Giải Tích Mạch Bài Giảng Đại Học Bách Khoa(có đề thi)

ECA-Ch1.1&1.2
1
Chương 1 Các khái niệm và luật cơ bản
1.1 Giới thiệu
 Mục đích môn học:
Phân tích các hiện tượng vật lý (quá
trình điện từ) xảy ra trong mạch điện.
 Các dạng bài toán thường dùng:
1. Mô hình mạch : mô hình chỉ phụ thuộc vào
thời gian : X(t). Mô hình tương đối đơn giản.
2. Mô hình trường: mô hình phụ thuộc vào các
biến không gian: X(x,y,z,t). Mô hình này
tương đối chính xác nhưng phức tạp về mặt
tính toán.
ECA-Ch1.1&1.2
2
1.2 Mô hình mạch (circuit)
 Mạch điện thực :
¾ Thực hiện mạch Giải tóan trên giấy !!!
 Mô hình mạch: khảo sát mạch thực -> khảo sát trên mô hình.
ECA-Ch1.1&1.2
3
 Vò trí môn học trong quá trình
Kết quả
Mô hình
mạch
Lời giải
v 1.1V
v 3.2V
v 2.4V
v 5.5V

v 4.5V
1
2
3
4
5
=
=
=
=
=
Mạch
thực
Mạch Điện 1
Ptrình
tóan
YYYYY
YYYYY
YYYYY
YYYYY
YYYYY
I
I
I
I
I
s
s
s
s

s
11 12 13 14 15
21 22 23 24 25
31 32 33 34 35
41 42 43 44 45
51 52 53 54 55
1
2
3
4
5

































=

















v
v
v
v
v
1
2
3
4
5
ECA-Ch1.1&1.2
4
 Cấu trúc mạch điện (mô hình mạch) :
 Mạch (Circuit) :
1. phần tử mạch (elements)
2. dây nối (wire)
 phần tử mạch (elements) : Phân loại :
i. phần tử nguồn (source)
ii. phần tử tải (load).
 Theo tính chất :
 Theo cấu trúc : tùy thuộc số cực của phần tử mạch.
ECA-Ch1.1&1.2
5
 Cấu trúc phần tử mạch :
phần tử 2 cực phần tử 3 cực phần tử 4 cực
…
ECA-Ch1.1&1.2
6
 Mạng (network) :
 Đònh nghóa:

 Mạng thụ động (passive) và mạng tích cực (active) :
One-port
network
 Mạng một cửa và mạng hai cửa :
Two-port
network
port
Primary port Secondary port
ECA-Ch1.1&1.2
7
 Các đại lượng điện áp và dòng điện
a) Điện áp:
 Công cần thiết để dòch chuyển một đơn vò điện tích dương
từ A đến B.
W
u(V)
q
d
d
=
 Cực tính của điện áp phải được chọn trước:
+
u
i
A
B
 Điện áp là đại lượng đại số (có dấu) : ký hiệu → đáp số .
ECA-Ch1.1&1.2
8
 Các đại lượng điện áp và dòng điện

 Khái niệm chiều sụt áp :
 Điện áp còn gọi là hiệu điện thế:
u = u
AB
= ϕ
A
- ϕ
B
.
+
u
i
A
B
 Khi một trong 2 điểm là ground ( điện thế = 0) ,
ta có :
u = u
AB
= ϕ
A
The ground symbol we’ll use
(earth ground)
Another ground symbol
(chasis ground)
 Ký hiệu điểm có thế = 0 :
ECA-Ch1.1&1.2
9
 Đo điện áp :
 Thiết bò dùng là volt kế (voltmeter).
 Mắc song song phần tử mạch cần đo .

 Que đỏ của volt kế đặt tại cực + của
điện áp cần đo .
+ -
U
AB
ECA-Ch1.1&1.2
10
b) Dòng điện :
 biến thiên điện
tích trong một đơn
vò thời gian
q
i(A)
d
dt
=
ECA-Ch1.1&1.2
11
 Dòng điện :
 Dòng điện phải được chọn chiều , ký hiệu
bằng mũi tên trên mạch.
 Thường ký hiệu i
1
hay i
R
.
+
u
i
1

= 5 A
A
B
i
2
= - 5 A
 Trong sơ đồ mạch , chiều dòng điện chính
là chiều chuyển dòch các hạt mang điện tích
dương trong môi trường dẫn điện.
 Dòng điện là đại lượng đại số (có dấu) : ký hiệu → đáp số .
ECA-Ch1.1&1.2
12
 Đo dòng điện:
 Thiết bò dùng là amper kế
(ammeter).
 Mắc nối tiếp phần tử mạch
cần đo dòng .
 Que đỏ của amper kế là
chiều đi vào của dòng cần đo .
ECA - Ch1.3
1
1.3 Các phần tử mạch cơ bản
1.3.1 Điện trở (resistor) :
 R : giá trò điện trở (resistance) ,đơn vò : Ohm (Ω) và các ước
số,bội số của nó.
 là phần tử tải 2 cực , có quan hệ u,i :
u(t) R.i(t)=
10
-12
10

-9
10
-6
10
-3
10
3
10
6
10
9
10
12
pΩnΩµΩmΩkΩMΩGΩTΩ
 Bảng ước số và bội số của R trong hệ SI:
ECA - Ch1.3
2
 Các trường hợp đặc biệt :
i. R = 0 : ngắn mạch .
+
-
u = 0
i
R = 0
u
i = 0
+
-
R = ∞
ii. R = ∞ : hở mạch .

ECA - Ch1.3
3
 Điện trở vạch màu
Rất thông dụng trong thực tế là giá trò các điện trở
cho dưới dạng mã vạch màu.
3
10)( ValueResistor
21
b
bb ×=
valueactualin tolerance%
4
=
b
ECA - Ch1.3
4
1.3.2 Điện dẫn (conductor)
 là phần tử tải 2 cực , có quan hệ u,i :
i(t) G.u(t)
=
 G = 1/R = giá trò điện dẫn .
 Đơn vò:
Siemen (S) : hệ SI.
và các ước số, bội số
như phần tử điện trở.
mho : hệ USA.
()
(Ω)
i. G = 0 : hở mạch.
ii. G = ∞ : ngắn mạch .

 Các trường hợp đặc biệt:
ECA - Ch1.3
5
1.3.3 Tụ điện (capacitor)
 C : giá trò điện dung , đvò Farad (F) & các ước số của nó .
C
C
u
iC
d
dt
=
 Là phần tử tải 2 cực , quan hệ áp , dòng trên nó:
10
-12
10
-9
10
-6
10
-3
pFnFµ(u)FmF
440pF
ECA - Ch1.3
6
 Tụ điện thực :
Điện môi
Kim loại
d
A

C
ε
=
 Tụ đơn giản :
 Và các lọai tụ điện
thực tế :
ECA - Ch1.3
7
1.3.4 Cuộn dây (inductor)
 L : giá trò điện cảm (hay điện cảm bản thân) (self-
inductance), đvò Henri (H) & các ước số .
L
L
i
uL
d
dt
=
 Là phần tử tải 2 cực , quan hệ áp dòng trên nó :
10
-12
10
-9
10
-6
10
-3
pHnHµHmH
ECA - Ch1.3
8

 Cuộn dây thực :
 Điện cảm đơn giản :
2
N
A
L
d
µ
=
 Và các lọai cuộn dây : lõi không khí và lõi là sắt từ :
ECA - Ch1.3
9
1.3.5 Hỗ cảm (mutual inductance)
 Mô hình mạch của hệ 2 cuộn dây có tương tác về từ.
12
11
21
22
uL M
uL M
di di
dt dt
di di
dt dt

=± ±





=± ±


 Phần tử tải 4 cực , có quan hệ áp , dòng trên các cực:
C12
Mk LL(H)=
C
0k 1
<
<
ECA - Ch1.3
10
 Xác đònh cực cùng tên:
 Cực cùng tên (ký hiệu : * , ± , • … ) : xác đònh chúng từ chiều
quấn dây.
ECA - Ch1.3
11
 Xác đònh dấu của hệ phương trình
a) Dấu của Tphần điện áp do cảm bản thân :
b) Dấu của Tphần điện áp do cảm hỗ cảm :
a)
b)
c)
d)
ECA - Ch1.3
12
1.3.6 Máy biến áp lý tưởng (ideal transf.)
a) Mô hình: có 2 điều kiện để máy biến áp thực được xét với
mô hình máy biến áp lý tưởng .
ECA - Ch1.3

13
b) Hệ phương trình máy biến áp lý tưởng:
 Từ thông móc vòng qua 2 cuộn dây là như nhau:
11
11
22
22
u() N ()
uN
uN
u() N ()
d
tt
dt
d
tt
dt
φ
φ

=


⇒=


=


12

21
iN
iN
⇒=−
11 2 2
u()i() u()i() 0tt tt+=
 Máy biến áp không tổn hao :
 Nếu ta đặt :
2
1
N
n
N
=
11
22
12
21
uN
1
uNn
iN
n
iN

==





=
−=−

