CHƯƠNG 1

Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải CHƯƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.1 MẠCH ĐIỆN VÀ MÔ HÌNH: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.1.1 Mạch điện: Mạch điện hệ thống gồm phần tử nối với dây dẫn tạo thành vòng kín dòng điện chạy qua mạch Mạch điện gồm phần tử chính: - Nguồn - Phụ tải Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: Cho mạch điện hình 1.1 sau: Daây daãn MF ÐC Nguồn điện: Máy phát (MF) Tải: Gồm: Bóng đèn, Động (ĐC) Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.1.1 Mạch điện: a Nguồn điện : phần tử dùng để cung cấp lượng điện tín hiệu điện cho mạch VD: Máy phát điện (biến đổi thành điện năng) Pin, acquy (biến đổi hóa thành điện năng), Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.1.1 Mạch điện: b Phụ tải : thiết bị nhận lượng điện hay tín hiệu điện vòng kín dòng điện chạy qua mạch VD: Động điện (biến đổi điện thành năng): Quạt điện Bóng đèn điện (biến đổi điện thành quang năng) Bàn ủi điện, bếp điện, … (biến đổi điện thành quang năng) Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.1.2 Mô hình mạch điện: Mạch điện gồm nhiều phần tử làm việc nhiều tượng điện xảy phần tử tính toán người ta thay mạch điện thực mô hình mạch Mô hình mạch gồm nhiều phần tử lý tưởng đặc trưng cho trình điện từ mạch nối ghép với tùy theo kết cấu mạch Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.1.2 Mô hình mạch điện: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT MẠCH ĐIỆN: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.2.1 Điện áp : - Điện áp đầu phần tử công cần thiết làm dịch chuyển đơn vị điện tích (coulomb) qua phần tử Ký hiệu u, Đơn vị vôn (V) - Điện chênh lệch (hay gọi hiệu điện thế) điểm A B định nghĩa là: uAB = uA – uB (1.1) Trong : + uAB : Hiệu điện điểm A B + uA : Điện điểm A + uB : Điện điểm B Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.6 CÁC ĐỊNH-LUẬT CƠ-BẢN DÙNG GIẢI MẠCH ĐIỆN : Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.6.1 Định luật Kirchhoff (K1): - Định luật kirchhoff nói mối quan hệ dòng điện nút, phát biểu sau: a Tổng giá trị đại số dòng điện nút không i k (t)  (1.20) nút bky Theo cách phát biểu này, qui ước : Dòng điện vào nút mang dấu dương, Dòng điện đổ khỏi nút mang dấu âm Hoặc ngược lại Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: cho mạch điện sau: (1) I3 - AD K1 nút (1): I1 - I2 - I3 = Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.6.1 Định luật Kirchhoff (K1): b Cách 2: Tổng giá trị dòng điện có chiều dương vào nút = Tổng giá trị dòng điện có chiều dương khỏi nút c Cách 3: Tổng đại số dòng điện có chiều dương vào bề mặt kín (bao quanh số nút đó) = Tổng đại số dòng điện khỏi mặt kín Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện VD: cho mạch điện sau: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - AD K1 nút (1): I1 = I2 + I3 (1) I3 * Chú ý : - Trong trình giải mạch chưa biết rõ hướng dòng điện nhánh, ta chọn tùy ý hướng chuyển dịch cho dòng điện nhánh Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.6.2 Định luật Kirchhoff (K2): Định luật rõ mối quan hệ điện áp vòng phát biểu sau: Tổng giá trị điện áp phần tử dọc theo tất nhánh vòng không  u k (t)  (1.21) vòng bky Dấu điện áp xác định dựa chiều dương điện áp so với chiều vòng chiều vòng chọn tuỳ ý (chọn chiều KĐH làm chiều dương ngược lại) Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.6.2 Định luật Kirchhoff (K2): - Tuy nhiên, tiện lợi chọn chiều vòng (cùng chiều KĐH ngược chiều KĐH) - Trong mổi vòng, chiều vòng từ cực dương sang cực âm điện áp (chiều điện áp hướng với chiều vòng) mang dấu (+) nguợc lại mang dấu (-) Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: cho mạch sau: I1 R1 I2 + UR1 + E (I) - I3 R3 + UR2 R2 - + UR3 - - AD K2 vòng (I): - E + UR1 + UR2 - UR3 = Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1.6.2 Định luật Kirchhoff (K2): *Lưu ý: Với mạch có n nút m nhánh ta viết (n - 1) phương trình K1 độc lập (m – n + 1) phương trình K2 độc lập Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: Cho mạch điện hình sau: i1 R1 L1 L2 R2 i2 i3 e2 - C3 + + e1 - Viết phương trình K1 K2 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải R1 Giải: Ta có: i1 L1 i2 C3 uC3 e2 + + (I) R2 i3 + uR1 - + uL1 + e1 L2 a - Mạch Điện - - b - AD K1 nút a: i1 + i2 - i3 =0 - AD K2 vòng (I): -e1 + uR1 + uL1 + uC3 = di1 (t)  R1i1 (t)  L1  i3 (t) dt  e1 (t)  dt C3 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải i1 R1 L1 L2 i3 - uL2 + + uC3 C3 i2 - uR2 + (II) e2 + + e1 R2 - Mạch Điện - - - AD K2 vòng (II): -uC3 - uL2 - uR2 + e2 = di (t)  R 2i (t)  L  i3 (t) dt  e (t)  dt C3 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: Cho mạch điện hình sau: I1 10 60 I3 I2 + - 4,5V 30 Tính giá trị dòng điện nhánh ? Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải VD: Cho mạch điện hình sau: 12 3 6 - I2 + 5A I1 I3 24V a Tính : I1, I2 I3 b Tính : tổng công suất phát nguồn tổng công suất tiêu tán điện trở Nhận xét Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Khoa Điện-Điện tử Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài [...]... Học Giao Thông Vận Tải VD: Cho mạch điện như hình 1. 4 sau: i1 R1 R2 i2 i5 R3 R4 - - i3 e2 R5 + + e1 i4 i6 R6 Hãy xác định số nhánh, nút và vòng? Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải * Từ mạch điện ta có kết quả sau: - Có 6 nhánh: i1 R1 R2 + Nhánh 1: e1 và R1 nối tiếp i3 e2 R5 R4 R3 - - + Nhánh 5: R5 e1 + + Nhánh 4: R4 i5 + + Nhánh 2: e2 và R2 nối tiếp... có 4 nút: i1 R1 A + Nút A: gồm : nhánh 1; 2; 5 i3 i6 e2 R5 R4 R3 - e1 + - Khoa Điện-Điện tử i2 i5 + + Nút B: gồm : nhánh 1; 3; 6 + Nút C: gồm : nhánh B 3; 4; 5 + Nút D: gồm : nhánh 1; 4; 6 R2 i4 C R6 Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài D Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải * Từ mạch điện ta có kết quả sau: - Vòng: có 7 Vòng: i1 R1 R2 + Vòng I: gồm: nhánh 1; 3; 5 i3 i6 (IV)R5 (II) e2 R4 R3 - e1 (I) + -... Thông Vận Tải 1. 4.2 .1 Điện trở và định luật Ohm: - Công suất tức thời tiêu thụ trên phần tử điện trở là : 2 u (t) 2 P(t)  u(t).i(t)  R.i (t)  (1. 9) R - Từ (1. 4) ta có năng lượng tiêu tán trên điện trở trong khoảng thời gian t0 đến t là : t t W  ∫R.i 2 (t).dt  R ∫i 2 (t).dt  0 t0 Khoa Điện-Điện tử (1. 10) t0 Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4.2 .1 Điện trở và... nhánh 1; 2; 3; 4 i2 i4 (III) R6 Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải * Từ mạch điện ta có kết quả sau: - Vòng: có 7 Vòng: i1 R1 + Vòng V: gồm nhánh : 1; 4; 5; 6 i2 (VI) e2 R4 i4 i5 (V) i3 R3 R5 (VII) - e1 + + - + Vòng VI: gồm : nhánh 2; 3; 4; 5 + Vòng VII: gồm : nhánh 1; 2; 6 R2 i6 R6 Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4... Giao Thông Vận Tải 1. 4 .1 PHÂN LOẠI PHẦN TỬ NGUỒN CỦA MẠCH ĐIỆN: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4 .1. 1 Nguồn áp lý tưởng : i(t) - e(t) u(t) - Khoa Điện-Điện tử + u(t) ≡ e(t) + - Nguồn áp độc lập là phần tử 2 cực mà điện áp của nó không phụ thuộc vào giá trị dòng điện cung cấp từ nguồn và chính bằng sức điện động của nguồn e i(t) (1. 5) Giảng Viên:... Vận Tải 1. 4 .1. 2 Nguồn dòng lý tưởng : i(t) + - Nguồn dòng độc lập: là phần tử 2 cực mà dòng điện của nó không phụ thuộc vào điện áp trên 2 cực nguồn - i(t) ≡ j(t) u(t) j(t) (1. 6) i(t) 0 Khoa Điện-Điện tử j Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4.3 Nguồn thực : i(t) Rtr a a + +  u(t) - b Ta có : u(t) = e(t) - Rtr.i(t) u(t) i(t)  j(t) R tr Khoa Điện-Điện tử i1(t) Rtr... e(t) - Rtr.i(t) u(t) i(t)  j(t) R tr Khoa Điện-Điện tử i1(t) Rtr j(t) - - b e(t) + u(t) i(t) (1. 7) (1. 8) Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4.2 PHÂN LOẠI PHẦN TỬ TẢI CỦA MẠCH ĐIỆN: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4.2 .1 Điện trở và định luật Ohm: - Điện trở là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán điện từ...Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 2 .1 Điện áp : A + u B - A B u Hình 1. 2: Phương pháp biểu diễn điện áp trên phần tử tải - Lưu ý: Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp và uAB = - uBA Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 2 .1 Điện áp : Phần tử thực của nguồn áp Khoa Điện-Điện tử Giảng... luật Ohm: - Ngoài ra ta có quan hệ giữa điện dẫn và điện trở như sau : 1 G  : Điện dẫn, đơn vị là Siemen R (S) hoặc mho ( )  Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4.2 .1 Điện trở và định luật Ohm: Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 4.2.2 Điện cảm: - Điện cảm là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích... Học Giao Thông Vận Tải 1. 2.2 Dòng điện : - Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích (điện tích là hạt mang điện) Ta có công thức : dq i(t)  dt (1. 2) trong đó: + i : Dòng điện, đơn vị là Ampe (A) + q : Điện tích, đơn vị là Coulomb (C) + t : Thời gian, đơn vị thường là giây (s) Khoa Điện-Điện tử Giảng Viên: Trịnh Kỳ Tài Mạch Điện Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 1. 2.2 Dòng điện : Khoa