ĐIỆN TỬ CƠ BẢN -MẠCH ĐIỆN

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
Cơ bản về mạch điện

1


•

Mạch điện căn bản
Khoá K (công tắc)

E+

I

Đèn
II

I

I = V/R

R

dây dẫn

•
•

Khoá K hở: Đèn tắt ( Mạch hở, I = 0)
Khoá K đóng: Đèn sáng ( Mạch kín, I khác không)

2


I. Những phần tử mạch điện
•
•

•

Sơ đồ mạch điện cơ bản:
Dâaây dẫn

K

Nguồn cấp
điệnDC
Bộ phận tieâu thụ

Tải

Chỉ thị
(chọn)
coù thể khoâng coù

điện do nguồn cung cấp

3

II. Các định luật mạch điện
•

1. Định luật Ohm

VAB

•

+

-

A

B
I

•
•

R

Khi có dòng điện I chãy qua vật dẫn có diện trở R thì ta có hiệu điện thế
giữa A và B cho bởi:
VAB = RI

I = VAB/R

Thí dụ 1: Cho I = 2 A, R = 10

R = VAB/I

 VAB = 10

2. Đònh luật Joule

(2 A) = 20 V

Ω

Ω

Khi có dòng điện I chạy qua vật dẩn có điện trở R thì công suất
tán nhiệt của R được cho bởi:

•
•

P=I

2

tiêu

2
R = VI = V /R ( W)

Thí dụ: Cho I = 3 A, R = 2

2
 P = 2(3 ) = 18 W

Ω
4


2. Định luật Kirchhof
•

1). Đònh luật Kirchhoof về dòng điện (KCL)

•

Dòng điện tổng cộng

i1

I2

tại một nút ( nútj) là
bằng không (zero)
I3

•

n

∑i
j =1

j

=0

j

I4

H. 2

với qui ước:

- Dòng điện đi vào nút có dấu - Dòng điện di ra khỏi nút mang dấu +

•

Thí dụ trên h.2 cho:
- I1+ I2 +I3 – I4 = 0

•

hay I1 + I4 = I2 + I3

Tổng quát: Tổng số dòng điện đi vào = tổng số dòng điện đi ra khỏi nút.

5


•b). Đònh luật Kirchhof về điện thế (KVL)

•Tổng cộng điện thế của một vòng mạch điện là bằng không:
với qui ước: khi ta chọn chiều dòng điện bất kỳ,

n

∑V
k =1

k

= 0,

- Điện thế có dấu – khi dòng điện đi vào cực – của nguồn điện,
- Khi giải xong, nếu I > 0 chiều dòng điện được chọn là đúng
nếu I < 0 chiều dòng điện chọn sai, phải đổi chiều ngược lại.
Thí dụ1: Phương pháp vòng
Cho mạch điện theo h.3:

•

Chọn chiều dòng điện theo H.3, cho:
-V+V1+V2+V3 =0
-V + R1I + R2I+ R3I =0

R1
1 I

•Suy ra:

+

V
12V
12
•Vậy chiều
I = dòng điện= được chọn là
= đúng.
= 2A > 0
•Ta có thể Rviết:
( 1 + 2 + 3) Ω 6
1 + R3 + R4

R2
2

V
12V
R3
3

V = V1 + V2 + V3

•Hoặc theo phát biểu sau: Điện thế của mạch chính bằng tổng điện thế của các
nhánh phụ mắc nối tiếp tạo thành mạch chính đó.

6


Thí dụ 2: Tính dòng điện qua điện trở tải RL theo mạch ở H.4 :
Giải:

R1
1k
I1

Ta chọn chiều dòng I1, I2
chạy trong vòng thứ 1 và
vòng thứ 2 như ở H.4.

•

V
12V

Áp dụng đònh luật Kirchhof

R2
1k

I1

I2
I2

−V + R1 I1 + R2 ( I1 − I 2 ) = 0

(1)

R2 ( I 2 − I1 ) + R3 I 2 + RL I 2 = 0

(2)

(1) ⇒ V = ( R1 + R2 ) I1 − R2 I 2

(3)

C

I2
+

cho:

•

R3
2k

A

RL
4

dong dien
D

B

(2) ⇒ ( R2 +(I2R)=3 +1kRL(I1) I)2 =7 I2R1=I11 I1 (4)
(5)

Thay trò số các điện trở vào được:
(4) ( 1+2+4) K

(3)  V = (1 + 1 k

•

Kết quả:

) I1 – 1k

Ω
Ω

I2 = 12 V/ 13 k

(I2)  12V = 2k

Ω
Ω

(7I2 ) – 1k

(I2 )= 13k

(I2)

=0,923 mA

Ω

Ω

Ω

Ω
7


Thí dụ: phương pháp nút
Cho mạch:

•

1
e1

R1

Áp dụng đònh luật

-Nút 1 cho:

+
V

I3 − I 4 + I = 0
e1 − e2 e2
− +I =0

R3
R4

I1
I2

R2

I3
I4

R4

I

-

-

I1 − I 2 − I 3 = 0
V − e e1 e1− e2
− −
=0
R1
R2
R3

+

-

− I1 + I 2 + I 3 = 0

Nút 2: 1

R3
+

Kirchof về dòng

-

2
e2

4

(1)

 1 1 1  e2
V
( 1) ⇒ = e1  + + ÷−
R1
 R1 R2 R3  R3
1 1
e1
2
⇒
I
=

−
+
e
+ ÷
2
(2) ( )
R3
 R3 R4 

(3)
(4)
8


•

•

Hoặc viết lại theo dạng điện dẫn:

G1V = e1 ( G1 + G2 + G3 ) − e2G3

(5)

I = −e1G3 + e2 ( G3 + G4 )

(6)

Giải theo qui tắc Cramer, cho:

G1 + G2 + G3

 − G3

 e1  G1 0  V 
 
  = 
G3 + G4  e2  0 1  I 
− G3

(7)

[ G ] [ e] = [ S ] [ s ]
VG1 ( G3 + G4 ) + IG3
e1 =
( G1 + G2 + G3 ) ( G3 + G4 ) − G32
=
e2 =

V ( G1G3 + G1G4 ) + IG3
G1G3 + G1G4 + G2G3 + G2G4 + G3 G4

G1G3V + ( G1 + G2 + G3 ) I
( G1 + G2 + G3 ) ( G3 + G4 ) − G32

9


Tổng quát phương pháp Kirchoff

10


11


Phương pháp Phân giải nút .
Áp dụng phương pháp KVL, KCL
1. Chọn nút tham chiếu ( mass, đất) để đo điện thế từ đó.
2. Gán tên điện thế của các nút còn lại so với đất. Đó là những ẩn số đầu tiên.

3. Viết KCL cho tất cả nhưng nút đất, thay thế luật linh kiện và KVL.
4. Giải các điện thế nút.
5. Trở lại giải các điện thế và dòng điện nhánh ( nghĩa là các ẩn số thứ cấp)

12


13


14


15


16

17


Thí dụ:
•
•

•
•

•
•

Cho mạch điện h.

với V=1V, R1 = 3

, R2 = 4

Ω

, R3 = 2

Ω

, R4 = 5

I = 1A. Tính trò e1, e2, và dòng I chạy qua điện trở R4.

Ω

Ω

Giải:
R3
2

Tại nút 1, KCL cho:

e1 − 1 e1 e1 − e2
+ +
+2=0
3
4
2
Tại nút 2, KCL cho:

R1
3

V
1V

+

2A

e1

R2

4

e2

i

R4
5

1A

-

e −e e
−2 +
+ −1 = 0
e1 = 0,65V
2
5

Giải hệ thống2 phương
trình
1
2 cho:
e2 = 4,75V

i = 4,75/ 5 = 0,95A

18

19


20


IV. Nguyên lý chồng chất (xếp
chồng)
Cho mạch như trên thí dụ trên, nhưng giờ có thêm nguồn tác động V2:

1
e1

R1

Giải:

2
e2

R3
+

+
+
V1

-

I1
I2

R2

I3
I4

R4

+

I

V2
-

-4

( V1 − e1 ) G1 + ( V2 − e1 ) G2 + ( e2 − e1 ) G3 = 0
( e2 − e1 ) G3 − e2G4 + I = 0
V1G1 + V2G2 = e1 ( G1 + G2 + G3 ) − e2G3
I = −e1G3 + e2 ( G3 + G4 )

21


•

Giải được:

( V1G1 + V2G2 ) ( G3 + G4 ) + IG3
( G1 + G2 + G3 ) ( G3 + G4 ) − G32
V1G1 ( G3 + G4 ) + V2G2 ( G3 + G4 ) + IG3
=

e1 =

•
•

Nhận xét:

G1G3 + G1G4 + G2G3 + G2G4 + G3 G4

Ta có thể giải bằng cách cho V2 = 0 và I = 0, giải mạch theo V1,cho e1A:

V1G1
G1 theo
+ G2 V2,
+ Gcho:
3G4 ( G3 + G4 )
• Cho V1=0, I =0 , giải e1B
e1 A =

V2G2
e
=
1B e1c theo I:
• Cho V1 =0, V2 =0, giải

G1 + G2 + G3G4 ( G3 + G4 )

e1C =

IG3
( G1 + G2 ) G3 + G4 ( G1 + G2 ) + G3G4
22




Ta coự keỏt quaỷ:

e1 = e1 A + e1B + e1C


Toồng quaựt:

V1G1a + V2G1b + .... + I + ....... = e1G11 + e2G12 + ...
V1G2 a + ............................... = e1G21 + e2G22 + ...
V1G1c + ................................ = e1G31 + e2G32 + G33 ...


Kết luận
Phát biểu nguyên lý xếp chồng:
1. Giử nguồn tác động 1 và cho các
nguồn khác không tác động ( cho nguồn
thế nối tắt, nguồn dòng hở).
2. Giải mạch tương đương đó để tìm
đáp ứng 1

3. Tiếp túc cho nguồn 2 tác động và
cho các nguồn còn lại (nguồn1, nguồn
3….) giải mạch tìm đáp ứng 2.
4. Tiếp tục với các nguồn còn lại
(nếu có)….
5. Đáp ứng tổng cộng bằng cách
cộng tất cả các đáp ứng trên lại .
24


25