Phương pháp giải mạch điện cơ bản (NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ)

Mạch nối tiếp Hai phần tử kề nhau được gọi là đấu nối tiếp nếu chúng có chung một nút và không còn dòng nào khác đi vào nút. Khi mắc nối tiếp các nguồn áp khác nhau ta có thể thay bằng một nguồn áp có điện áp bằng tổng giá trị điện áp của các nguồn này. A

Trang 1

Chương 2 Phương pháp giải mạch điện

cơ bản

Trang 2

Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 2

I Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song

I.1 Mạch nối tiếp

Hai phần tử kề nhau được gọi là đấu nối tiếp nếu chúng có chung một nút và không còn dòng nào khác đi vào nút

Khi mắc nối tiếp các nguồn

áp khác nhau ta có thể thay bằng một nguồn áp có điện áp bằng tổng giá trị điện áp của các nguồn này

A Nguồn áp mắc nối tiếp

Trang 3

B Nguồn dòng mắc nối tiếp

Các nguồn dòng chỉ có thể được mắc nối tiếp nếu như đây là những

nguồn dòng lý tưởng có cùng giá trị cường độ dòng điện qua nguồn,

chiều dòng điện đi qua nguồn là cùng chiều với nhau

Nguồn dòng mắc nối tiếp khác cường độ dòng sẽ gây cháy mạch

Trang 4

C Điện trở mắc nối tiếp

Khi mắc nối tiếp các điện trở khác nhau ta có thể thay bằng một điện trở tương đương có điện trở bằng tổng giá trị điện trở của các điện trở này

Trang 5

I.2 Mạch song song

Hai phần tử ghép song song nếu chúng tạo thành một vòng không chứa

phần tử nào khác

A Nguồn dòng mắc song song

Khi mắc song song các nguồn dòng khác nhau ta có thể thay bằng một nguồn dòng có

cường độ dòng điện bằng bằng tổng giá trị cường độ dòng điện của các nguồn này

Trang 6

Khi các nguồn áp mắc song song, ta chỉ có thể mắc nguồn áp song song với nhau nếu như các nguồn này là nguồn áp lý tưởng có cùng giá trị điện áp, cùng chiều phân cực

Nguồn áp mắc song song khác điện áp sẽ bị cháy mạch

B Nguồn áp mắc song song

Trang 7

C Điện trở mắc song song

Khi mắc song song các điện trở khác nhau ta có thể thay bằng một điện trở tương đương có điện trở tính như sau:

Trang 8

Tóm lại trong mạch điện trở mắc nối tiếp và song song

Trang 9

Ví dụ: Xác định điện áp và dòng điện qua các điện trở trong mạch a)

b)

Trang 10

II Mạch chia áp (cầu phân áp) và mạch chia dòng (cầu phân dòng)

II.1 Mạch chia áp (cầu phân áp)

Trang 11

II.2 Mạch chia dòng (cầu phân dòng)

Trang 12

Nếu thay thế giá trị nghịch đảo của điện trở bằng điện dẫn, ta có công thức

Tổng quát

Hay

II.2 Mạch chia dòng (cầu phân dòng)

Trang 13

Ví dụ : Tìm điện áp vx và i3 trong mạch điện

ĐS: vx=25V , i3=0.417A

Ví dụ : Tìm dòng i1 trong mạch điện

ĐS: i =10A

Trang 14

II.3 Ứng dụng cầu phân áp

II.3.1 Đo điện áp, đo cường độ dòng điện

Đo điện áp

Vôn kế đo điện

áp giữa hai điểm

Vôn kế có điện

áp rất lớn do đó không ảnh

hưởng đến điện trở toàn mạch

Trang 15

Giá trị vôn kế đo là bao nhiêu??

Trang 16

Đo cường độ dòng điện

Ampere kế dùng để đo dòng qua dây dẫn

Ampere kế có điện trở rất nhỏ do đó không ảnh hưởng tới mạch

Mạch phải được làm

hở để kết nối Ampere

kế

Trang 17

Làm cách nào để kết nối Ampere kế vào đo?

Giá trị của Ampere kế là bao nhiêu?

Trang 18

II.3 Ứng dụng cầu phân dòng- cầu phân áp

Một trong những ứng dụng của cầu phân áp là chế tạo bộ chuyển đổi

(transducer) Bộ chuyển đổi là một thiết bị để tạo ra điện áp có giá trị tỉ

lệ với một đại lượng vật lý nào đó như khoảng cách, áp suất hay nhiệt

độ

Bộ chuyển đổi điện áp dùng trong bánh lái tàu (máy bay)

II.3.2 Bộ chuyển đổi

Trang 19

III.Phương pháp nguồn tương đương

III.1 Mạch tương đương Thévenin

Mạch chứa nguồn và điện trở có thể được thay thế bởi một mạch tương đương Thé venin bao gồm một nguồn áp mắc nối tiếp với một điện trở

Các thông số đặc trưng của mạch:

vTh , RTh , in

Mạch chứa nguồn và điện trở

Trang 20

Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản

vTh

R Th

Trong mạch tương đương Thévenin:

• vTh: điện áp hở mạch giữa hai điểm A và B

• 𝑅 Th: là điện trở tương đương đo tại cổng AB ( các nguồn áp thay

bằng ngắn mạch, nguồn dòng thay bằng mạch hở)

hở mạch

Trang 21

VD: Xác định các giá trị của nguồn tương đương Thévenin của mạch sau :

Đs: voc = 5V, in =0,15A , RTh =33,3

Trang 22

III.2 Mạch tương đương Norton

Nếu ta thay mạch tương đương Thévenin bằng một mạch gồm nguồn

dòng mắc song song với một điện trở ta được mạch tương đương

Norton

Trang 23

Trong mạch tương đương Norton:

voc: điện áp hở mạch

iN: là dòng điện ngắn mạch chạy từ A đến B

RN : điện trở tương đương đo tại cổng AB

RN

Trang 24

VD: Xác định các giá trị của nguồn tương đương Norton của mạch sau :

Trang 25

III.3 Phương pháp chuyển đổi nguồn

Một nguồn áp có thể chuyển đổi thành nguồn dòng và ngược lại theo qui phép biến đổi Thévenin – Norton:

Th n

Th

V I

R



Trang 26

IV.1 Phương pháp dòng điện vòng

Cơ sở: Dựa vào hai định luật Kirchhoff để lập hệ phương trình trạng thái của

mạch, trên cơ sở hệ phương trình này ta dựa trên mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên các nhánh để đưa các phương trình này về dạng hệ phương trình của các ẩn số mới (các dòng điện trong các vòng)

Bước 1: Thành lập các vòng cho mạch Số vòng phải thành lập là

[ 𝑁𝑛ℎ − 𝑁𝑛 + 1]

Bước 2: Thành lập hệ có[ 𝑁𝑛ℎ − 𝑁𝑛 + 1] phương trình theo định luật

K2, trong đó ẩn số là dòng điện trong các vòng giả định

Bước 3: Giải hệ phương trình để tìm các dòng điện vòng giả định

Bước 4: Chuyển kết quả trung gian về các dòng điện nhánh

Phương pháp này thường sử dụng để tìm dòng điện trong các nhánh

của mạch điện, với các bước sau:

IV Các phương pháp giải mạch cơ bản

Trang 28

Bước 1: Thành lập các vòng

cho mạch điện

Trang 29

Bước 2: Thành lập các phương trình cho

các vòng mạch điện

Xét vòng 1: Áp dụng định luật

K2 cho vòng 1 ta viết được

phương trình K2 như sau:

Trang 30

Bước 2: Thành lập các phương trình cho các

Trở kháng giữa vòng lân cận

và vòng đang xét (lấy dấu dương nếu vòng lân cận cùng chiều vòng đang xét, dấu âm nếu vòng lân cận ngược chiều vòng đang xét)

Tổng đại số các suất điện động vòng đang xét (lấy dấu dương nếu

chiều dòng của nguồn cùng chiều dòng đang xét, dấu âm nếu chiều dòng của nguồn ngược chiều vòng đang xét)

Trang 32

Bước 3: Giải hệ phương trình để tìm dòng điện vòng trong các vòng giả

Trang 33

Trong đó [R] là ma trận vuông có đặc điểm:

- Nằm trên đường chéo chính là các trở kháng vòng

-Hai bên đường chéo là các trở kháng chung đối xứng nhau qua đường

chéo chính

Chú ý: Hệ phương trình dòng điện vòng có thể viết dưới dạng ma trận

Trang 34

Trang 35

IV.2 Phương pháp điện áp nút

Cơ sở: Dựa vào hai định luật Kirchhoff để lập hệ phương trình trạng thái của

mạch, trên cơ sở hệ phương trình này ta dựa trên mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên các nhánh để đưa các phương trình này về dạng hệ phương trình của các ẩn số mới (các điện áp tại các nút)

Bước 1: Đặt tên cho các nút của mạch, chọn một nút làm gốc

Bước 2: Thành lập phương trình điện áp nút cho mạch Sử dụng

K1 ta viết hệ phương trình cho[ 𝑁𝑛 -1] nút trừ nút gốc

Bước 3: Giải phương trình để tìm ra điện áp cho các nút

Phương pháp này dùng để tìm điện áp tại các nút của mạch điện với các bước sau:

Trang 36

Trang 37

Bước 1: Đặt tên các nút, chọn điện thế nút 0

C

Trang 38

nút của mạch điện

Áp dụng định luật K1 cho

nút A,B,C ta viết được

phương trình như sau:

C

Trang 39

Bước 2: Thành lập các phương

trình cho các nút của mạch điện

Nếu sử dụng đại lượng điện dẫn G phương trình có thể viết lại

Trang 40

Các điện dẫn chung giữa các nút lân cận với nút đang xét Tất cả đều lấy dấu âm

Tổng đại số các 𝐼𝑛𝑔 nối với nút đang xét Lấy dấu “+” nếu chiều của

𝐼𝑛𝑔 đi vào nút đang xét, ngược lại lấy dấu “-”

Trang 41

Trong đó [G] là ma trận vuông có đặc điểm:

- Nằm trên đường chéo chính là các điện dẫn nút

-Hai bên đường chéo là các dẫn nạp chung đối xứng nhau qua đường

chéo chính

Chú ý: Hệ phương trình điện áp nút có thể viết dưới dạng ma trận

Trang 42

Ví dụ : Tìm điện thế tại các nút

V = 8.77V V = 7.62V

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	1,39 MB