là hiện tượng tích phóng.

1.4. Các hiện tượng điện từ:
1.4.1. Hiện tượng biến đổi năng lượng:
Gồm 2 hiện tượng ngược nhau:
- Hiện tượng phát (hay còn gọi là hiện tượng nguồn): chuyển hoá các
dạng năng lượng khác như cơ, hố , nhiệt năng… thành năng lượng điện từ.
Ví dụ: hiện tượng nguồn như trong pin gavalnic, acqui, máy phát điện, pin
mặt trời…
- Hiện tượng tiêu tán năng lượng: chuyển hoá năng lượng điện từ thành
các dạng năng lượng khác như cơ, quang, hố năng…
Ví dụ: như trong đèn sợi đốt, lị nung, mơtơ điện…
1.4.2. Hiện tượng tích phóng năng lượng:
Gồm 2 hiện tượng:
- Hiện tượng tích phóng năng lượng điện trường ứng với vùng kho điện là
vùng năng lượng điện trường tập trung vào vùng điện trường của một không
11


gian như các bản cực của tụ điện hoặc ngược lại đưa từ vùng đó trả lại nguồn
trường điện từ.
- Hiện tượng tích phóng năng lượng từ trường ứng với vùng kho từ là
vùng năng lượng điện từ tích từ trường vào khơng gian như lân cận một cuộn
dây có dịng điện hoặc ngược lại đưa trả từ vùng đó trở lại nguồn trường điện từ.
1.5. Mơ hình mạch điện:
1.5.1. Phần tử điện trở:
+ Điện trở R đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến đổi điện
năng sang dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng v.v…
+ Quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên điện trở : uR = R.i
+ Đơn vị của điện trở là Ω (ôm).
+ Công suất điện trở tiêu thụ:
A

p = i2.R
i

R
B

UAB

Hình 1.4- Quan hệ dịng và áp của mạch thuần trở

1.5.2. Phần tử điện cảm:
+ Khi có dòng điện i chạy trong cuộn dây W vòng, từ thơng Φ do dịng
điện sinh ra sẽ móc qua W vịng của cuộn dây, tạo ra từ thơng móc vịng ψ =
W.Φ
+ Điện cảm của cuộc dây: L = ψ/i = W.Φ/i
+ Đơn vị điện cảm là Henry (H).
+ Nếu dịng điện i biến thiên thì từ thơng cũng biến thiên và theo định
luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây xuất hiện sức điện động tự cảm:
eL = - dψ/dt = - Ldi/dt
+ Quan hệ giữa dòng điện và điện áp:
uL = - eL = L.di/dt
+ Công suất tức thời trên cuộn dây: pL = uL.iL = Li.di/dt
12


+ Năng lượng từ trường của cuộn dây:
t

i

1
WM   p L .dt   Lidi  Li 2
2
0
0

+ Điện cảm L đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng từ
trường của cuộn dây.


Hình 1.5-Quan hệ dòng và áp của mạch thuần cảm
1.5.3. Phần tử điện dung:
+ Khi đặt điện áp uc hai đầu tụ điện (hình 1.6), sẽ có điện tích q tích lũy
trên bản tụ điện.: q = C.uc
+ Nếu điện áp uC biến thiên sẽ có dịng điện dịch chuyển qua tụ điện:
i = dq/dt = C.duc /dt
+ Ta có:
uC 

1
idt
C

+ Cơng suất tức thời của tụ điện:
pc = uc.i = C.uc.duc/dt
+ Năng lượng điện trường của tụ điện:
t

u

1
WE   pC .dt   CuC duC  Cu 2
2
0
0

+ Điện dung C đặc trưng cho hiện tượng tích lũy năng lượng điện trường
(phóng tích điện năng) trong tụ điện.
+ Đơn vị của điện dung là F(Fara) hoặc μF.
i

C
UC

Hình 1.6- Quan hệ dịng và áp của mạch thuần dung
13


1.5.4. Phần tử nguồn:
a. Nguồn điện áp
Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp
trên hai cực của nguồn.

_
Hình 1.7- Chiều điện áp và sức điện động trong mơ hình mạch

Nguồn điện áp còn được biểu diễn bằng một sức điện động e(t).
Chiều e(t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. Chiều điện
áp

theo quy ước từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp:
u(t) = - e(t)
b. Nguồn dòng điện:
Nguồn dòng điện j(t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên
và duy trì một dịng điện cung cấp cho mạch ngồi.
j(t)

Hình 1.8-Nguồn dịng điện
1.5.5. Phần tử thật:
Phần tử thật là những thiết bị thực tế, nó có thể bao gồm cả phần tử
điện
trở, điện cảm, điện dung, nguồn áp hoặc nguồn dịng…
Ví dụ: quạt trần cấu tạo gồm dây quấn, stato, roto, tụ đề và một số phụ
đề khác.
Phân tích quạt trần ta thấy nó là một phần tử thật mà mơ hình bao gồm
14


phần tử điện cảm (của dây quấn), điện dung (của tụ điện) và phải kể đến phần tử
điện trở của dây quấn (trong trường hợp lý tưởng điện trở dây quấn bằng
khơng…)
Vậy khi phân tích một phần tử thất ta phải vận dụng kiến thức tổng
quát
về mạch điện, điện trường, từ trương, cơ học…
2. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN
2.1. Dòng điện và chiều qui ước của dòng điện:
Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q qua
tiết diện ngang một vật dẫn: i = dq/dt

Hình 1.9- Chiều qui ước dịng điện

Chiều dòng điện qui ước là chiều chuyển động của điện tích dương
trong điện trường.
2.2 Cường độ dịng điện:
Khi có dịng điện chạy qua một vật dẫn thì trong khoảng thời gian nhỏ t
có một lượng điện tích (điện lượng) q di chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn
đó. Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng trong một đơn vị thời gian được dùng
để đặc trưng cho tác dụng của dòng điện một cách định lượng và được gọi là
cường độ dịng điện I có độ lớn bằng :
I

q
t

Vậy cường độ dòng điện được đo bằng thương số của điện lượng q di
chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian nhỏ t và khoảng
thời gian đó.

15


Nói chung, giá trị của I có thể thay đổi theo thời gian và công thức trên
chỉ cho ta biết giá trị trung bình của I trong khoảng thời gian nhỏ t
Đối với dịng điện khơng đổi cơng thức trên trở thành .
i

q
t

Trong đó q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong
khoảng thời gian t.

2.3 Mật độ dòng điện:
Cường độ dòng điện qua một đơn vị diện tích được gọi là mật độ dịng
điện, kí hiệu là δ (denta).
 

I
S

Với: S - diện tích tiết diện dây.
Đơn vị δ là A/m2 hoặc A/cm2, A/mm2.
Cường độ dòng điện dọc theo một đoạn dây dẫn là như nhau ở mọi tiết
diện, nên ở chổ nào tiết diện dây nhỏ thì mật độ dịng điện sẽ lớn và ngược lại.
3 CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG
3.1 Nguồn áp ghép nối tiếp:






Mạch điện gồm các Sức điện động E1 , E 2 ,… Ek ghép nối tiếp tương đương




với một nhánh có sức điện động Etd   Ek

.
E

.
E

.
E

Hình 1.10 – Sơ đồ mạch tương đương của nguồn áp ghép nối tiếp
3.2 Nguồn dòng ghép song song:






Những nguồn dòng J1 , J 2 ,… J k bơm vào một nút tương đương với một




nguồn dòng J td   J k
16

.
J

.

.

Hình 1.12 – Sơ đồ mạch tương đương của nguồn dòng ghép song song
3.3 Điện trở ghép nối tiếp, song song:
Mạch điện gồm các điện trở nối tiếp R1 R2 …,Rk tương đương với một
điện trở
Rtđ = R1 + R2 +…+Rk = ΣRk
A

I

R1

R2

B

R3

C

U2

U1

D

U3

U

Hình 1.12 – Sơ đồ mạch điện trở ghép nối tiếp

Mạch điện gồm các điện trở song song R1 R2 …,Rk tương đương với một
điện trở có cơng thức tính như sau:
1
1
1
1
1


 ... 

Rtd R1 R2
Rk  Rk

A

I

I1

R1

I2

R2

I3

R3

I

B

Hình 1.13- Sơ đồ mạch điện trở ghép song song
3.4. Biến đổi Δ – Υ và Υ – Δ:
Khi phân tích mạch, người ta hay dùng phương pháp biến đổi Y/Δ là
phương pháp biến đổi các nhánh nối hình Y của mạch thành các nhánh nối hình
Δ và ngược lại.
Ba điện trở đấu Y là ba điện trở có 1 đầu đấu chung thành điểm trung
tính O, đầu cịn lại nối với các phần khác.
17


Ký hiệu đầu dây là A, B, C. Các điện trở tương ứng là RA, RB, RC.
Ba điện trở đấu Δ là ba điện trở trong đó mỗi điện trở sẽ đấu 2 đầu của
mình với 2 điện trở cịn lại tạo thành mạch vịng tam giác kín.
3.4.1 Biến đổi Y thành Δ



Hình 1.14 – Sơ đố biến đổi Y thành Δ
R AB  R A  R B 

R A .R B
RC

R BC  R B  RC 

R B .RC

RA

RCA  RC  R A 

RC .R A
RB

3.4.2 Biến đổi Δ thành Y

Hình 1.15- Sơ đồ biến đổi Δ thành Y

RA 

RAB.RCA
RAB  RBC  RCA

18


RB 

RAB.RBC
RAB  RBC  RCA

RC 

RBC.RCA
RAB  RBC  RCA

3.5 Biến đổi nguồn tương đương:



Một nhánh gồm E nối tiếp với tổng trở Z (nguồn sức điện động – Sơ đồ


Têvênin) tương đương với một sơ đồ gồm nguồn dòng J nối song song với tổng
dẫn Y (nguồn dòng điện - Sơ đồ Norton) và ngược lại.
.
E

Z

.
I

Y

.
I

.
J

.
U

Hình 1.16- Sơ đồ biến đổi tương đương 1 nguồn áp và 1nguồn dòng
1



Z
td

Y





J

E td  Y  Z . J

1


Y
td

Z





E

 J td  Z  Y . E






Các nguồn áp gồm E1 , Z1 nối song song E 2 , Z2 … với E k , Zk tương


đương với sơ đồ nguồn dịng J td nối song song tổng dẫn Ytd.

.
I

.
U.

Z

Z
.
E

.
E

.
J

Y

I.

.
U

Hình 1.17- Sơ đồ biến đổi tương đương 2 nguồn áp và 2nguồn dòng

19


1



Y
Y


td
k

Zk




J
td   J k   E k Yk


Từ hình 1.17 thấy có thể tìm một sơ đồ tương đương nguồn sức điện động


E td nối tiếp Ztd như hình 1.18 như sau:

1

Z td  Y
td



J td

 E td  Y 
td




 E k Yk
Y

k

E

Z
.
U

Hình 1.18 - Sơ đồ tương đương nguồn sức điện động và tổng trở

CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP
1. Định nghĩa mạch điện. Các phần tử của mạch điện. Cho ví dụ.
2. Định nghĩa dòng điện. Chiều quy ước dòng điện.
3. Định nghĩa cường độ dịng điện, mật độ dịng điện.
4. Trình bày các phép biến đổi tương đương.
5. Cho 5 điện trở có giá trị như nhau và bằng 4  . Làm thế nào để có được điện
trở có giá trị 5  ? giải thích
6. Cho R1 = 2  , R2 = 6  , R3 = 7  , tính điện trở tương đương của đoạn mạch
khi
a. Mắc nối tiếp các điện trở
b. Mắc song song các điện trở
7. Xác định điện trở tương đương của mạch sau:
20


a.

b.

10 

5

2

15 

4
7.6 

6
2

12 

6
18 

c.
6

21 

21


CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
Mục tiêu:
- Trình bày, giải thích và vận dụng linh hoạt các biểu thức tính tốn trong
mạch điện DC (dịng điện, điện áp, cơng suất, điện năng, nhiệt lượng...).
- Tính tốn được các thơng số (điện trở, dịng điện, điện áp, cơng suất, điện
năng, nhiệt lượng) của mạch DC một nguồn, nhiều nguồn từ đơn giản đến
phức tạp.
- Phân tích được sơ đồ và chọn phương pháp giải mạch hợp lý.
- Lắp ráp, đo đạc được các thông số của mạch DC theo yêu cầu.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong tính tốn
Nội dung:
1. Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch một chiều
1.1. Định luật Ohm

1.2. Công suất và điện năng trong mạch một chiều
1.3. Định luật Joule -Lenz (định luật và ứng dụng)
1.4. Định luật Faraday (hiện tượng. định luật và ứng dụng)
1.5. Hiện tượng nhiệt điện (hiện tượng và ứng dụng)
2. Các phương pháp giải mạch một chiều
2.1. Phương pháp biến đổi điện trở
2.2. Phương pháp xếp chồng dòng điện
2.3. Các phương pháp ứng dụng định luật Kirchooff
2.3.1. Các khái niệm (nhánh, nút, vòng)
2.3.2. Các định luật Kirchooff
2.3.3. Phương pháp dòng điện nhánh
2.3.4. Phương pháp dòng điện vòng
2.3.5. Phương pháp điện thế nút
2.4. Bài tập

22


1. CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ BIỂU THỨC CƠ BẢN TRONG MẠCH MỘT
CHIỀU.
1.1. Định luật Ohm.
1.1.1 Thành lập công thức và phát biểu định luật:
Định luật Ohm nêu lên mối quan hệ giữa dòng điện đi qua một đoạn
mạch và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch đó.
Giả sử có điện áp U đặt vào hai đầu đoạn mạch AB có chiều dài l, nó sẽ
tạo ra một điện trường đều có cường độ là:

E

U

l

Dưới tác dụng của điện trường, các điện tích sẽ di chuyển tạo thành
dịng điện. Điện trường càng mạnh thì mật độ dịng điện càng lớn
  E
Ở đây:  gọi là điện dẫn xuất, nó phụ thuộc vào bản chất dẫn điện của
từng vật liệu.Thay vào:
I 

S
U  g.U
l

I  g .U
Trong đó: g là điện dẫn của đoạn mạch
g 

S
l

Bằng thực nghiệm, nhà bác học người Đức Gooc Ohm đã đi đến kết luận:
“Dòng điện đi qua một đoạn mạch tỷ lệ với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và
tỷ lệ với điện dẫn giữa hai đầu đoạn mạch đó”
1.1.2 Điện trở, điện dẫn:
1.1.2.1 Điện dẫn:
g 

S
l

23


Ở đây: g đặc trưng cho khả năng dẫn điện của một đoạn mạch nên được
gọi là điện dẫn của đoạn mạch
Đơn vị:

U : Volt (V)
I : Ampere (A)
G: Siemen (S)
g

I
A  S 

U
V 

Siemen là điện dẫn của một đoạn mạch cho dòng điện 1A đi qua hai đầu
đoạn mạch có điện áp là 1V.
1.1.2.2 Điện trở:
Nghịch đảo của điện dẫn là điện trở , ký hiệu là r
r

trong đó:



1



l
1 1 l

 .
g  S
S

: điện trở suất của vật liệu.

Từ đó, ta có dạng khác của định luật Ohm:
I

U
r

Như vậy, định luật Ohm còn được phát biểu như sau:
“Dòng điện qua một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp hai đầu
đoạn mạch, tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó”
Đơn vị:

r: Ơhm (Ω)

Ví dụ: Khi đặt điện áp U = 24V vào một đoạn mạch, thấy có dịng điện I
= 6A đi qua. Tính điện trở và điện dẫn của đoạn mạch đó.
Giải:
Điện trở của đoạn mạch:
r

U 24

 4
I
6

Điện dẫn của đoạn mạch:
24