VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2 Chương DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI Giảng viên: TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ NỘI DUNG §3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN §3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM §3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF §3.4 –CƠNG CỦA DỊNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN §3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU §3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN – Dòng điện, chiều dòng điện: Dòng điện: dịng chuyển dời có hướng điện tích E Chiều dịng điện: qui ước chiều chuyển động điện tích dương TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN – Cường độ dòng điện: I dq dt dq: điện lượng chuyển qua diện tích S dt Đơn vị: A t q I.dt • Dịng điện khơng đổi (I=const): q I.t §3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN – Vectơ mật độ dòng điện j : Định nghĩa: j điểm M véctơ có: • Điểm đặt: M • Hướng: hướng chuyển động điện tích dương dI • Độ lớn: j dS • Đơn vị: A/m2 I j.dS - Nếu j=const (đều): S I j.S §3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN j nqvd • n: mật độ hạt; • q: điện tích hạt; • v d : vận tốc chuyển động có hướng hạt TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN – Nguồn điện, suất điện động: Nguồn điện: cấu để trì dịng điện E, r - + + - X X Suất điện động nguồn điện: đặc trưng cho khả sinh cơng nguồn điện E A* q §3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM j E : điện dẫn suất – Đl Ohm đoạn mạch đồng chất I R - + R S TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ I U R 0 (1 t) Ghép điện trở Ghép nối tiếp Ghép song song n Rt R I I i 1 n I Ii i 1 i i n U n Rt Ri U i 1 U Ui i i 1 NX: ghép nối tiếp Rt tăng; ghép song song Rt giảm §3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM – Đl Ohm mạch điện kín: E, r + - I E Rr I R * Trường hợp mạch ngồi có máy thu điện: E, r + I E ', r' + - R Máy thu: Dòng điện qua máy từ cực dương sang cực âm I E E' R r r' §3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM – Định luật Ohm tổng quát: VA VB U AB E I R i i i i i Qui ước: Đi từ A đến B, gặp cực dương nguồn trước E nguồn mang dấu +; chiều dòng điện nhánh I nhánh mang dấu +; trái lại chúng mang dấu - TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM E1 , r1 R2 P E , r2 Q R1 ghép nguồn điện giống a – Ghép nối tiếp: E0 , r0 E b , rb + I + - R - R E b nE rb nr0 ghép nguồn điện giống b – Ghép song song: E0 , r0 + I E b , rb + - - R R Eb E0 rb r0 n TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 5 ghép nguồn điện giống c – Ghép hỗn hợp đối xứng: m nguồn nối tiếp n dãy song song E0 , r0 R E b , rb + I - + R E b E1day mE rb r1day mr soday n §3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF – Các khái niệm bản: Mạch phân nhánh: Mạch điện phức tạp gồm nhiều nhánh, nhánh gồm phần tử mắc nối tiếp có dịng điện theo chiều Nút mạng: Nơi giao nhánh R1 + E1 , r1 - R Mắt mạng: Tập hợp nhánh liên tiếp tạo thành vịng kín R2 + - E , r2 §3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF – Quy tắc Kirchhoff thứ : Tổng dòng điện tới nút mạng tổng dịng điện khỏi nút mạng I I in I2 out I1 I3 I4 I5 I3 I2 I5 I4 I1 TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF – Quy tắc Kirchhoff thứ hai: Trong mắt mạng bất kì, tổng đại số suất điện động độ giảm điện trở không R1 I1 I A I2 R2 E I R i E1 , r1 i + - R + - E , r2 i i i Qui ước: Mắt (1): E1 I1 (R1 r1 ) IR B Mắt (2): E2 I2 (R r2 ) IR Mắt (3): E2 E1 I2 (R r2 ) I1 (R1 r1 ) §3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF – Vận dụng quy tắc Kirchhoff để giải toán mạch điện: B1: Giả định chiều dòng điện nhánh B2: Viết phương trình cho nút mạng (nếu có n nút viết (n – 1) phương trình) B3: Viết phương trình cịn lại cho mắt mạng B4: Giải hệ phương trình biện luận kết (dịng âm có chiều ngược với chiều chọn hình vẽ) §3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF Ví dụ: Tính cường độ dòng điện nhánh sơ đồ sau Nguồn phát, nguồn thu? E1 6V; E 3V; E1 , r1 + A R r1 r2 1; R 2 B + - E , r2 TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §3.4 – CƠNG CỦA DỊNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN – Cơng dịng điện đoạn mạch: R + A qU UIt – Công suất dòng điện đoạn mạch: P Mạch có R A UI t P I2 R U R P EI I2r Mạch có máy thu – Định luật Joule - Lenz: Q I2 Rt §3.4 – CƠNG CỦA DỊNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN – Công suất nguồn điện (máy phát): + I E, r + - - Pn EI R – Hiệu suất nguồn điện: H Phi EI I2 r R Pn EI Rr §3.4 – CƠNG CỦA DỊNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN – Điều kiện để nguồn phát mạch ngồi cơng suất cực đại: P I2 R Pmax E2R E2 (R r) 4r E Rr 4r TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ R1 R2 M B A - R5 + R4 R3 N §3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU A Mạch tam giác – A RC RB rA rB RA o rC B B C R AB/ R AB/Y R AC/ R AC/Y R BC/ R BC/Y C (R A R B )R C rA rB RA RB RC (R R C )R B A rA rC RA RB RC (R B R C )R A rB rC RA RB RC §3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU Mạch tam giác – A RC A RB rA rB RA B C B R B R C rA RA RB RC RA RB RC R R A R C rB RA RB RC R A R B rC RA RB RC TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ o rC C rA rB rC R §3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU Mạch cầu R1 R2 M TH1: B A R4 R3 R1 chập M với N bỏ R5 N R2 M (CẦU CÂN BẰNG) Khi đó: I5 = VM = VN - R5 + R1 R R3 R4 R2 R1 B A M + R4 R3 B A - + N R4 R3 - N §3.5– MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU Mạch cầu R1 R2 M TH2: B A - R5 + R1 R R3 R4 (CẦU KHÔNG CÂN BẰNG) R4 R3 N Biến đổi mạch → Y M R2 rM A B rA R5 + R4 rN N §3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU Đo điện trở cầu Wheastone RX G A C I Rx: điện trở cần đo R0 + - E, r R0: điện trở chuẩn, biết B Di chuyển chạy C đến điện kế G số Khi cầu cân bằng: R R RX R X R AC R BC R AC R BC TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ RX R0 AC BC 10 ... r2 ? ?3. 3 – QUY TẮC KIRCHHOFF – Quy tắc Kirchhoff thứ : Tổng dịng điện tới nút mạng tổng dòng điện khỏi nút mạng I I in I2 out I1 I3 I4 I5 I3 I2 I5 I4 I1 TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ ? ?3. 3 –... R ? ?3. 5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU Mạch cầu R1 R2 M TH1: B A R4 R3 R1 chập M với N bỏ R5 N R2 M (CẦU CÂN BẰNG) Khi đó: I5 = VM = VN - R5 + R1 R R3 R4 R2 R1 B A M + R4 R3 B A - + N R4 R3 -... - + N R4 R3 - N ? ?3. 5– MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU Mạch cầu R1 R2 M TH2: B A - R5 + R1 R R3 R4 (CẦU KHÔNG CÂN BẰNG) R4 R3 N Biến đổi mạch → Y M R2 rM A B rA R5 + R4 rN N ? ?3. 5 – MẠCH TAM GIÁC