MẠCH ĐIỆN
1
CHƯƠNG 1
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
VỀ MẠCH ĐIỆN
2
1.1 Mạch điện
Mạch điện: là một hệ thống gồm các thiết bị
điện, điện tử ghép lại.Trong đó xảy ra các quá
trình truyền đạt, biến đổi năng lượng hay tín
hiệu điện từ đo bởi các đại lượng dòng điện,
điện áp.
Nhánh: là một đoạn gồm những phần tử ghép
nối tiếp nhau, trong đó có cùng một dòng điện
chạy thông từ đầu nọ đến đầu kia.
Nút: là giao điểm gặp nhau của 3 nhánh trở
lên.
Vòng (mạch vòng, mắt lưới): là một lối đi khép
kín qua các nhánh.
3
VÍ DỤ
Cho mạch điện như hình vẽ.
Xác định: số nhánh, số nút, số
vòng
Mạch điện có 3 nhánh 2 nút và 3 vòng
4
1.2 Công suất và năng
lượng
Công suất tức thời:P u.i (W)
T
1
p.dt
T0
Công suất tác dụng: P
Công suất tiêu thụ trên điện trở R:
P RI2
1 2
Năng lượng tích luỹ trong cuộn dây:
WL Li (J)
2
1 2
Năng lượng tich luỹ trong tụ điện:
WC Cu (J)
2
5
1.3 Các phần tử của mạch
điện
Điện trở
Đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng
lượng biến điện năng thành nhiệt năng
Ký hiệu R; Đơn vị: (ohm)
u R R.i
Điện dẫn:
1
g
R
Đơn vị: mho hoặc S
6
Điện
cảm
Đặc trưng cho khả năng tạo nên từ trường của
phần
tử mạch điện.
Ký hiệu: L
Đơn vị: Henry (H)
Điện áp đặt giữa hai đầu của điện cảm
di
u L L
dt
7
Điện
dung
Đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng điện
trường.
Ký hiệu: C Đơn vị: Farad (F)
điện áp đặt giữa hai đầu của tụ điện
1
uC idt
c
8
Nguồn áp độc lập
Nguồn áp một chiều
Ký hiệu:
E: là giá trị của nguồn
áp.Chiều của điện áp từ +
sang -.
Chiều của sức điện động
ngược lại
Nguồn áp xoay chiều
Ký hiệu:
Ví dụ: V = 10 cos2t
Mang dấu “+” và “ –” là
vì tại thời điểm gốc thì t =
0
9
Nguồn dòng độc lập
Nguồn dòng độc lập cung cấp trên hai đầu
cực của nguồn một dòng điện là bao
nhiêu Ampe
Ký hiệu:
I : là giá trị của nguồn dòng
đơn vị (A)
Chiều mũi tên chỉ chiều của dòng điện
10
Nguồn phụ thuộc
Nguồn áp phụ thuộc áp
VCVS (Voltage Control
Voltage Source)
Ký hiệu:
Nguồn áp phụ thuộc
dòng
CCVS (Current Controlled
Voltage Source)
Ký hiệu:
u 2 αu1
u 2 ri1
11
Nguồn phụ thuộc
Nguồn dòng phụ thuộc áp
VCCS (Voltage Controlled
Current Source)
Ký hiệu:
i 2 gu1
Nguồn dòng phụ thuộc
dòng
CCCS (Current Controlled
Current Source)
Ký hiệu:
i 2 βi1
12
1.4 Hai định luật KIRCHHOFF
Định luật Kirchhoff 1(Định luật nút, Định luật
dòng)
Tổng đại số các dòng điện tại một nút bằng 0.
Với dòng đi vào nút mang dấu dương (+)
dòng đi ra nút mang dấu (-)
Phương trình định luật K1:
i 0
13
1.4 Hai định luật KIRCHHOFF
Định luật Kirchhoff 2 (Định luật áp,Định luật
vòng)
Đi theo một vòng kín với chiều tùy ý chọn thì
tổng đại số các điện áp trên các phần tử bằng
0. Với chiều của i,u, cùng chiều đi của vòng thì
mang dấu (+), ngược lại mang dấu(-)
u 0
Phương trình định luật K2:
Chú ý: nếu mạch có d nút, n nhánh thì ta có (d-1)
phương trình định luật K 1 và (n-d+1) phương trình
14
VÍ DỤ 1
Cho mạch điện như hình vẽ
sau
Áp dụng định luật Kirchhoff 1 và 2 tìm i và Uab
15
GiẢI
Theo định luật Kirchhoff 1 ta có:
- Tại nút c:
-i1 -1- 12/4 = 0 i1 = - 4 (A)
- Tại nút d: i2 = i1 + 6 = 2 (A)
- Tại nút e:
i = 1 + i2 = 3 (A)
Theo định luật Kirchhoff 2 ta có:
Uab = Uae + Ued + Udc + Ucb
= (-i).3 + (-i2).2 + (-i1).5 + 12= 19(V)
16
VÍ DỤ 2
Cho mạch điện như hình vẽ
sau
Áp dụng định luật Kirchhoff 1, Kirchhoff 2 tính U0.
17
GiẢI
Tại nút a theo định luật K1
I1 – I2 + 99I1 = 0
(1)
Viết phương trình theo định
luật K2 cho vòng
500I1 + 95I2 = 2
(2)
Giải hệ phương trình ta có
I2 = 0.02 A
Do đó U0 = 95I2 = 1.9V
18
VÍ DỤ 3
Cho mạch điện như hình vẽ
sau
Tìm các dòng điện I1, I2, I3
19
GiẢI
Áp dụng K1: -I1 – I2 + I3 + 5 = 0
Áp dụng K2 cho 2 vòng I và II:
-3I1 + 6I2 = 0
-6I2 – 12I3 = -24
Giải hệ phương trình ta có
I1 = 4 A; I2 = 2 A; I3 = 1 A
20
1.5 Biến đổi tương đương
mạch
Biến đổi tương đương điện trở R mắc nối tiếp
n
R tđ R k
1
Biến đổi tương đương điện dẫn g mắc song song
n
g tđ g k
1
R1.R2
R tđ
R 2 R1
21
Mạch chia dòng điện
(định lý chia dòng)
Khi biết I, R1, R2. Tìm I1,
I2.
R2
I1 I *
R1 R 2
R1
I 2 I *
I I1
R1 R 2
22
Biến đổi tương đương điện trở mắc
hình sao sang tam giác: Y
R1.R 2
R a R1 R 2
R3
R 3.R 2
R b R 3 R 2
R1
R c R1 R3
R1.R3
R2
Nếu R1 = R2 = R3 = RY
R a = Rb = R c = R
R = 3 RY
23
Biến đổi tương đương điện trở mắc
hình tam giác sang hình sao: Y
R c .Ra
R1
Ra R b R c
R a .R b
R2
Ra Rb R c
R c .R b
R3
Ra Rb R c
Nếu Ra = Rb = Rc = R
R 1 = R 2 = R3 = R Y
RY = R/3
24
Biến đổi tương đương nguồn sức điện
động nối tiếp
Etđ = E1 – E2 – E3
n
E tđ E k (Chú ý
1
chiều)
25