sv CQ A2 chuong 3

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 Rr 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 Rr §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 Rr 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