ĐIỆN TỬ CƠ BẢN -MẠCH ĐIỆN

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Cơ mạch điện • Mạch điện Khố K (cơng tắc) E+ I Đèn II I I = V/R R dây dẫn • • Khoá K hở: Đèn tắt ( Mạch hở, I = 0) Khố K đóng: Đèn sáng ( Mạch kín, I khác khơng) I Những phần tử mạch điện • • • Sơ đồ mạch điện bản: Dâây dẫn K Nguồn cấp điệnDC Bộ phận tiêu thụ Tải Chỉ thị (chọn) điện nguồn cung cấp II Caùc định luật mạch điện • Định luật Ohm VAB • + - A B I • • R Khi có dòng điện I chãy qua vật dẫn có diện trở R ta có hiệu điện A B cho bởi: VAB = RI I = VAB/R Thí dụ 1: Cho I = A, R = 10 R = VAB/I  VAB = 10 Đònh luật Joule (2 A) = 20 V Ω Ω Khi có dòng điện I chạy qua vật dẩn có điện trở R công suất tán nhiệt R cho bởi: • • P=I tieâu R = VI = V /R ( W) Thí dụ: Cho I = A, R = 2  P = 2(3 ) = 18 W Ω Định luật Kirchhof • 1) Đònh luật Kirchhoof dòng điện (KCL) • Dòng điện tổng cộng i1 I2 nút ( nútj) không (zero) I3 • n ∑i j =1 j =0 j I4 H với qui ước: - Dòng điện vào nút có dấu - Dòng điện di khỏi nút mang dấu + • Thí dụ h.2 cho: - I1+ I2 +I3 – I4 = • hay I1 + I4 = I2 + I3 Tổng quát: Tổng số dòng điện vào = tổng số dòng điện khỏi nút •b) Đònh luật Kirchhof điện (KVL) •Tổng cộng điện vòng mạch điện không: với qui ước: ta chọn chiều dòng điện bất kỳ, n ∑V k =1 k = 0, - Điện có dấu – dòng điện vào cực – nguồn điện, - Khi giải xong, I > chiều dòng điện chọn I < chiều dòng điện chọn sai, phải đổi chiều ngược lại Thí dụ1: Phương pháp vòng Cho mạch điện theo h.3: • Chọn chiều dòng điện theo H.3, cho: -V+V1+V2+V3 =0 -V + R1I + R2I+ R3I =0 R1 I •Suy ra: + V 12V 12 •Vậy chiều I = dòng điện= chọn = = 2A > •Ta Rviết: ( + + 3) Ω + R3 + R4 R2 V 12V R3 V = V1 + V2 + V3 •Hoặc theo phát biểu sau: Điện mạch tổng điện nhánh phụ mắc nối tiếp tạo thành mạch Thí dụ 2: Tính dòng điện qua điện trở tải RL theo mạch H.4 : Giải: R1 1k I1 Ta chọn chiều dòng I1, I2 chạy vòng thứ vòng thứ H.4 • V 12V Áp dụng đònh luật Kirchhof R2 1k I1 I2 I2 −V + R1 I1 + R2 ( I1 − I ) = (1) R2 ( I − I1 ) + R3 I + RL I = (2) (1) ⇒ V = ( R1 + R2 ) I1 − R2 I (3) C I2 + cho: • R3 2k A RL dong dien D B (2) ⇒ ( R2 +(I2R)=3 +1kRL(I1) I)2 =7 I2R1=I11 I1 (4) (5) Thay trò số điện trở vào được: (4) ( 1+2+4) K (3)  V = (1 + k • Kết quả: ) I1 – 1k Ω Ω I2 = 12 V/ 13 k (I2)  12V = 2k Ω Ω (7I2 ) – 1k (I2 )= 13k (I2) =0,923 mA Ω Ω Ω Ω Thí dụ: phương pháp nút Cho mạch: • e1 R1 Áp dụng đònh luật -Nút cho: + V I3 − I + I = e1 − e2 e2 − +I =0 R3 R4 I1 I2 R2 I3 I4 R4 I - - I1 − I − I = V − e e1 e1− e2 − − =0 R1 R2 R3 + - − I1 + I + I = Nuùt 2: R3 + Kirchof dòng - e2 (1)  1  e2 V ( 1) ⇒ = e1  + + ÷− R1  R1 R2 R3  R3 1 1 e1 ⇒ I = − + e + ÷ 2 (2) ( ) R3  R3 R4  (3) (4) • • Hoặc viết lại theo dạng điện dẫn: G1V = e1 ( G1 + G2 + G3 ) − e2G3 (5) I = −e1G3 + e2 ( G3 + G4 ) (6) Giải theo qui tắc Cramer, cho: G1 + G2 + G3   − G3  e1  G1  V      =  G3 + G4  e2  0 1  I  − G3 (7) [ G ] [ e] = [ S ] [ s ] VG1 ( G3 + G4 ) + IG3 e1 = ( G1 + G2 + G3 ) ( G3 + G4 ) − G32 = e2 = V ( G1G3 + G1G4 ) + IG3 G1G3 + G1G4 + G2G3 + G2G4 + G3 G4 G1G3V + ( G1 + G2 + G3 ) I ( G1 + G2 + G3 ) ( G3 + G4 ) − G32 Tổng quát phương pháp Kirchoff 10 28 Đònh lý Thevenin • Với mạch điện bất kỳ(H.a), ta biểu diễn thành mạch điện đơn giản (H.b) sau, với đònh nghóa sau: A RTH A VTH • • • • • Mạch điện B RL RL B Điện Thevenin VTH : tính cho hở tải RL Điện trở Thevenin RTH: tính cho hở tải nối tắt nguồn điện có mạch Và cho hở nguồn dòng có mạch điện VTH = VOC RTH = ROC Thí dụ: Cho lại mạch điện H • Tính sau: R1 1k RTH 0.5k A + V 12V VTH R2 1k A R3 2k + 6V B B RTH+ R3 2,5k VTH 6V • + I I =I2 RL 4k I= RTH VTH 6V = + R3 + RL ( 2,5 + ) k = 0,923mA Ta có kết giải đònh luật Kirchhof, nhanh tiện lợi hơn, nên thường áp dụng giải mạch điện tử IV Đònh lý Norton • Là đònh lý tương đối tính đònh lý Thevenin, biểu diễn sau: RTH A A VTH + I I RL 6V IN INorton RN RNorton B B • Với đònh nghóa: IN = ISC • RN = ROC = RTH Do đó: VTH = INRN RTH = RN Điện Nguồn Nối tiếp IN = VTH/RTH Điện trở nối tiếp RN = RTH Dòng điện Nguồn dòng Song song Điện trở song son Nguồn Nguồn dòng Nguồn thế: Rs + vs vs - a.Nguồn thực tế b Nguồn lý tưởng (Rs = 0) Nguồn dòng: is RS a Nguồn dòng thực tế is Rs b Nguồn dòng lý tưởng (Rs  ) ∞ Sự tương đương mạch Thevenin mạch Norton R1 Thí dụ: Cho mạch: Ta có mạch tương đương a Thevenin mạch tương đương + R2 V Norton a' RTH VTH a a + R3 IN RN a' VTH = R1 V R1 + R2 RTH = R1 R2 R1 + R a' VTH IN ⇔ RN RN = RTH IN = V R1 RN = R1 R2 R1 + R2 Vài thí dụ áp dụng đònh lý Thevenin R1 Thí dụ • Cho mạch: a Tính được: vs VTH RTH • R2 = Vs = 3V = 2V R1 + R2 1+ 3V + - a' 1( ) = R1 R2 = = = Ω 1+ RTH 2/3 I Dòng điện qua taûi: VTH I= VTH 2V = = 0, 41A RTH + RL    + ÷Ω 3  RL R2 2V a + - RL a' Thí dụ Cho mạch theo h • R1 Tính dòng I1 a Tính được: I1 Khi mạch tải hở, cho: 2A R1 R2 Ω R1 RTH = a' Ω RTH VTH a + VTH a' + 1V a' a' a R2 I1 - - VTH )=4V Ω + V 1V a Is 2A VTH = 2A(2 R2 Is - VTH − 1V 4V − 1V I1 = = = 1,5 A RTH 2Ω Thí dụ Cho mạch: • Mạch tương đương Thevenin R1 cho tương tự cách tính a trên: VTH = 4V Is 2A RTH = I2 R2 RL 10 Dòng điện điện tải: Ω a' RTH VTH 4V I2 = = RTH + RL 2Ω + 10Ω = A = A = 0,333 A 12 10 Vaa ' = I RL = A ( 10Ω ) = V 3 VTH a I2 + - RL 10 a' Thí dụ • • Cho mạch: Lần lượt tính được: R1 6K R1 6K RL 2k a a vs 72V + RL 2k vs R2 3k 72V - + R2 3k RL a' a' R1 6K RTH 2k RL 2k R3 4k a a VTH R2 3k 24V a' 3k Ω 72V = 24V 3k Ω + 6k Ω 3k Ω ( 6k Ω ) = = 2k Ω 3k Ω + 6k Ω + I RL 2k a' VTH = I= RTH Vaa ' 24V 24V = = 4mA, K Ω + 4k Ω 6k Ω = IRL = 4mA ( 2k Ω ) = 8V Thí dụ • • Cho mạïch: R1 Áp dụng đònh lý Thevenin Nguyên lý chồng chất,lần lượt tính : R1 + V 18V a VTH1 18V a' R1 a + 4A a' VTH = VTH + VTH = 12V + 8V = 20V RTH R2 a a' R1 a VTH 20V + RL a' VTH2 8V RL R2 - ( 3) RTH = = 2Ω 6+3 VTH = 18V = 12V 6+3 VTH = A ( 2Ω ) = 8V R2 • a + I 4A R2 IL = - VTH 20V 20V = = = 2A RTH + RL 2Ω + 8Ω 10Ω VL = A ( 6Ω ) = 16V a' Thí dụ • • • Cho mạch: Ta có mạch điện tương R1 đương Thevenin sau: V R4 R3 + V - R5 R2 RTH1 VTH1 + - R2 VTH = V R1 + R2 RTH = R1 R2 R3 + RTH2 + VTH2 - VTH = R5 V R4 + R5 RTH = R4 R5 - Vài áp dụng đònh lý Norton R1 Thí dụ a Cho mạch theo h Tính • Dòng IN RN + V 3V R1 R2 - a a' V 3V + R2 IN a' iN = 3V = 3A 1Ω RN = 1Ω 2Ω = R1 a Ω a R2 IN 3A a' RN 2/3 a' Thí dụ • • R1 Cho mạch: a Lần lượt tính được: R1 I 2A a R2 a' a' R1 a a IN = 2A RN = 2Ω IN 2A I2 I1 RN R2 V 1V = = 0, A RN Ω −I + I + I = I1 = I1 = I − I = A − 0, A = 1, A + V 1V - a' a' + V 1V I1 IN R2 • I 2A Cách áp dụng đònh lý mạch điện R1 • • • • Cho mạch điện: a Lần lượt áp dụng đònh lý Thevenin, Norton, nguyên lý chồng + R3 R2 I V - chất, được: a' R1 R1 a + I V R2 + Voc a' R1 a R2 a RTH VTH V R2 = V R1 + R2 VTH a' RTH R2 Isc a'  RR  VTH = I  ÷ = IRTH  R1 + R2  VTH = VTH + VTH V  = + I ÷RTH  R1  = R1 R2 I VTH RTH a + R3 a' ... số dòng điện vào = tổng số dòng điện khỏi nút •b) Đònh luật Kirchhof điện (KVL) •Tổng cộng điện vòng mạch điện không: với qui ước: ta chọn chiều dòng điện bất kỳ, n ∑V k =1 k = 0, - Điện có dấu... điện Khố K (cơng tắc) E+ I Đèn II I I = V/R R dây dẫn • • Khoá K hở: Đèn tắt ( Mạch hở, I = 0) Khố K đóng: Đèn sáng ( Mạch kín, I khác khơng) I Những phần tử mạch điện • • • Sơ đồ mạch điện bản: ... điệnDC Bộ phận tiêu thụ Tải Chỉ thị (chọn) điện nguồn cung cấp II Caùc định luật mạch điện • Định luật Ohm VAB • + - A B I • • R Khi có dòng điện I chãy qua vật dẫn có diện trở R ta có hiệu điện