LÝ THUYẾT MẠCH Phạm Khánh Tùng - Bộ môn Kỹ thuật điện tungpk@hnue.edu.vn Hnue.edu.vn/directory/tungpk Giới thiệu Ngành Kỹ thuật điện: - Nghiên cứu, thiết kế, sản xuất, quản lý sản phẩm hệ thống sử dụng điện - Có liên quan đến hệ thống sản xuất, truyền dẫn đo tín hiệu điện - Áp dụng định luật vật lý điện từ vào việc chế tạo sản phẩm dịch vụ cho người Cơ sở Kỹ thuật điện phần chung sở lĩnh vực kỹ thuật điện, bao gồm: - Điện tử công suất, động & máy phát, hệ thống truyền tải - Khuyếch đại, mạch tương tự, kỹ thuật & thiết bị đo - Tín hiệu & hệ thống, điều khiển tương tự, điều khiển số, robot - Vi xử lý, mạch kỹ thuật số - Xử lý tín hiệu số, vi sóng, radio, truyền hình, liên lạc, vệ tinh… Giới thiệu - Nội dung học phần Lý thuyết mạch: kiến thức lý thuyết mạch điện - Mạch điện: Tập hợp phần tử (thiết bị điện) kết nối với dây dẫn dịng điện chạy qua - Có hai tốn kỹ thuật điện: + Phân tích: mạch điện → thơng sốcủa mạch (dịng, áp,… ) + Tổng hợp: thơng số mạch (dịng, áp, …) → mạch điện ( Lý thuyết mạch toán phân tích) CHƯƠNG : THƠNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN 1.1 Đại lượng điện hệ đợn vị SI - Bốn đại lượng đơn vị Đại lượng Ký hiệu Đơn vị (hệ SI) Viết tắt L, l mét m M, m kilogam kg Thời gian T, t giây s Dòng điện I, i ampe A Chiều dài Khối lượng - Các đại lượng liên quan đơn vị chúng khơng trình bày bảng nhiệt độ thang kelvin (K), lượng vật chất phân tử (mol) mật độ ánh sáng đơn vị candela (cd) CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN Các đại lượng thường dùng phân tích mạch điện suy từ bảy đại lượng ký hiệu chúng Đại lượng Ký hiệu Điện tích Điện Điện trở Điện dẫn Điện cảm Điện dung Tần số Lực Công, lượng Công suất Từ thông Từ cảm (mật độ từ thông) Q, q V, v R G L C f F Đơn vị (hệ SI) coulomb vôn Ohm siemen henry fara hertz newton W, w joule J P, p Φ watt Weber W Wb B tesla T Viết tắt C V Ω S H F Hz N CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN • Hai đại lượng bổ xung góc phẳng (cịn gọi góc pha phân tích mạch) góc khối Đơn vị hệ Si tương ứng chúng radian (rad) steradian (sr) • Đơn vị “độ” sử dụng nhiều để biểu diễn góc pha đại lượng sin, • ví dụ: sin(t 30 ) , đó: ωt có đơn vị radian, cịn ωt o + 30o gọi đơn vị hỗn hợp CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN 1.2 Lực, cơng cơng suất • Đại lượng có nguồn gốc từ phương trình tốn học với quan hệ: “lực khối lượng nhân với gia tốc”, vậy, theo định nghĩa newton (N) lực tác động tạo gia tốc m/s2 cho vật có khối lượng kg Như • Cơng kết lực tác dụng quãng đường Joule công lực N quãng đường m (1 J = N.m) Cơng lượng có đơn vị • Cơng suất đại lượng đo cơng hồn thành thời gian lượng truyền từ vật sang vật khác Đơn vị công suất watt (1 W = J/s) CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN Ví dụ 1–1: Chuyển động thẳng vật khối lượng 10 kg có gia tốc m/s2 (a) Tìm lực tác động F (b) Nếu vật bắt đầu chuyển động từ thời điểm t = 0, x = 0, xác định vị trí, động công suất t = 4s (a) Lực tác động: F m.a 10(kg ).2(m / s ) 20(kg.m / s ) 20( N ) (b) Tại thời điểm t = 4s x a.t 2(m / s )(4 s ) 16(m) 2 KE F x 20( N ).16(m) 3200( N m) 3,2(kJ ) p KE 3200( J ) 800( J / s ) 0,8(kW ) t 4s CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN 1.3 Điện tích dịng điện • Dịng điện định nghĩa dịng điện khơng đổi hai dây dẫn có chiều dài vơ hạn tiết diện khơng đáng kể, đặt chân khơng 1m, tạo nên lực 2.10-7 (N) cho mét chiều dài • Một định nghĩa khác : dịng điện kết di chuyển điện tích dòng điện ampe tương đương với coulomb (C) điện tích di chuyển qua mặt cắt vật dẫn giây • Như vậy, qua hàm biến thời gian, đơn vị coulomb (C) định nghĩa ampe-giây i( A) dq / dt (C / s) CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN • Điện tích tự vật dẫn dương âm • Điện tích dương chuyển động sang trái làm nên dịng điện i có hướng sang trái • Điện tích âm di chuyển sang phải tạo nên dịng điện sang phía trái ... gia t? ?c? ??, vậy, theo định nghĩa newton (N) l? ?c t? ?c động tạo gia t? ?c m/s2 cho vật c? ? khối lượng kg Như • C? ?ng kết l? ?c t? ?c dụng quãng đường Joule c? ?ng l? ?c N quãng đường m (1 J = N.m) C? ?ng lượng c? ?... ωt c? ? đơn vị radian, c? ??n ωt o + 30o gọi đơn vị hỗn hợp CHƯƠNG : THÔNG SỐ - PHẦN TỬ C? ??A MẠCH ĐIỆN 1. 2 L? ?c, c? ?ng c? ?ng suất • Đại lượng c? ? nguồn g? ?c từ phương trình tốn h? ?c với quan hệ: “l? ?c khối... TỬ C? ??A MẠCH ĐIỆN C? ?c đại lượng thường dùng phân tích mạch điện suy từ bảy đại lượng ký hiệu chúng Đại lượng Ký hiệu Điện tích Điện Điện trở Điện dẫn Điện c? ??m Điện dung Tần số L? ?c Công, lượng C? ?ng