Giáo trình kỹ thuật điện (nghề điện tử công nghiệp trình độ cao đẳngtrung cấp)

UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN

GIÁO TRÌNH
Mơn học: KỸ THUẬT ĐIỆN
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP - CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

Bình Định


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.

2


LỜI GIỚI THIỆU

Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp ở
trình độ Trung cấp và Cao Đẳng, giáo trình Kỹ thuật điện là một trong những
giáo trình mơn học đào tạo chun ngành được biên soạn theo nội dung chương
trình khung. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ
năng chặt chẽ với nhau, logic.
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tùy theo yêu cầu cũng như khoa học

và cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian, bổ sung những kiến thức
mới và trang thiết bị phù hợp với điều kiện giảng dạy.
Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, giáo viên
khoa có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp
ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất
mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cơ giáo, bạn đọc để nhóm biên
soạn sẽ hiệu chỉnh hồn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao
Đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP. Quy Nhơn.
Tham gia biên soạn
Nguyễn Văn Đại
Nguyễn Giang Long

3


MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU...................................................6
1.1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện......................................................6
1.2. Các phương pháp phân tích mạch điện................................................13
1.3. Giải mạch điện bằng phương pháp dòng điện vòng...........................19
1.4. Giải mạch điện bằng phương pháp xếp chồng dòng điện..................20
CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN............................26
2.1. Các đại lượng đặc trưng cho dịng điện hình sin.................................26
2.2. Trị số hiệu dụng của dịng điện hình sin...............................................29
2.3. Biểu diễn dịng điện hình sin bằng véc tơ.............................................30
2.4. Dịng điện hình sin trong nhánh thuần điện trở......................................33
2.5. Dịng điện hình sin trong nhánh thuần điện càm................................36
2.6. Dịng điện hình sin trong nhánh thuần điện dung..............................38
2.7. Giải bài tập dịng điện hình sin trong nhánh R-L-C nối tiếp............41

2.8. Cơng suất của dịng điện hình sin..........................................................44
2.9. Phương pháp nâng cao hệ số cơng suất....................................................46
CHƯƠNG 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA...................................50
3.1. Hệ thống mạch điện ba pha.......................................................................50
3.2. Cách nối hình sao........................................................................................51
3.3. Cách nối hình tam giác............................................................................53
3.4. Công suất mạch điện ba pha...................................................................54
3.5. Giải mạch điện ba pha đối xứng............................................................55
CHƯƠNG 4: MÁY ĐIỆN...............................................................................60
4.1. Khái niệm chung về máy điện.................................................................60
4.2. Máy biến áp...............................................................................................64
4.3. Máy điện không đồng bộ.........................................................................68
4.4. Giải bài tập máy điện không đồng bộ...................................................75
4.5. Máy điện một chiều..................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................83

4


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học: Kỹ thuật điện
Mã mơn học: MH 08
Vị trí, tính chất, vai trị và ý nghĩa của mơn học:
- Vị trí: mơn học được bố trí dạy ngay từ đầu khóa học, trước khi học các
mơn chun mơn.
- Tính chất: Là mơn học cơ sở cung cấp cho người học kiến thức về mạch
điện một chiều, mạch điện xoay chiều; kiến thức về máy điện.
Mục tiêu của môn học:
Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực:
- Kiến thức:

+ Mơ tả được mạch điện và mơ hình mạch điện với các thơng số đặc
trưng của các phần tử mạch;
+ Hiểu và vận dụng được các phương pháp thích hợp để giải các bài tốn
kỹ thuật điện.
- Kỹ năng:
+ Tính tốn được các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay
chiều;
+ Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy điện.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Tích cực, tư duy trong giải bài tập tại lớp và tự học.
Nội dung môn học:
Thời gian (giờ)
Số
Tên các bài trong môn học
TT
TS
LT
TH KT
18
11
6
1
1 Chương 1: Mạch điện một chiều
9
6
3
0
2 Chương 2: Mạch điện xoay chiều hình sin
18
12

6
0
3 Chương 3: Mạch điện xoay chiều 3 pha
45
29
15
1
4 Chương 4: Máy điện
90
58
30
2
Tổng cộng

5


CHƯƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
Mã chương: MH8-01
Thời gian: 18 giờ (LT: 03; TH: 04; Tự học:10; KT: 01)

Giới thiệu:
Trong thực tế mạch điện một chiều được ứng dụng nhiều ở lĩnh vực
điện, điện tử, dòng điện một chiều tương đối ổn định và việc nghiên cứu để
giải mạch điện một chiều là cơ sở để chuyển đổi và giải các mạch điện biến
đổi khác về dạng mạch điện một chiều và các cách biến đổi, các phương
pháp giải mạch điện một chiều được nghiên cứu kỹ.
Mục tiêu:
- Mô tả được mạch điện và mơ hình mạch điện với các thơng số đặc trưng
của các phần tử mạch;

- Trình bày được các định luật về mạch điện, từ đó biết áp dụng vào các
bài toán giải mạch điện;
- Vận dụng được các phương pháp khi giải mạch điện, ý nghĩa hệ số cơng
suất.
Nội dung chính
1.1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện
1.1.1. Mạch điện, kết cấu hình học của mạch điện
1.1.1.1. Khái niệm mạch điện
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn tạo
thành những mạch kín trong đó dịng điện có thể chạy qua. Mạch điện thường
gồm các phần tử sau: Nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn. Hình 1.1 là một ví dụ
về mạch điện, trong đó: Nguồn điện là máy phát điện MF, tải gồm động cơ điện
ĐC và bóng đèn Đ, các dây dẫn truyền tải điện năng từ nguồn đến tải.

Hình 1.1: Mơ hình mạch điện
* Nguồn điện:
Nguồn điện là thiết bị điện tạo ra điện năng. Về nguyên lý, nguồn điện là
thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng, v.v…
thành điện năng. Ví dụ: Pin, ắc quy biến đổi hóa năng thành điện năng. Máy
6


phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng. Pin mặt trời biến đổi năng lượng
bức xạ mặt trời thành điện năng, v.v…
*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…Ví dụ: Động cơ
điện tiêu thụ điện năng và biến điện năng thành cơ năng. Bàn là, bếp điện biến
điện năng thành nhiệt năng. Bóng đèn biến điện năng thành quang năng…
* Dây dẫn:

Dây dẫn dùng để dẫn điện từ nguồn đến phụ tải. Ngoài các thành phần cơ
bản trên, mạch điện cịn có các thiết bị phụ trợ để bảo vệ và điều khiển như cầu
dao, áp tô mát, cầu chì, rơle…
1.1.1.2. Kết cấu hình học của mạch điện
Kết cấu hình học của mạch điện gồm:
- Nhánh: Nhánh là một đoạn mạch có các phần tử ghép nối tiếp với nhau
trong đó có cùng dịng điện chạy qua. Trên mạch hình 1-1 có 3 nhánh 1,2,3 Nút: Nút là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên. Trên mạch hình 1-1 có 2 nút
A, B.
- Mạch vịng: Mạch vịng là nối đi khép kín qua các nhánh. Trên mạch
hình 1-1 có 3 vịng V1, V2, V3. Mạch vịng độc lập là mạch vịng phải kép kín
qua một nhánh mới chưa tham gia vào trong các vòng đã chọn. Trên mạch hình
1-1 có 2 vịng độc lập V1, V2.
Mạch điện đơn giản là mạch điện có một nhánh, khơng có nút và có một
mạch vịng.
Mạch điện phức tạp là mạch điện có nhiều nhánh, nhiều mạch vịng và
nhiều nút.
1.1.2. Các đại lượng đặc trưng cho quá trình năng lượng trong mạch điện
Để đặc trưng cho quá trình năng lượng trong một nhánh hoặc một phần tử
của mạch điện ta dùng hai đại lượng: Dịng điện i và điện áp u.

Hình 1.2: Chiều điện áp và dòng điện
* 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
(1.1)
- Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động của các điện tích dương
(ion dương), ngược với chiều chuyển động của các ion âm hoặc electron (điện
tử). Trên một nhánh chiều dương quy ước của dòng điện được chọn tùy ý và ký
hiệu bằng mũi tên như hình 1.2.
7

- Đơn vị đo của dòng điện là ampe. Ký hiệu là A
* Điện áp:
Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế. Hiệu điện thế (hiệu thế)
giữa hai điểm gọi là điện áp. Như vậy điện áp giữa hai điểm a và b có điện thế
φa , φb là:
uab = φa - φb = ua - ub
(1.2)
- Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện
thế thấp.
- Điện áp giữa hai cực của nguồn điện khi hở mạch ngồi (dịng điện I =
0) được gọi là sức điện động E.
- Đơn vị đo của điện áp, sức điện động là von. Ký hiệu là V
*Công suất tức thời Công suất tức thời: pt  ut.it
(1.3)
1.1.3. Mơ hình mạch điện, các thơng số

Hình 1.3: Các phần tử mạch điện
Kí hiệu của nguồn điện áp độc lập:

Hình 1.4: Kí hiệu của nguồn điện áp độc lập
Kí hiệu của nguồn điện áp phụ thuộc:

u2 =

u1

u2 = R.I1

Hình 1.5: Kí hiệu của nguồn điện áp phụ thuộc
Dòng điện của nguồn sẽ phụ thuộc vào tải mắc vào nó.
Nguồn dịng
Nguồn dịng độc lập là phần tử hai cực mà dịng điện của nó khơng phụ
thuộc vào điện áp trên hai cực nguồn: i(t)=j(t)
Kí hiệu của nguồn độc lập:

8


Hình 1.6: Kí hiệu của nguồn độc lập
Kí hiệu của nguồn phụ thuộc:

i2 = gu1

i2 =

i1

Hình 1.7: Kí hiệu của nguồn phụ thuộc
1.1.4. Phân loại và các chế độ làm việc của mạch điện
*Phân loại
- Mạch điện một chiều
- Mạch điện xoay chiều
* Chế độ làm việc
- Chế độ xác lập: Là q trình, trong đó dưới tác động của nguồn, dòng
điện và điện áp trên các nhánh đạt trạng thái ổn định, dòng và áp trên các nhánh
biến thiên theo quy luật giống với quy luật biến thiên của nguồn.
- Chế độ quá độ: là quá trình chuyển tiếp từ chế độ xác lập này sang chế
độ xác lập khác, thời quan quá độ thường rất ngắn.

1.1.5. Các định luật về mạch điện
1.1.5.1. Định luật Ohm
* Định luật ôm đối vơi đoạn mạch chỉ có điên trở
Định luật:
Cường độ dịng điện chạy qua đoạn mạch có có điện trở R:
- tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch.
- tỉ lệ nghịch với điện trở.
I

(1.4)

A

R
U

B

Nếu có R và I, hiệu điện thế tính như sau: U = VA - VB = I.R

(1.5)

I.R: gọi là độ giảm thế (độ sụt thế hay sụt áp) trên điện trở.
Công thức của định luật ơm cũng cho phép tính điện trở:
Đặc tuyến V - A (vôn - ampe)
9


Đó là đồ thị biểu diễn I theo U cịn gọi là đường đặc trưng vơn - ampe.
I

O

U

Hình 1.8: Đặc tuyến V - A
Đối với vật dẫn kim loại (hay hợp kim) ở nhiệt độ nhất định đặc tuyến V
–A là đoạn đường thẳng qua gốc các trục: R có giá trị không phụ thuộc U. (vật
dẫn tuân theo định luật ơm).
Ví dụ 1: Khi đặt điện áp U = 24V vào một đoạn mạch, thấy có dịng điện I = 6A
đi qua. Tính điện trở của đoạn mạch đó.
Giải: Điện trở của đoạn mạch, ta có:
* Định luật ơm cho tồn mạch
Cường độ dịng điện trong mạch kín:
Giả sử có mạch điện khơng phân nhánh như hình 1.9, nguồn có sức điện
động E, điện trở trong là R0, cung cấp cho tải có điện trở là R, qua một đường
dây có điện trở là Rd, dịng điện trong mạch là I.

Hình 1.9: Mạch điện khơng phân nhánh
Áp dụng định luật Ohm cho từng đoạn mạch ta có
Điện áp trên tải:
Điện áp trên đường dây:
Điện áp trên điện trở trong của nguồn:
Ở đây:

: là tổng trở của tồn mạch

Từ đó:

Trong đó :

: là điện trở mạch ngồi
10


Vậy: “Dòng điện trong mạch tỷ lệ với sức điện động của nguồn và tỷ lệ nghịch
với điện trở tương đương của tồn mạch”
Ví dụ 2.
Mạch điện ở trên có E = 231V, R0 = 0,1W, R = 22W, Rd = 1W. Hãy xác
định dòng điện trong mạch, điện áp đặt vào tải và điện áp trên hai cực của
nguồn.
Giải:
Áp dụng định luật Ohm cho tồn mạch để tính dịng điện:

Điện áp đặt vào tải:
Điện áp rơi trên đường dây:
Điện áp rơi trên điện trở trong của nguồn:
1.1.5.2. Hai định luật Kiếchốp
* Định luật Kiếchốp I:
Tổng đại số các dòng điện tại một nút (hoặc vịng kín) bất kỳ bằng khơng
(1.6)
Trong đó, ta có thể quy ước: Các dịng điện có chiều dương đi vào nút thì
lấy dấu +, cịn đi ra khỏi nút thì lấy dấu –. Hoặc có thể lấy dấu ngược lại.
Có thể phát biểu định luật K1 dưới dạng: Tổng các dịng điện có chiều dương đi
vào một nút bất kỳ thì bằng tổng các dịng điện có chiều dương đi ra khỏi nút.
Với mạch điện có d nút thì ta chỉ viết được (d-1) phương trình K1 độc lập với
nhau cho (d-1) nút. Phương trình K1 viết cho nút cịn lại có thể được suy ra từ
(d-1) phương trình K1 trên.
Ví dụ 3: Ta xét 1 nút của mạch điện gồm có 1 số dịng điện đi tới nút A và cũng
có 1 số dịng điện rời khỏi nút A.

11


Hình 1.10: Biểu diễn dịng điện tại nút A
Như vậy, trong 1 giây, điện tích di chuyển đến nút phải bằng điện tích rời
khỏi nút. Bởi vì, nếu giả thiết này khơng thoả mãn thì sẽ làm cho điện tích tại
nút A thay đổi.
Vì thế: “Tổng số học các dịng điện đến nút bằng tổng số học các dòng điện rời
khỏi nút”
Đây chính là nội dung của định luật Kirchhoff 1
Nhìn vào mạch điện ta có:

Tổng qt, ta có định luật phát biểu như sau:
“Tổng đại số các dòng điện đến một nút bằng 0”

Quy ước: - Nếu các dòng điện đi tới nút là dương thì các dịng điện rời
khỏi nút sẽ mang dấu âm hoặc ngược lại.
* Định luật Kiếchốp II:
Định luật Kirchhoff II phát biểu cho 1 vịng kín
Tổng đại số các sụt áp trên một vịng kín thì bằng khơng
(1.7)
Người ta chứng minh được rằng: với một mạch có d nút, n nhánh thì số
phương trình độc lập có được từ định luật K2 là (n-d+1).
Đối với mạch điện phẳng có d nút, n nhánh thì số mắc lưới là (n-d+1). Do đó:
(n-d+1) phương trình K2 độc lập nhau có thể đạt được bằng cách viết (n-d+1)
phương trình K2 viết cho (n-d+1) mắt lưới.
Ví dụ 4: Cho một mạch điện như hình vẽ gồm 4 nhánh:

12

Hình 1.11: Sơ đồ mạch vịng
Ta có
Trong đó, chiều dương của mạch vịng được chọn như hình vẽ
Như vậy, “Đi theo 1 vịng khép kín, theo 1 chiều tùy ý, tổng đại số các điện áp
rơi (sụt áp) trên các phần tử bằng tổng đại số các suất điện động trong mạch
vịng, trong đó những suất điện động và dịng điện có chiều trùng với chiều đi
vịng sẽ lấy dấu (+), còn ngược lại mang dấu (-)”

1.2. Các phương pháp phân tích mạch điện
1.2.1. Phương pháp biến đổi tương đương
* Phương pháp biến đổi điện trở .
- Điện trở mắc nối tiếp:
Điện trở tương đương được tính bởi:

Hình 1.15: Các điện trở mắc nối tiếp
Rm = Rl + R2+ R3+ … + Rn
Im = Il = I2 = I3 =… = In
Um = Ul + U2+ U3+… + Un
Ví dụ 8: Cần ít nhất mấy bóng đèn 24V-12W đấu nối tiếp khi đặt vàp điện
áp U = 120V .Tính điện trở tương đương và dịng điện qua mạch
Giải:
Với bóng đèn 24V không thể đấu trực tiếp vào mạch điện áp 120V được
mà phải đấu nối tiếp nhiều bóng đèn có điện áp 24V. Và phải đảm bảo không
vượt quá điện áp của mạng. Các bóng đèn giống nhau nên khi đấu nối tiếp, điện
áp đặt vào mỗi bóng là như nhau. Ở đây, ta cần số bóng đèn là:

Lấy n = 5 bóng:
13

Điện trở của mỗi bóng là:

Điện trở tương đương của tồn mạch:
Dịng điện trong mạch:

- Biến đổi song song các điện trở:
Điện trở tương đương được anh bởi:

R1

R2

R3

Rn

Hình 1.16: Các điện trở mắc song song

Im = Il + I2 + … + In
Um = Ul = U2 = U3 = … = Un
- Đấu nối tiếp các nguồn điện
Đấu nối tiếp là cách đấu cực âm của phần tử thứ nhất với cực dương của
phần tử thứ hai, cực âm của phần tử thứ hai đấu với cực dương của phần tử thứ
ba …Cực dương của phần tử thứ nhất và cực âm của phần tử cuối cùng là hai
cực của bộ nguồn.

Hình 1.17: Đấu nối tiếp nguồn
Gọi s.đ.đ của mỗi phần tử là E0; S.đ.đ chung của cả bộ:

Từ đó, nếu đã biết U là điện áp yêu cầu của tải thì xác định được số phần tử nối
tiếp:

Gọi

là điện trở trong của mỗi phần tử

là điện trở trong của bộ nguồn, chính là điện trở tương đương của n điện trở
nối tiếp

14


Dòng điện qua bộ nguồn cũng là dòng điện qua mỗi phần tử nên dung lượng mỗi
phần tử bằng với dung lượng nguồn.
- Đấu song song các nguồn điện…
Đấu song song là cách đấu các cực dương với nhau, các cực âm với nhau,
tạo thành hai cực của bộ nguồn.

Hình 1.18 : Đấu song song nguồn
S.đ.đ của cả bộ nguồn chính là s.đ.đ của mỗi phần tử:
Điện trở trong của bộ nguồn là điện trở tương đương của m điện trở đấu song
song:

Dòng điện tương đương của cả bộ nguồn là tổng dịng điện qua

mỗi phần tử:
Từ đó, nếu biết I là dòng điện yêu cầu của tải, xác định được số mạch nhánh cần
đấu song song:
Trong đó:

là dịng điện lớn nhất cho phép của mỗi phần tử

- Mắc các điện trở hỗn hợp:
Mắc hỗn hợp có nghĩa là trong mạch điện có nhánh mắc nối tiếp, có
nhánh mắc song song mà thực tế ta rất hay gặp. Như sơ đồ dưới đây:

Hình 1.19: Đấu các điện trở hỗn hợp
Điện trở song song đưa về điện trở tương đương:
Þ
Mạch hỗn hợp được viết lại:
Rtđ nối tiếp R3 Þ
Như vậy, đối với sơ đồ mắc hỗn hợp trên đây, ta đã lập được cơng thức tính của
nó
15


Nếu

thì

Ví dụ 9: Cho mạch điện như hình vẽ với các số liệu sau: R 1 = R2 = R3 = 30W ; R4
= 15W ; I1 = 0,5A
a) Tính điện trở tại 2 điểm A và B
b) Tính cường độ dịng điện qua mỗi điện trở
c) Tính điện áp trên mỗi điện trở và điện áp giữa hai điểm A và C

Hình 1.20: Sơ đồ mạch điện điện trở mắc hỗn hợp
Giải:
a) Điện trở tại 2 điểm A và B:

R1 // R2 // R3

Þ

Vì R1 = R2 = R3 nên:
Điện trở của tồn mạch:
Vì mạch là nối song song nhau nên điện áp tại các nhánh là không đổi
b) Do R1 = R2 = R3 = 30W
I1 = I2 = I3 = 0,5W
Cường độ dịng điện qua mạch chính:
c) Điện áp trong đoạn mạch song song:
Điện áp trên điện trở R4:
Điện áp trong tồn mạch chính:
Hay:
1.2.2. Phương pháp dịng điện nhánh
16


Nếu có m điểm nút sẽ lập được (m-1) phương trình độc lập.
Gọi số nhánh của mạch điện là n thì ta có n ẩn số vì dịng điện mỗi nhánh là 1 ẩn
Như vậy, số phương trình cịn lại cần lập là: n – (m-1) = M
Giải mạch điện bằng phương pháp dịng nhánh nói chung gồm các bước sau:
Bước 1: Xác định số nút m = ?, số nhánh n = ?
Bước 2: Quy ước chiều dòng điện nhánh, mỗi dịng là 1 ẩn.
Bước 3: Viết phương trình Kirchhoff 1 cho (m-1) nút đã chọn
Bước 4: Viết phương trình Kirchhoff 2 cho n- (m-1) mạch vịng
Bước 5: Giải hệ n phương trình đã thiết lập, ta tìm ra được đáp số của
dòng điện các nhánh. Đối với đáp số âm, ta nên hiểu là chiều thực tế ngược với
chiều đã chọn ban đầu
Ví dụ 10: Cho mạch điện như hình vẽ có: E 1 = 125V; E2 = 90V; R1 = 3W; R2 =

2W; R3 = 4W. Tìm dòng điện trong các nhánh và điện áp đặt vào tải R3

Hình 1.21: Sơ đồ mạch điện nhánh
Giải:
Bước 1: m = 2, n = 3
Bước 2: Chọn chiều dòng điện I1 , I2 , I3 như hình vẽ
Bước 3: Viết phương trình Kirchhoff 1 cho điểm A :
Bước 4: Viết phương trình Kirchhoff 2 cho mạch vịng:

Giải hệ phương trình ta tìm được:
;

;
17


Như vậy, chiều thực của I2 ngược với chiều đã chọn
Điện áp đặt vào tải R3:

1.2.3. Phương pháp điện thế nút
Ta có sơ đồ mạch điện như hình vẽ

Hình 1.23: Sơ đồ mạch điện
Nói chung, giải mạch điện bằng phương pháp điện thế nút gồm các bước sau:
Bước 1: Xác định số nút m
Bước 2: Chọn 1 nút bất kỳ có điện thế biết trước.
Bước 3: Tính tổng dẫn của các nhánh nối từ mỗi nút và tính tổng dẫn
chung của các nhánh giữa hai nút và điện dẫn của các nhánh có nguồn
Bước 4: Thành lập hệ phương trình điện thế nút
Bước 5: Giải hệ phương trình ta được điện thế của mỗi nút

Bước 6: Tính dịng điện trong các nhánh
Ví dụ 12: Cho mạch điện như hình vẽ có : E 1 = 125V; E2 = 10V; R1 = 3W; R2 =
2W; R3 = 4W . Tìm dịng điện trên các nhánh điện áp đặt vào tải R 3 bằng pp điện
thế nút

Hình 1.24: Sơ đồ mạch điện
Giải:
Giả thiết

,

Điện áp giữa hai nút A và B

18


Dòng điện trong các nhánh:

1.3. Giải mạch điện bằng phương pháp dòng điện vòng
1.3.1. Lý thuyết liên quan
Xét một mạch điện như hình vẽ:
Gọi

là dịng điện của mỗi nhánh

Gọi

là dịng điện của mỗi vịng

Nhìn trên hình vẽ, ta thấy:

Hình 1.25: Sơ đồ mạch điện vòng
;

;

;
Áp dụng định luật Kirchhoff II:
Đối với vòng ADBA:
Đối với vòng BECB:
Đối với vòng ABCA:
Giải hệ phương trình (1) , (2) , (3) ta xác định được
1.3.2. Trình tự thực hiện
- Bước 1: Xác định (m – n + 1) mạch vòng độc lập và tuỳ ý vẽ chiều dịng
điện mạch vịng, thơng thường nên chọn chiều các dòng điện mạch vòng giống
nhau, thuận tiện cho việc lập hệ phương trình.
19


- Bước 2: Viết phương trình Kirchhoff II cho mỗi mạch vòng theo các
dòng điện mạch vòng đã chọn
- Bước 3: Giải hệ phương trình vừa thiết lập, ta có dịng điện mạch vịng
- Bước 4: Tính dịng điện các nhánh theo dòng điện mạch vòng như sau:
dòng điện mỗi nhánh bằng tổng đại số dòng điện mạch vòng chạy qua nhánh ấy.
1.3.3. Thực hành
Từng người học thực hiện giải bài tập theo trình tự các bước nêu trên.
Bài tập: Xác định dòng điện các nhánh của mạch điện như hình vẽ 1.25. Biết
;
;
;

;
;
Hướng dẫn giải
Lập được hệ phương trình (1, 2, 3) như ở trên
Thay số vào, ta có:

Từ (4) và (5) rút ra

rồi thay vào (6) ta tính được

Thay vào (4) rút ra:
Thay vào (5) rút ra:
Dòng điện trong các nhánh:
;

;

1.4. Giải mạch điện bằng phương pháp xếp chồng dòng điện
1.4.1. Lý thuyết liên quan
Phương pháp xếp chồng có thể sử dụng để xác định dịng điện trong mạch
có nhiều nguồn điện. Dịng điện qua mỗi nhánh bằng tổng đại số các dòng điện
qua nhánh do tác dụng riêng rẽ của từng s.đ.đ.
Nguyên lý xếp chồng được ứng dụng để nghiên cứu mạch điện có nhiều nguồn
tác dụng.
1.4.2. Trình tự thực hiện
Bước 1: Thiết lập sơ đồ điện chỉ có một nguồn tác động
Bước 2: Tính dịng điện và điện áp trong mạch chỉ có một nguồn tác động
Bước 3: Thiết lập sơ đồ mạch điện cho nguồn tiếp theo, lặp lại các bước 1
và 2 cho mỗi nguồn tác động

20


Bước 4: Xếp chồng các kết quả tính dịng điện, điện áp của mỗi nhánh do
các nguồn tác động riêng rẽ.
1.4.3. Thực hành
Từng người học giải bài tập theo trình tự các bước nêu trên
Bài tập: Cho mạch điện như hình.
Cho biết: E1 = 125V; E2 = 90V; R1 = 3W; R2 = 2W; R3 = 4W. Tìm dịng điện
trong các nhánh và điện áp đặt vào tải R3

Hình 1.26: Sơ đồ mạch điện
Hướng dẫn giải
Trước hết nối tắt

, chỉ cịn

tác dụng

Điện trở tương đương

Dịng điện trong mạch

Sau đó, nối tắt

:

, chỉ còn

tác dụng

Điện trở tương đương

Dòng điện trong mạch

:

21


Dòng điện tổng trong các nhánh:

22


CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
Bài tập 1: Cho mạch điện như hình vẽ có: E 1 = 125V; E2 = 90V; R1 = 3W; R2 =
2W; R3 = 4W. Tìm dịng điện trong các nhánh và điện áp đặt vào tải R3

Hình 1.27:
Hướng dẫn giải

Giải hệ phương trình ta tìm được:
;

;

Như vậy, chiều thực của I2 ngược với chiều đã chọn
Điện áp đặt vào tải R3:

Bài tập 2: Cho mạch điện như hình vẽ: E1 = 35V; E2 = 95V; E4 = 44V; R2 =
50W; R3 = 10W; R4 = 12W. Tìm dịng điện trong các nhánh

Hình 1.28
Hướng dẫn giải
Áp dụng định luật Kirchhoff 1, ta có:
Áp dụng định luật Kirchhoff 2, ta có:
Đối với vịng 1 :
Đối với vòng 2 :
Đối với vòng 3 :
23


Thay số vào:

;

;

;

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ có : E 1 = 125V; E2 = 10V; R1 = 3W; R2 =
2W; R3 = 4W . Tìm dòng điện trên các nhánh điện áp đặt vào tải R 3 bằng pp điện
thế nút

Hình 1.29
Hướng dẫn giải
Giả thiết

,

Điện áp giữa hai nút A và B

Dòng điện trong các nhánh:

Bài tập 4: Cho mạch điện như hình:
Tính cơng suất trên điện trở R?

Hình 1.30
Hướng dẫn giải
Dùng phương pháp biến đổi tương đương ta có:
Rtđ = 10 W
I1 = 3A ; I2 = 1,5A ;I = 1A
24


I3 = I2 – I = 1,5 – 1 = 0,5A
U = 4V

25