bài giảng kỹ thuật điện, chương 1 doc

TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA
KHOA ÂIÃÛN
BÄÜ MÄN ÂIÃÛN CÄNG NGHIÃÛP
BUÌI TÁÚN LÅÜI









BAÌI GIAÍNG MÄN HOÜC
KYÎ THUÁÛT ÂIÃÛN

09.2006

1
Lồỡi noùi õỏửu

Kyợ thuỏỷt õióỷn nghión cổùu nhổợng ổùng duỷng cuớa caùc hióỷn tổồỹng õióỷn tổỡ nhũm bióỳn
õọứi nng lổồỹng vaỡ tờn hióỷu, bao gọửm vióỷc phaùt, truyóửn taới, phỏn phọỳi vaỡ sổớ duỷng õióỷn
nng trong saớn xuỏỳt vaỡ õồỡi sọỳng.
ióỷn nng ngaỡy nay õổồỹc sổớ duỷng rọỹng raợi trong moỹi laợnh vổỷc vỗ caùc ổu õióứm
sau :
ióỷn nng õổồỹc saớn xuỏỳt tỏỷp trung vồùi nguọửn cọng suỏỳt lồùn.
ióỷn nng coù thóứ truyóửn taới õi xa vồùi hióỷu suỏỳt cao.
ióỷn nng dóự daỡng bióỳn õọứi thaỡnh caùc caùc daỷng nng lổồỹng khaùc.
Nhồỡ õióỷn nng coù thóứ tổỷ õọỹng hoaù moỹi quaù trỗnh saớn xuỏỳt, nỏng cao nng
suỏỳt lao õọỹng.
ióỷn nng tuy õổồỹc phaùt hióỷn chỏỷm hồn caùc nng lổồỹng khaùc, nhổng vồùi vióỷc
phaùt hióỷn vaỡ sổớ duỷng õióỷn nng õaợ thuùc õỏứy caùch maỷng khoa hoỹc cọng nghóỷ tióỳn nhổ
vuợ baợo sang kyớ nguyón õióỷn khờ hoaù vaỡ tổỷ õọỹng hoaù. Vaỡo cuọỳi thóỳ kyớ 19, ngaỡnh kyợ
thuỏỷt õióỷn tổớ ra õồỡi vaỡ giổợa thóỳ kyớ 20 chóỳ taỷo õổồỹc linh kióỷn õióỷn tổớ cọng suỏỳt coù
õióửu khióứn, tổỡ doù õióỷn tổớ cọng suỏỳt phaùt trióựn õaợ thuùc õỏứy vaỡ laỡm thay õọứi tỏỷn gọỳc róự
laợnh vổỷc kyợ thuỏỷt õióỷn. Kyợ thuỏỷt õióỷn vaỡ kyợ thuỏỷt õióỷn tổớ hoaỡ nhỏỷp phaùt trióựn, cuỡng
vồùi cọng nghóỷ thọng tin õaợ õổa nóửn saớn xuỏỳt xaợ họỹi sang giai õoaỷn kinh tóỳ tri thổùc.
Giaùo trỗnh kyợ thuỏỷt õióỷn naỡy gọửm hai phỏửn :
Phỏửn I cung cỏỳp caùc kióỳn thổùc vóử maỷch õióỷn (thọng sọỳ, mọ hỗnh, õởnh luỏỷt) vaỡ
caùc phổồng phaùp tờnh toaùn maỷch õióỷn coù chuù yù õóỳn doỡng õióỷn xoay chióửu hỗnh sin vaỡ
maỷch ba pha.
Phỏửn II cung cỏỳp caùc kióỳn thổùc vóử nguyón lyù, cỏỳu taỷo, õỷc tờnh vaỡ ổùng duỷng cuớa
caùc loaỷi maùy õióỷn õang sổớ duỷng phọứ bióỳn hióỷn nay.

Giaùo trỗnh kyợ thuỏỷt õióỷn õổồỹc bión soaỷn dổỷa trón kinh nghióỷm giaớng daỷy nhióửu
nm ồớ Bọỹ mọn ióỷn Cọng Nghióỷp - Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi Hoỹc Baùch Khoa - aỷi
Hoỹc aỡ Nụng vaỡ tham khaớo giaùo trỗnh cuớa caùc trổồỡng baỷn. ỏy laỡ giaùo trỗnh õổa lón
maỷng nhũm giuùp cho sinh vión khọng chuyón vóử õióỷn laỡm taỡi lióỷu tham khaớo vaỡ hoỹc
tỏỷp.
Do trỗnh õọỹ coù haỷn, giaùo trỗnh kyợ thuỏỷt õióỷn khọng traùnh khoới thióỳu soùt, xin hoan
nghónh moỹi sổỷ goùp yù cuớa baỷn õoỹc. Caùc yù kióỳn õoùng goùp xin gồới vóử nhoùm chuyón
mọn ióỷn Cọng Nghióỷp - Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi Hoỹc Baùch Khoa - aỷi Hoỹc aỡ
Nụng.
Caùc taùc giaớ
2
Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa
Khoa Âiãûn - Bäü män Âiãûn Cäng Nghiãûp
Giạo trçnh K thût Âiãûn
Biãn soản : Nguùn Häưng Anh, Bi Táún Låüi, Nguùn Vàn Táún, V Quang Sån


Pháưn I MẢCH ÂIÃÛN



Chỉång 1
KHẠI NIÃÛM CÅ BN VÃƯ MẢCH ÂIÃÛN


1.1. MẢCH ÂIÃÛN V KÃÚT CÁÚU HÇNH HC CA MẢCH ÂIÃÛN
1.1.1. Mảch âiãûn
Mảch âiãûn l táûp håüp cạc thiãút bë âiãûn, näúi våïi nhau bàòng cạc dáy dáùn, tảo thnh
nhỉỵng vng kên m trong âọ dng âiãûn cọ thãø chảy qua. Mảch âiãûn âỉåüc cáúu trục tỉì
nhiãưu thiãút bë khạc nhau, chụng thỉûc hiãûn cạc chỉïc nàng xạc âënh âỉåüc gi l pháưn

tỉí mảch âiãûn. Hai loải pháưn tỉí chênh ca mảch âiãûn l ngưn v phủ ti (ti). Hçnh
1.1 l mäüt vê dủ vãư mảch âiãûn, trong âọ : ngưn âiãûn l mạy phạt âiãûn MF; ti l
bọng ân  v âäüng cå âiãûn ÂC v dáy dáùn l dáy
kim loải. Nhỉ váûy mảch âiãûn gäưm :
1.
Ngưn

âiãûn
: Ngưn âiãûn l thiãút bë phạt ra
âiãûn nàng, vãư ngun l l thiãút bë biãún âäøi cạc dảng
nàng lỉåüng khạc thnh âiãûn nàng. Vê dủ nhỉ mạy
phạt âiãûn biãún cå nàng thnh âiãûn nàng, pin v
acquy biãún hoạ nàng thnh âiãûn nàng. . .
2.
Phủ ti
: Phủ ti l cạc thiãút bë tiãu thủ âiãûn
nàng v biãún âäøi âiãûn nàng thnh cạc dảng nàng lỉåüng khạc, nhỉ âäüng cå âiãûn biãún
âiãûn nàng thnh cå nàng, ân âiãûn biãún âiãûn nàng thnh quang nàng, bn l v bãúp
âiãûn biãún âiãûn nàng thnh nhiãût nàng. . .
MF
ÂC
Hçnh 1.1 Mảch âiãûn
Â

a

b
I
II
III

1
2
3
Dáy dáùn
Ngoi hai loải chênh trãn, trong mảch âiãûn cn cọ dáy dáùn näúi tỉì ngưn âãún ti
âãø tảo thnh mảch vng kên v âãø truưn ti âiãûn nàng tỉì ngưn âãún ti.
1.1.2. Kãút cáúu hçnh hc ca mảch âiãûn.
Kãút cáúu hçnh hc ca mảch âiãûn gäưm cọ : Nhạnh, nụt, vng.
3
1.
Nhạnh
: Nhạnh l bäü pháûn ca mảch âiãûn, gäưm cạc pháưn tỉí màõc näúi tiãúp
nhau trong âọ cọ cng mäüt dng âiãûn chảy qua. Mảch âiãûn hçnh 1.1 cọ ba nhạnh
âạnh säú 1, 2 v 3.
2.
Nụt
: Nụt l chäù gàûp nhau ca ba nhạnh tråí lãn. Mảch âiãûn hçnh 1.1 cọ hai
nụt k hiãûu a v b.
3.
Vng hay mảch vng
: Vng l âỉåìng âi khẹp kên qua cạc nhạnh. Mảch
âiãûn hçnh 1.1 tảo thnh ba vng k hiãûu I, II v III.
1.2. CẠC ÂẢI LỈÅÜNG ÂÀÛC TRỈNG QUẠ TRÇNH NÀNG LỈÅÜNG
Âãø âàûc trỉng cho quạ trçnh biãún âäøi nàng lỉåüng (quạ trçnh nàng lỉåüng) trong
mäüt nhạnh hay mäüt pháưn tỉí ca mảch âiãûn ta dng hai âải lỉåüng : Dng âiãûn i v
âiãûn ạp u. Cäng sút ca nhạnh hồûc ca pháưn tỉí l p = u.i.
1.2.1. Dng âiãûn
Dng âiãûn l dng chuøn dëch cọ hỉåïng ca cạc âiãûn têch. Cỉåìng âäü dng âiãûn
i (gi tàõt l dng âiãûn) vãư trë säú bàòng täúc âäü biãún thiãn ca lỉåüng âiãûn têch q qua tiãút
diãûn ngang ca mäüt váût dáùn.

dt
dq
i =
(1.1)
trong âọ, q l âiãûn têch qua tiãút diãûn ngang ca váût dáùn trong thåìi gian t.
Trong hãû thäúng âån vë SI (In the standard international system of units), dng
âiãûn cọ âån vë l A (Ampre).

Hçnh 1.2 Qui ỉåïc vãư chiãưu dng âiãûn
B
A
2A
(b)
B
A




-2A
(c)
A
B
i
(a)

Chiãưu dng âiãûn, theo âënh nghéa, l chiãưu chuøn âäüng ca âiãûn têch dỉång
trong âiãûn trỉåìng (hay ngỉåüc chiãưu våïi chuøn âäüng cạc âiãûn têch ám). Âãø tiãûn viãûc
tênh toạn, ngỉåìi ta qui ỉåïc chiãưu dng âiãûn trãn mäüt nhạnh bàòng mäüt mi tãn nhỉ
hçnh 1.2a gi l chiãưu dỉång dng âiãûn. Nãúu tải mäüt thåìi âiãøm t no âọ, chiãưu dng
âiãûn trng våïi chiãưu dỉång thç i s mang dáúu dỉång (i > 0, hçnh 1.2b), cn nãúu chiãưu
dng âiãûn ngỉåüc våïi chiãưu dỉång thç i s mang dáúu ám (i < 0, hçnh 1.2c),
4
1.2.2. ióỷn aùp
ióỷn aùp laỡ hióỷu õióỷn thóỳ giổợa hai õióứm. Nhổ vỏỷy õióỷn aùp giổợa hai õióứm A vaỡ B
trón hỗnh 1.3a coù õióỷn thóỳ
A
vaỡ
B
laỡ :
u
AB
=
A
-
B
(1.2)
Trong hóỷ thọỳng õồn vở SI, õióỷn aùp coù õồn vở laỡ V (volt).
Chióửu õióỷn aùp qui ổồùc laỡ chióửu tổỡ õióứm coù õióỷn thóỳ cao õóỳn õióứm coù õióỷn thóỳ
thỏỳp. Cuợng õóứ tióỷn vióỷc tờnh toaùn, ngổồỡi ta qui ổồùc chióửu dổồng õióỷn aùp trón mọỹt

nhaùnh (thổồỡng truỡng vồùi chióửu dổồng doỡng õióỷn) bũng mọỹt muợi tón vaỡ trón õoù ta ghi
kyù hióỷu õióỷn aùp cuớa nhaùnh nhổ hỗnh 1.3a hoỷc õaùnh dỏỳu cọỹng vaỡ dỏỳu trổỡ nhổ hỗnh
1.3b,c. Nóỳu u
AB
> 0 õióỷn thóỳ A cao hồn õióỷn thóỳ B; coỡn u
AB
< 0 õióỷn thóỳ A thỏỳp hồn
õióỷn thóỳ B.

Hỗnh 1.3 Qui ổồùc vóử chióửu õióỷn aùp
B
A

+
_

u
A
B
i
(c)
A
B
i
u
A
B
(a)

A
B
i
u
A
B
(b)
+
_






1.2.3. Cọng suỏỳt
Trong mọỹt phỏửn tổớ, mọỹt nhaùnh hay mọỹt maỷch õióỷn coù thóứ nhỏỷn nng lổồỹng hoỷc
phaùt nng lổồỹng. Khi choỹn chióửu doỡng õióỷn vaỡ õióỷn aùp truỡng nhau, sau khi tờnh toaùn
cọng suỏỳt p cuớa nhaùnh, ta coù thóứ kóỳt luỏỷn nhổ sau vóử quaù trỗnh nng lổồỹng cuớa nhaùnh.
mọỹt thồỡi õióứm naỡo õoù :
p(t) = u(t).i(t) (1.3)
Nóỳu p(t) > 0 : u vaỡ i cuỡng chióửu: nhaùnh nhỏỷn nng lổồỹng.
p(t) < 0 : u vaỡ i ngổồỹc chióửu: nhaùnh phaùt nng lổồỹng.
1.2.4. ióỷn nng
Nóỳu õióỷn aùp u vaỡ doỡng õióỷn i trón mọỹt phỏửn tổớ phuỷ thuọỹc thồỡi gian t, õióỷn nng
tióu thuỷ bồới phỏửn tổớ tổỡ t
o
õóỳn t laỡ :

ì==
t
t
t
t
dt)t(i)t(udt.pA
00
(1.4)
ồn vở cuớa õióỷn nng laỡ J (Joule), Wh (Watt.giồỡ). Bọỹi sọỳ cuớa noù laỡ kWh, õỏy
chờnh laỡ õồn vở õóứ tờnh tióửn õióỷn.
5
1.3. CẠC THÄNG SÄÚ V MÄ HÇNH MẢCH
Mảch âiãûn gäưm nhiãưu pháưn tỉí näúi våïi nhau. Khi lm viãûc nhiãưu hiãûn tỉåüng âiãûn
tỉì xy ra trong cạc pháưn tỉí. Khi tênh toạn ngỉåìi ta thay thãú mảch âiãûn thỉûc bàòng mä
hçnh mảch. Mä hçnh mảch gäưm nhiãưu pháưn tỉí l tỉåíng âàûc trỉng cho quạ trçnh âiãûn
tỉì trong mảch v âỉåüc ghẹp näúi våïi nhau tu theo kãút cáúu ca mảch. Dỉåïi âáy ta s
xẹt cạc pháưn tỉí l tỉåíng ca mä hçnh mảch gi l cạc thäng säú ca mảch âiãûn.
1.3.1. Cạc thäng säú (pháưn tỉí) ca mảch âiãûn
1. Ngưn âiãûn ạp u(t)






Hçnh 1.4 K hiãûu chiãưu ngưn ạp
e(t)
u(t)+
−

i(t)
e(t)
u(t)
+
i(t)
+
_

(a) (b)
−
Ngưn âiãûn ạp u(t) l thäng säú ca mảch âiãûn âàûc trỉng cho kh nàng tảo nãn v
duy trç trãn hai cỉûc cu ngưn mäüt âiãûn ạp, khäng phủ thüc vo giạ trë dng âiãûn
cung cáúp tỉì ngưn. Ngưn ạp âỉåüc k hiãûu nhỉ hçnh 1.4a hồûc 1.4b v âỉåüc biãùu
diãùn bàòng mäüt sỉïc âiãûn âäüng (sââ) e(t). Chiãưu âiãûn ạp u(t) tỉì âiãøm cọ âiãûn thãú cao
âãún âiãøm cọ âiãûn thãú tháúp, vç thãú âiãûn ạp u(t) chênh bàòng sỉïc âiãûn âäüng e(t) ca
ngưn :
u(t) = e(t) (1.5)
2. Ngưn dng âiãûn j(t)
Ngưn dng âiãûn j(t) âàûc trỉng cho kh nàng ca
ngưn âiãûn tảo nãn v duy trç mäüt dng âiãûn cung
cáúp cho mảch ngoi, khäng phủ thüc vo âiãûn ạp
trãn hai cỉûc ca ngưn :
j(t) = i(t) (1.6)
Ngưn dng âiãûn âỉåüc k hiãûu nhỉ hçnh 1.5.
Hçnh 1.5 Ngưn dng âiãûn
j(t)
u(t)
+
_
i(t)

3. Âiãûn tråí R
Cho dng âiãûn i qua âiãûn tråí R (hçnh 1.6) v nọ gáy ra âiãûn ạp råi u
R
trãn âiãûn
tråí. Theo âënh lût Ohm, quan hãû giỉỵa dng âiãûn i v âiãûn ạp u
R
l :
u
R
= Ri hồûc
R
G
u
i
=
(1.7)
6
Trong õoù :
R
1
G =
goỹi laỡ õióỷn dỏựn.
A
B
i
u
R
Hỗnh 1.6 ióỷn trồớ
R

+
Cọng suỏỳt tióu thuỷ trón õióỷn trồớ :
p
R
= u
R
i = Ri
2
(1.8)
Nhổ vỏỷy õióỷn trồớ R õỷc trổng cho quaù trỗnh
tióu taùn trón õióỷn trồớ.
Trong hóỷ õồn vở SI, õióỷn trồớ coù õồn vở laỡ (Ohm), õióỷn dỏựn laỡ S (Simen).
ióỷn nng tióu thuỷ trón õióỷn trồớ R trong khoaớng thồỡi gian t:


==
t
0
2
t
0
R
dtRidtpA
(1.9)
vồùi i = const, ta coù:
A = Ri
2
t (1.10)
4. ióỷn caớm L

Cho qua cuọỹn dỏy coù N voỡng mọỹt doỡng õióỷn i
i
Hỗnh 1.7 Cuọỹn dỏy
u
L


+

L
e
L
+

_

thỗ seợ sinh ra tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy laỡ :
= N (1.11)
ióỷn caớm L cuớa cuọỹn dỏy õổồỹc õởnh nghộa laỡ:
L =
i
N
i

=

(1.12)
ồn vở cuớa õióỷn caớm laỡ H (Henry).
Nóỳu doỡng õióỷn i bióỳn thión theo thồỡi gian t thỗ tổỡ thọng cuợng bióỳn thión theo
thồỡi gian t vaỡ cuọỹn dỏy caớm ổùng sõõ tổỷ caớm e

L
khi L = Const (hỗnh 1.7) :

dt
di
L
dt
d
e
L
=

=
(1.13)
ióỷn aùp rồi trón õióỷn caớm:

dt
di
Leu
LL
==
(1.14)
Cọng suỏỳt cuọỹn dỏy nhỏỷn:

dt
di
Liiup
LL
==
(1.15)

Nng lổồỹng tổỡ trổồỡng tờch luợy trong cuọỹn dỏy:


==
t
0
)
t
(i
0
Ltt
diLidtpW
(1.16)
Vỏỷy
2
tt
iL
2
1
W =
. (1.17)
Nhổ vỏỷy õióỷn caớm L õỷc trổng cho hióỷn tổồỹng tờch luyợ nng lổồỹng tổỡ trổồỡng cuớa
cuọỹn dỏy.
7
5. Họự caớm M
Hióỷn tổồỹng họự caớm laỡ hióỷn tổồỹng xuỏỳt hióỷn tổỡ trổồỡng trong mọỹt cuọỹn dỏy do
doỡng õióỷn bióỳùn thión trong cuọỹn dỏy khaùc taỷo nón. Trón hỗnh 1.8a laỡ hai cuọỹn dỏy coù
lión hóỷ họự caớm vồùi nhau.
Tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 1 gọửm hai thaỡnh phỏửn :

1
=
11
+
12
(1-18)
trong õoù :
11
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 1 do chờnh doỡng õióỷn i
1
taỷo nón.

12
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 1 do doỡng õióỷn i
2
taỷo nón.
Tổồng tổỷ, tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 2 :

2
=
22
+
21
(1-19)
trong õoù :
22
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 2 do chờnh doỡng õióỷn i
2
taỷo nón.

21
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 2 do doỡng õióỷn i
1
taỷo nón.


M
+

_

+
_
u
1
u
2
i
1
i
2
L
1
L
2
(b)


21

11
(a)

i
1
u
2
1

1

+

_

2

2
+

_
i
2
u
1

Hỗnh 1.8 Hai cuọỹn dỏy gheùp họự caớm
M
+
_
+

_

u
1
u
2
i
1
i
2
L
1
L
2
(c)

M
+

_

+
_

u
1
u
2
i
1
i
2
L
1
L
2
(d)








Trổồỡng hồỹp trong mọi trổồỡng laỡ tuyóỳn tờnh, ta coù :

11
= L
1
i
1;

12

= M
12
i
2
(1-20)

22
= L
2
i
2;

21
= M
21
i
1
(1-21)
vồùi L
1
, L
2
tổồng ổùng laỡ hóỷ sọỳ tổỷ caớm cuớa cuọỹn dỏy 1 vaỡ 2.
M
12
= M
21
= M laỡ hóỷ sọỳ họự caớm giổợa hai cuọỹn dỏy.
Khi thay (1-20) vaỡ (1-21) vaỡo (1-18) vaỡ (1-19), ta vióỳt laỷi nhổ sau :
8

1
= L
1
i
1
Mi
2
(1-22)

2
= L
2
i
2
Mi
1
(1-23)
Vióỷc choỹn dỏu + hoỷc dỏỳu trổồùc M trong bióứu thổùc trón phuỷ thuọỹc vaỡo chióửu
quỏỳn caùc cuọỹn dỏy cuợng nhổ choỹn chióửu dổồng doỡng õióỷn i
1
vaỡ i
2
. Nóỳu cổỷc tờnh cuớa
caùc õióỷn aùp u
1
, u
2
vaỡ chióửu dổồng doỡng õióỷn i
1

, i
2
õổồỹc choỹn nhổ hỗnh 1.8a, thỗ theo
õởnh luỏỷt caớm ổùng õióỷn tổỡ Faraday, ta coù :

d
t
di
M
d
t
di
L
d
t
d
d
t
d
d
t
d
u
21
1
12111
1
=

+

=

=
(1-24)

d
t
di
M
d
t
di
L
d
t
d
d
t
d
d
t
d
u
12
2
21222
2
=

+

=

=
(1-25)
Cuợng nhổ õióỷn caớm L, õồn vở cuớa họự caớm M laỡ Henry (H). Ta thổồỡng kyù hióỷu họự
caớm giổợa 2 cuọỹn dỏy bũng chổợ M vaỡ muợi tón hai chióửu nhổ hỗnh 1.8b, vaỡ duỡng caùch
õaùnh dỏỳu hai cổỷc cuỡng tờnh cuớa cuọỹn dỏy bũng dỏỳu chỏỳm (*) õóứ xaùc õởnh dỏỳu cuớa
phổồng trỗnh (1.24) vaỡ (1.25). Nóỳu hai doỡng õióỷn i
1
vaỡ i
2
cuỡng õi vaỡo (hoỷc cuỡng õi
ra) caùc cổỷc tờnh õaùnh dỏỳu ỏỳy thỗ tổỡ thọng họự caớm
12
vaỡ tổỷ caớm
11
cuỡng chióửu. Cổỷc
cuỡng tờnh phuỷ thuọỹc chióửu quỏỳn dỏy vaỡ vở trờ caùc cuọỹn dỏy.
Tổỡ õởnh luỏỷt Lentz, vồùi qui ổồùc õaùnh dỏỳu caùc cổỷc cuỡng tờnh nhổ trón, coù thóứ suy
ra qui từc sau õỏy õóứ xaùc õởnh dỏỳu + hoỷc trổồùc bióứu thổùc M.di/dt cuớa õióỷn aùp họự
caớm.
Nóỳu doỡng õióỷn i coù chióửu dổồng õi vaỡo õỏửu coù dỏỳu chỏỳm trong mọỹt cuọỹn dỏy vaỡ
õióỷn aùp coù cổỷc tờnh + ồớ õỏửu coù dỏỳu chỏỳm trong cuọỹn dỏy kia thỗ õióỷn aùp họự caớm laỡ
M.di/dt, trổồỡng hồỹp ngổồỹc laỷi
M.di/dt.
Vờ duỷ nhổ hỗnh 1-8b, ta coù :

d

t
di
M
d
t
di
Lu
21
11
+=


d
t
di
M
d
t
di
Lu
12
22
+=

Vồùi hỗnh 1-8c, ta coù :

d
t
di
M

d
t
di
Lu
21
11
=


d
t
di
M
d
t
di
Lu
12
22
+=

Vồùi hỗnh 1-8d, ta coù :

d
t
di
M
d
t
di

Lu
21
11
+=


d
t
di
M
d
t
di
Lu
12
22
=

9
6. ióỷn dung C
ỷt mọỹt õióỷn aùp u
C
lón tuỷ õióỷn thỗ qua tuỷ seợ coù doỡng dởch chuyóứn i vaỡ ồớ hai baớn
cổỷc tuỷ õióỷn tờch luợy õióỷn tờch q (hỗnh 1.9).
i
Hỗnh 1.9 Tuỷ õióỷn
u
C
i
C

+

ióỷn dung C cuớa tuỷ õióỷn laỡ:
C =
C
u
q
(1.26).
ồn vở cuớa õióỷn dung laỡ F (Fara).
Doỡng õióỷn i qua tuỷ laỡ:

dt
du
C
dt
dq
i
C
==
(1.27).
Tổỡ (1.20), ta coù õióỷn aùp rồi trón tuỷ õióỷn coù õióỷn dung C laỡ :

)0(uidt
C
1
u
C
t
0

C
+=

. (1.28a)
Nóỳu ồớ thồỡi õióứm t = 0 maỡ u
C
(0) = 0, ta coù:


=
t
0
C
idt
C
1
u
(1.28b)
Cọng suỏỳt trón tuỷ õióỷn C laỡ:

dt
du
Cuiup
C
CCC
==
(1.29)
Nng lổồỹng õióỷn trổồỡng tờch luợy trong tuỷ õióỷn :

2

C
t
0
u
0
CCCtõ
Cu
2
1
duCudtpW
C
===

(1.30)
Vỏỷy õióỷn dung C õỷc trổng cho hióỷn tổồỹng tờch luyợ nng lổồỹng õióỷn trổồỡng trong
tuỷ õióỷn.
1.3.2. Mọ hỗnh maỷch õióỷn
Mọ hỗnh maỷch laỡ sồ õọử thay thóỳ maỷch õióỷn maỡ trong õoù quùa trỗnh nng lổồỹng vaỡ
kóỳt cỏỳu hỗnh hoỹc giọỳng nhổ maỷch õióỷn thổỷc, song caùc phỏửn tổớ cuớa maỷch õióỷn õổồỹc
thay thóỳ bũng caùc thọng sọỳ lyù tổồớng e, j, R, L,M, C.
Vờ duỷ, thaỡnh lỏỷp sồ õọử thay thóỳ maỷch õióỷn coù maỷch õióỷn thổỷc nhổ hỗnh 1.10a. óứ
thaỡnh lỏỷp mọ hỗnh maỷch õióỷn, õỏửu tión ta lióỷt kó caùc hióỷn tổồỹng nng lổồỹng xaớy ra
trong tổỡng phỏửn tổớ vaỡ thay thóỳ chuùng bũng caùc thọng sọỳ lyù tổồớng rọửi sau õoù nọỳi vồùi
nhau tuyỡ theo kóỳt cỏỳu hỗnh hoỹc cuớa maỷch.
Hỗnh 1.10b laỡ sồ õọử thay thóỳ cuớa maỷch õióỷn hỗnh 1.10a, trong õoù nóỳu maùy phaùt
õióỷn MF laỡ maùy phaùt xoay chióửu thỗ õổồỹc thay bũng thóỳ bũng e
MF
nọỳi tióỳp vồùi R
MF
vaỡ

L
MF
, õổồỡng dỏy õổồỹc thay thóỳ bũng R
d
vaỡ L
d
, boùng õeỡn õổồỹc thay thóỳ bũng R

,
10
cuọỹn dỏy Cd õổồỹc thay thóỳ bũng R
Cd
vaỡ L
Cd
. Trổồỡng hồỹp maùy phaùt MF laỡ maùy phaùt
õióỷn mọỹt chióửu thỗ maỷch õióỷn thay thóỳ trón hỗnh 1.10c
Mọ hỗnh maỷch õióỷn õổồỹc sổớ duỷng rỏỳt thuỏỷn lồỹi trong vióỷc nghión cổùu vaỡ tờnh
toaùn maỷch õióỷn vaỡ thióỳt bở õióỷn.


L
õ

Vấ DU 1.1 :

Mọỹt maùy phaùt õióỷn mọỹt chióửu khi khọng taới õióỷn aùp trón õỏửu cổỷc U
o
= 220V. Khi taới
coù doỡng õióỷn I = 10A, õióỷn aùp trón õỏửu cổỷc U

= 210V. Lỏỷp sồ õọử thay thóỳ cho maùy
phaùt õióỷn. Tờnh cọng suỏỳt nguọửn phaùt ra, cọng suỏỳt taới tióu thuỷ vaỡ cọng suỏỳt tọứn hao
trong maùy phaùt.
Baỡi giaới
Sồ õọử thay thóỳ cho maùy phaùt õióỷn trón hỗnh VD 1.1, gọửm nguọửn sõõ E nọỳi tióỳp
õióỷn trồớ R
o
laỡ nọỹi trồớ cuớa maùy. Ta coù phổồng trỗnh õởnh luỏỷt m cho nhaùnh coù
nguọửn:
U = E -R
o
I
Khi khọng taới I=0: E = U
o
= 220V
Khi coù taới I =10A :
=

=

= 1
10
210220
I
U
R
R
o
o

Cọng suỏỳt nguọửn: P
ng
= E.I = 220.10=2200W
Cọng suỏỳt taới : P
t
= U.I = 210.10=2100W
Cọng suỏỳt tọứn hao trong nguọửn :
P
th
= R
o
.I
2
= 1.10
2
=100W

(a)
MF

Cd
Hỗnh 1.10 Mọ hỗnh maỷch õióỷn
L
MF
R

R
Cd
R
d
R
MF
R
d
L
Cd
e
MF
L
õ
+

R
d
(b)
R

R
R
MF
Cd
R
d
+

e
MF
(c)
Hỗnh VD 1.1
+
_

E
R
o
U
_
+
11
1.4. PHÁN LAI V CẠC CHÃÚ ÂÄÜ LM VIÃÛC CA MẢCH ÂIÃÛN
1.4.1. Phán loải mảch âiãûn
1.
Phán theo dảng ca dng âiãûn
+ Mảch âiãûn mäüt chiãưu l mảch âiãûn cọ dng âiãûn mäüt chiãưu. Dng âiãûn mäüt
chiãưu l dng âiãûn cọ trë säú v chiãưu khäng thay âäøi theo thåìi gian (hçnh1.11).
+
Mảch âiãûn xoay chiãưu l mảch âiãûn cọ dng âiãûn xoay chiãưu. Dng âiãûn

xoay chiãưu l dng âiãûn cọ chiãưu biãún âäøi theo thåìi gian.
Dng âiãûn xoay chiãưu âỉåüc sỉí dủng nhiãưu nháút l dng âiãûn hçnh sin, biãún âäøi
hm sin theo thåìi gian (hçnh1.12)








i
0
I
t
Hçnh 1.11 Dng âiãûn mäüt chiãưu
i
0
t

H
ç
nh 1.12 Dng âiãûn xoay chiãưu
2.
Phán theo tênh cháút ca cạc pháưn tỉí.
+ Mảch âiãûn tuún tênh l mảch âiãûn m cạc thäng säú R, L, M, C âãưu tuún
tênh nghéa l R, L, M, C âãưu hàòng säú, khäng phủ thüc dng âiãûn i hồûc âiãûn ạp u
trãn chụng.
+
Mảch âiãûn phi tuún l mảch âiãûn cọ cạc thäng säú R, L, M, C phi tuún

nghéa l R, L, M, C thay âäøi theo dng âiãûn i hồûc âiãûn ạp u trãn chụng.
1.4.2. Chãú âäü lm viãûc ca mảch âiãûn
1.
Chãú âäü xạc láûp ca mảch âiãûn
:
Chãú âäü xạc láûp ca mảch âiãûn l quạ trçnh xy ra láu di trong mảch, dỉåïi tạc
âäüng ca ngưn, dng âiãûn v âiãûn ạp trãn cạc pháưn tỉí âảt trảng thại äø âënh. ÅÍ chãú
âäü xạc láûp, dng âiãûn v âiãûn ạp trãn cạc pháưn tỉí biãún thiãn theo qui lût biãún thiãn
ca ngưn.

2.
Chãú âäü quạ âäü ca mảch âiãûn
:

Chãú âäü quạ âäü ca mảch âiãûn l quạ trçnh náøy sinh trong mảch âiãûn, khi nọ
chuøn tỉì chãú âäü xạc láûp náưy sang chãú âäü xạc láûp khạc. Chãú âäü quạ âäü xy ra khi
âọng càõt hồûc thay âäøi cạc thäng säú ca mảch cọ chỉïa L, C. Thåìi gian quạ âäü Δt
thỉåìng ráút ngàõn. Trãn hçnh 1.13a,b, trỉåïc thåìi âiãøm t = 0 l chãú âäü xạc láûp c, sau
thåìi âiãøm t = Δt l chãú âäü xạc láûp måïi, cn 0 < t < Δt l chãú âäü quạ âäü.
12








i
Δ

t

I
1
t
Hçnh 1.13 Chãú âäü xạc láûp v quạ âäü
a. Dng âiãûn mäüt chiãưu; b. Dng âiãûn xoay chiãưu
I
2
i
Δ
t
i
1
t

i
2
0
0
(a) (b)
1.5. HAI ÂËNH LÛT KIRCHHOFF
1.5.1. Âënh lût Kirchhoff 1 (K1)
Âënh lût Kirchhoff 1 cn gi l âënh lût Kirchhoff vãư dng âiãûn, âỉåüc phạt
biãøu nhỉ sau :
Täøng âải säú cạc dng âiãûn tải mäüt nụt báút k bàòng khäng.

0i
nụt
k

=±
∑
(1.31)
trong âọ, nãúu qui ỉåïc dng âiãûn âi âãún nụt mang dáúu dỉång (+) thç dng âiãûn råìi
khi nụt phi mang dáúu ám (-) v ngỉåüc lải.
VÊ DỦ 1.2 :

p dủng âënh lût Kirchhoff 1, viãút tải nụt K
åí hçnh 1.14. Ta cọ :
i
1
- i
2
- i
3
= 0.
1.5.2. Âënh lût Kirchhoff 2 (K 2)
Âënh lût ny cn gi l âënh lût Kirchhoff
vãư âiãûn ạp, âỉåüc phạt biãøu nhỉ sau:
Täøng âải säú cạc âiãûn ạp trãn cạc pháưn tỉí dc theo táút c cạc nhạnh trong mäüt
vng kên våïi chiãưu ty bàòng khäng.
0u
vng
k
=±
∑
(1.32)
Nãúu chiãưu mảch vng âi tỉì cỉûc + sang − ca mäüt âiãûn ạp thç âiãûn ạp âọ mang
dáúu +, cn ngỉåüc lải mang dáúu −.
i

1
i
2
i
3
K

Hçnh 1.14 Mäüt nụt ca mảch âiãûn

VÊ DỦ 1.3
:
Nhỉ trãn hçnh 1-15, ạp dủng âënh lût Kirchhoff vãư âiãûn ạp viãút phỉång trçnh
âiãûn ạp cho hai mảch vng I v II, nhỉ sau :
13
u
1
- u
2
+ e
2
- e
1
= 0
u
1
- u
3
+ e
3
- e

1
= 0
Chuyóứn vóỳ caùc sõõ, ta coù :
u
1
- u
2
= e
1
- e
2

u
1
- u
3
= e
1
- e
3

Nhổ vỏỷy ta vióỳt laỷi phổồng trỗnh
(1.32) nhổ sau :




=

oỡngvvoỡng

kpt
eu
(1.33)
trong õoù u
pt
laỡ õióỷn aùp trón caùc phỏửn tổớ khọng phaới laỡ nguọửn sõõ
ởnh luỏỷt Kirchhoff 2 õổồỹc phaùt bióứu laỷi nhổ sau :
i theo mọỹt voỡng kờn vồùi chióửu tuỡy yù, tọứng õaỷi sọỳ caùc suỷt aùp trón caùc phỏửn
tổớ bũng tọứng õaỷi sọỳ caùc sõõ; trong õoù, nóỳu chióửu voỡng õi tổỡ cổỷc tờnh + sang cổỷc
tờnh cuớa õióỷn aùp thỗ

õióỷn aùp õoù mang dỏỳu +, coỡn ngổồỹc laỷi mang dỏỳu vaỡ nóỳu
chióửu voỡng õi tổỡ cổỷc tờnh

sang cổỷc tờnh +

cuớa sõõ thỗ sõõ õoù mang dỏỳu +, coỡn
ngổồỹc laỷi mang dỏỳu
.

Ta coù thóứ vióỳt õióỷn aùp trón caùc phỏửn tổớ thọng qua caùc bióỳn cuớa nhaùnh, nón bióứu
thổùc (1-33) coù thóứ vióỳt laỷi thaỡnh :



=
k
k
k
k

kkk
e)dti
C
1
dt
di
LiR(
(1-34)
Trong õoù, chióửu maỷch voỡng cuỡng chióửu dổồng doỡng õióỷn mang dỏu dổồng coỡn
ngổồỹc laỷi mang dỏỳu ỏm.
Vấ DU 1.4
:
Aùp duỷng õởnh luỏỷt Kirchhoff 2, vióỳt cho maỷch
voỡng hỗnh 1.16 :


=++
1211
2
23
3
33
eeiR
dt
di
Ldti
C
1
iR
ởnh luỏỷt Kirchhoff 2 noùi lón tờnh chỏỳt thóỳ

cuớa maỷch õióỷn. Trong mọỹt maỷch õióỷn xuỏỳt phaùt tổỡ
mọỹt õióứm theo mọỹt voỡng kờn vaỡ trồớ laỷi vở trờ xuỏỳt
phaùt thỗ lổồỹng tng thóỳ bũng khọng.
Hai õởnh luỏỷt Kirchhoff dióựn taớ õỏửy õuớ quan
R
3
C
3
e
2
L
2
R
1
e
1
i
2
i
1
i
3
Hỗnh 1-16. Mọỹt maỷch voỡng kờn

+


Hỡnh 1-15
R
2

e
2
+

R
1
e
1
+

R
3
e
3
+


u
1
+


u
2
+

u
3
+
(I)

(II)
14
hóỷ doỡng õióỷn vaỡ õióỷn aùp trong maỷch õióỷn. Dổỷa trón hai õởnh luỏỷt naỡy ngổồỡi ta coù thóứ
xỏy dổỷng caùc phổồng phaùp giaới maỷch õióỷn.

]R R^


BAèI TP

Bi s 1.1. Cho bit mch in hỡnh 1-1 cú bao nhiờu nhỏnh, bao nhiờu nỳt v bao
nhiờu mch vũng. Hóy nờu ra cỏc nhỏnh gm nhng phn t no ? Cỏc vũng qua cỏc
nhỏnh no v cỏc nỳt l im gp nhau ca cỏc nhỏnh no ?

Bi s 1.2. Cho mch in nh hỡnh 1-2.
1. Mch in cú bao nhiờu
nhỏnh, bao nhiờu nỳt v bao
nhiờu mch vũng ?.
R
1
R
4
C
4
R
5
e
1
Hỡnh 1-1
R

3
L
3
e
2
L
2
+


+
2. Hóy nờu ra cỏc nhỏnh gm
nhng phn t no ? Cỏc
vũng qua cỏc nhỏnh no v
cỏc nỳt l im gp nhau
ca cỏc nhỏnh no ?
3. Hóy vit biu thc in ỏp
trờn cỏc phn t v cỏc
nhỏnh ?

Bi s
1.3. Cho mch in hỡnh 1-2 & hỡnh 1-3.
1. Gi thit mi nhỏnh mt dũng in v nh chiu dng dũng in trờn
cỏc nhỏnh? Gi thit v in ỏp v chiu dng in ỏp trờn cỏc phn t.
2. p dng nh lut Kirchhoff 1& 2 vit cỏc phng trỡnh v dũng cho
cỏc nỳt v cỏc phng trỡnh v in ỏp cho cỏc
mch vũng ?
R
1
R

4
R
5
Hỡnh 1-2
R
6
L
6
L
2
L
3
e
1
+

e
2
+

e
3
+



R
1
R
4

C
4
R
5
Hỡnh 1-3
R
3
L
3
L
2
e
2
+

e
1
+

15
Bi s 1.4. Hóy t v mt mch in gm 3 nhỏnh ni song song. Mi nhỏnh u cú
mt ngun s v hai phn t.
1. Dựng nh lut Kirchhoff 1& 2 vit cỏc phng trỡnh v dũng cho cỏc
nỳt v cỏc phng trỡnh v in ỏp cho cỏc mch vũng ?
2. T cỏc phng trỡnh ca cõu 1, hóy tỡm mt h phng trỡnh c lp ?
(mt phng trỡnh no ú trong h khụng suy ra t cỏc phng trỡnh khỏc
ca h).

Bi s 1.5. Mt h tiờu th (gia ỡnh) s dng in li, ni vo li bng hai dõy
dn cú bc cỏch in v tit din mi dõy dn 3mm
2
. Khong cỏch t h tiờu th n
li in cú in ỏp 220V l 600m. H tiờu th cú ph ti l hai búng ốn trũn, mi
búng cú cụng sut 100W - 220V. B qua in cm ng dõy L
d
= 0 v cho rng
in tr sut ca dõy dn l 1/50 (
.mm
2
/m). V mụ hỡnh mch in v tớnh dũng
in chy trờn dõy dn khi in ỏp li in (u ngun) l 220V.
aùp sọỳ :
0,88A

Bi s 1.6. Mọỹt maùy phaùt õióỷn mọỹt chióửu khi khọng taới õióỷn aùp trón õỏửu cổỷc U
o
=
230V. Khi taới coù doỡng õióỷn I = 20A, õióỷn aùp trón õỏửu cổỷc U

= 220V. Lỏỷp sồ õọử thay
thóỳ cho maùy phaùt õióỷn. Tờnh cọng suỏỳt nguọửn phaùt ra, cọng suỏỳt taới tióu thuỷ vaỡ cọng
suỏỳt tọứn hao trong maùy phaùt.
aùp sọỳ : 4600W; 4400W; 200W
Bi s 1.7. ch to mt bp in cụng sut 600W, in ỏp 220V ngi ta dựng
dõy in tr. Tớnh:
1. Dũng in bp tiờu th
2. in tr ca bp
3. Nu dựng dõy in tr chiu di 5m, in tr sut nhit lm vic bng
1,3.10
-6
m thỡ ng kớnh ca dõy dn bng bao nhiờu ?
aùp sọỳ :
2,73A; 80,6; 0,32mm

]R
R^